Qu’est-ce qu’un test de résistance environnementale ?

Tous les produits et matériaux qui nous entourent sont continuellement exposés à divers facteurs de stress environnementaux. 

Pour les tests de batteries et de stockage, découvrez la chambre de test de batteries FDM, conçue pour les tests en conditions contrôlées.

C’est pourquoi les tests de résistance environnementale sont largement utilisés dans diverses industries pour évaluer la réaction des matériaux à des conditions telles que l’humidité, les températures extrêmes, les changements soudains de température ou d’humidité, et bien plus encore.

Dans l'article suivant, nous approfondirons le sujet des tests de résistance environnementale, notamment leurs différents types, les secteurs concernés et les outils utilisés pour les réaliser.

Comment se déroule un test de résistance environnementale

Les tests de résistance environnementale peuvent être menés de deux manières principales : les tests HALT (Highly Accelerated Life Test) et les tests HASS (Highly Accelerated Stress Screen). Ces deux tests visent à étudier la réaction des produits à des conditions environnementales extrêmes, mais avec des objectifs et des méthodes différents.

• Test HALT (Highly Accelerated Life Test) : L’objectif d’un test HALT est d’identifier les limites d’endurance des produits en les exposant à des conditions de température et d’humidité extrêmes afin de localiser les points de défaillance. Lors de ces tests, les matériaux sont soumis à des variations de température rapides et intenses (alternance de températures extrêmement élevées et extrêmement basses) et à des niveaux d’humidité élevés. Ces conditions sont poussées bien au-delà des paramètres de fonctionnement normaux du produit afin d’identifier les points critiques et d’améliorer sa conception. Les tests HALT sont particulièrement utiles lors de la phase de développementpour obtenir des informations sur les marges d’endurance du produit et ses points de défaillance potentiels.

• Test HASS (Highly Accelerated Stress Screen) : Contrairement au test HALT, le test HASS est appliqué aux produits prêts pour la production. Son objectif est de détecter tout défaut de fabrication ou matériau altéré. Il utilise également des cycles climatiques avec des températures et une humidité extrêmes, mais avec des paramètres plus modérés que pour le test HALT, afin de ne pas endommager les produits tout en garantissant leur bon fonctionnement dans les limites spécifiées. Le test HASS permet de déceler les défauts cachés susceptibles d'apparaître en conditions réelles et contribue à garantir que seuls des produits fiables soient mis sur le marché.

Ces tests sont réalisés à l'intérieur de chambres environnementales.

Les enceintes climatiques sont des instruments de laboratoire conçus pour reproduire et contrôler avec précision les conditions climatiques, telles que la température et l'humidité. Ces enceintes permettent de suivre en temps réel les réactions des produits, garantissant ainsi l' identification rapide de tout problème ou défaut critique.

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Quels secteurs industriels sont impliqués dans les tests de résistance environnementale ?

Étant donné l'universalité des contraintes environnementales, de nombreux secteurs participent aux tests de résistance aux contraintes environnementales. Parmi ceux-ci, on peut citer les principaux :

• Aérospatiale et défense : Ces industries doivent garantir le fonctionnement des composants électroniques et structurels dans des environnements extrêmes. Les procédures sont décrites dans la norme MIL-STD-810.
• Automobile : Les constructeurs automobiles utilisent des tests environnementaux pour s'assurer que les composants des véhicules continuent de bien fonctionner malgré les variations de température, d'humidité et de vibrations, conformément à des normes telles que l'ISO 16750.
• Électronique : Les appareils électroniques grand public et leurs composants sont soumis à une série de tests rigoureux afin de garantir des performances optimales dans toutes les conditions environnementales. Dans ce domaine, la norme CEI 60068 est l’une des principales références pour les essais de robustesse environnementale.

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La chambre environnementale FDM pour les essais de contrainte environnementale

Les enceintes environnementales FDM constituent une solution idéale pour ceux qui souhaitent réaliser des tests de contrainte environnementale fiables et précis. 

Grâce au contrôleur stillFACE et au revoFACE, nos chambres environnementales peuvent réaliser tous les tests énumérés ci-dessus, en assistant l'opérateur dans toutes les phases de la procédure.

FDM – Environment Makers est un chef de file du secteur des essais environnementaux depuis plus de 70 ans. Nos techniciens sont également disponibles pour collaborer avec les clients afin de concevoir des instruments adaptés à leurs besoins.

Pour toute question ou préoccupation supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter.

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Normes de référence

• MIL-STD-810H — Considérations d'ingénierie environnementale et essais en laboratoire
• MIL-STD-883 — Norme de méthode d'essai pour la microélectronique
• IEC 60068 (série) — Essais environnementaux des composants électroniques
• RTCA DO-160G — Conditions environnementales et procédures d'essai pour les équipements aéroportés
• CEI 60721 (série) — Classification des conditions environnementales (classification de référence des environnements)
• ISO 4892 / ASTM G154 — Vieillissement artificiel des matières plastiques

Sources faisant autorité

• CEI 60068 — Suite de normes d'essais environnementaux.
• MIL-STD-810H — Norme d'essais environnementaux de défense.
• IEST — Institut des sciences et technologies environnementales — Meilleures pratiques en matière d'essais environnementaux.

Questions fréquentes sur les essais de résistance environnementale

Quelle est la différence entre ESS, HALT et HASS ?

de contrainte environnementale (ESS) : essais non destructifs réalisés sur 100 % de la production afin d’éliminer les défauts latents (rodage, cyclage thermique et vibrations aléatoires). Test de durée de vie hautement accéléré (HALT) : essais destructifs menés en R&D pour déterminer les limites de fonctionnement extrêmes (contraintes progressives jusqu’à la rupture). Tests de contrainte hautement accélérés (HASS) : version du test HALT pour la production, avec des niveaux de contrainte réduits (50 à 80 % du HALT) et des essais non destructifs. Objectifs : HALT = robustesse de la conception ; HASS = contrôle qualité ; ESS = norme de rodage.

Quelles sont les contraintes combinées lors d'un test environnemental complet ?

Les contraintes les plus courantes sont : la température (cycles chaud/froid), l’humidité (chaleur humide), les vibrations (aléatoires/sinusoïdales), les chocs mécaniques, la pression/l’altitude, les UV/le rayonnement solaire, brouillard salin (ISO 9227), la poussière/le sable (IP6X), l’eau (IPX0-9) et la CEM (interférences électromagnétiques). Les normes MIL-STD-810H et DO-160G définissent plus de 28 catégories de méthodes. Pour les applications critiques, plusieurs contraintes sont combinées simultanément (par exemple, vibrations, température et humidité dans une chambre combinée).

Combien de temps dure un test ESS typique ?

Variable : Test rapide (composants électroniques) : 4 à 8 heures avec 6 à 10 cycles thermiques de -40 °C à +85 °C et vibrations aléatoires. ESS automobile : 48 à 96 heures avec cycles thermiques et humidité. Qualification avionique DO-160 : 500 à 2 500 heures cumulées selon la catégorie. vieillissement accéléré HAST : 96 à 192 heures à 130 °C/85 %RH équivalent à 1 000 heures de chaleur humide normale. Le choix dépend de l’objectif de temps moyen entre les pannes (MTBF) et du rapport coût/efficacité.

Comment interpréter les données de défaillance issues d'un test de résistance ?

Ils sont analysés avec une distribution de Weibull (paramètre de forme β) pour caractériser le mode de défaillance : β Le MTBF (temps moyen entre les pannes) est extrapolé à l'aide des modèles d'Arrheniusrhactivation thermique) et de Norris-Landzberg (cyclage thermique). Un test HALT efficace permet généralement d'identifier 5 à 15 modes de défaillance distincts, chacun devant être corrigé lors d'une revue de conception. Les résultats sont intégrés à l'AMDEC de conception (DFMEA) et aux règles de déclassement.