生活中的可靠性小案例5:地面热炸了

发布于:2022-11-07 ⋅ 阅读:(836) ⋅ 点赞:(0)

本系列分享一些生活中遇到的可靠性例子,以及从中引发的思考,涉及的知识。

今年天气特别热,国内很多地方都是高温报警。我家的电费也是蹭蹭蹭的涨。

​今年7月份的用电,883.42度,去年同期445度

走在某风雨连廊上,看到地面鼓起来了,还有开裂的地方。

​这个走廊是去年底物业改造的。名为建室内跑道。封闭施工了很长一段时间。包括我在内的很多人都吐槽。如此连廊,在上面跑步,存在诸多安全隐患,例如:人员众多,跑步可能撞到人;存在多级阶梯,一不小心就摔了……物业做了答复,但大家并不买账。

后来终于有个聪明的物业人员出来回复了,说我们这个主要是为了改善路面的防滑问题,顺便做成了室内跑道。

这件事到这才没那么被吐槽。可见说话顺序的重要性。同样性质的事情,用不同的顺序来表达,给人的感觉就完全不一样。一个例子:如果你说一个女大学生晚上去夜总会陪酒,听起来就不大好;可要说一个夜总会小姐白天坚持去大学旁听,那就满满的正能量了。

回到正题,就这个开裂,我没有去深究,但一眼看过去,至少怀疑有几个问题:

1.涂料本身的问题,涂层材料是不是本身就选的不合适,不能良好地与基面结合,有没有偷工减料。

2.施工的时候,是不是这几个地方有缺陷。例如基面没有湿润,涂层厚度不均匀等等。

3.热涨冷缩问题。观察开裂位置,两块瓷砖结合处,瓷砖与水泥结合处的开裂更多。

4.有没有人为磕碰过,例如搬重物。

不管是什么原因造成,这个现象让我联想到热膨胀系数不一致导致的产品问题。很多时候,我们会犯这种错误。

产品设计,一定要考虑热胀冷缩的问题。诸如玻璃与塑料,不锈钢与陶瓷,等等,它们是不同的材料,把它们固定到一起的时候,就要考虑到热胀冷缩带来的问题。

以玻璃和塑料的结合为例。由于玻璃与塑料的热膨胀系数不一样,玻璃周边有塑料外框时,在低温下,由于热胀冷缩,塑料的收缩大,玻璃收缩小,容易导致玻璃被塑料挤压开裂,或者塑料被玻璃撑裂。设计时需要注意预留间隙。

​过于久远的案例,以至于找不到一张清晰的图

具体间隙需要进行计算,公式如下:

△L=α×△T×L ,其中△L是变化尺寸,α是线膨胀系数,△T是温差,L是原长度

可根据具体的选材,分别计算塑料件及玻璃在-10℃温差下的变形,确认变形量之间的差异,以确认间隙。

ABS线膨胀系数:73.8*10-6,钢化玻璃:3.3*10-6。

计算举例如下:假设25℃下,玻璃尺寸设计为400mm,ABS塑料件尺寸设计为401mm,则在-10℃时,塑料件的收缩尺寸为:1.03578mm,玻璃的收缩尺寸为:0.0462mm,即收缩后塑料尺寸为:399.964mm,玻璃的尺寸为:399.9538mm,几乎无余量,尤其是玻璃在装配时,左右存在偏差,玻璃的一边已经被收缩的塑料件挤压,强度弱的一方开裂。

而实际环境中,存储温度会去到-30℃(北方的冬天,普通仓库),尺寸差异更加大,应力更加大。

最后,我们来复习一下高温、低温这两个重要的环境应力效应。注册可靠性工程师考试可能会考,如何快速记忆,可以学习下我之前写的这个方法《联想奇象记忆法》。

低温环境效应:

1.使材料硬化及脆化。

2.不同材料的不同收缩特性而使零件卡死。
3.由于润滑剂增加黏性而失去润滑作用。
4.电性改变(如电阻,电容等) 。
5.变压器和机电组件功能改变。
6.使试件产生裂痕、脆化并改变耐冲击强度及减低强度。
7.玻璃产生静力疲劳。
8.使水凝结和冰冻。(这个问题净饮行业就很常见。)
9.减低人的灵巧性及使听力和视力退化。(我想起初三的那年,特别冷,在黑板上写字都写不下去,记忆特别深刻)

高温环境效应:

1.不同材料的不同膨胀特性而使零件卡死。
2.润滑剂粘度变低,使润滑剂流失而导致接点失去润滑。
3.材料尺寸全方位或方向发生改变。
4.由于包装、垫圈、密封、轴承和主轴变得歪斜、卡死和失效而引起机械或全部的失效。
5.垫圈永久性变形。
6.气密功能退化。
7.电阻值改变。
8.电路稳定状况随温度梯度和材料的不同膨胀特性而改变。
9.变压器和机电组件过热。
10.继电器以及磁动或热动装置的吸合/释放范围变化。
11.有机材料褪色、裂解或出现龟裂纹。