Lastrahmen

Thema

Lastrahmen mit integrierten Kraft- und Wegsensoren (links), vergrößerte Sicht auf den eingebauten Lotprüfling (mittig), Querschliff durch den Lotprüfling (rechts).
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Lastrahmen mit integrierten Kraft- und Wegsensoren (links), vergrößerte Sicht auf den eingebauten Lotprüfling (mittig), Querschliff durch den Lotprüfling (rechts).

Um die Anforderungen der Industrie an die Zuverlässigkeits- und Lebensdauerauslegung von elektronischen Verbindungsstellen und Werkstoffen in Elektroniken zu unterstützen, wurde ein neuartiges Prüfverfahren zur schnellen und kostengünstigen Bewertung entwickelt. Dieses System erfasst durch geeignete Sensoren die mechanische Verformung und die am Prüfling anliegenden Kräfte während der Einwirkung einer zyklisch wiederkehrenden Temperaturwechsellast. Der in den Lastrahmen eingesetzte Prüfling wird in einer Temperaturwechselkammer homogen erwärmt bzw. abgekühlt. Aufgrund der werkstoffbedingten Ausdehnung des Lastrahmenmaterials wird während der Temperaturänderung eine wiederkehrende thermo-mechanische Belastung in den Prüfling eingeleitet, welche zu einem zu charakterisierenden Ermüdungsverhalten führt. Um die statistische Sicherheit zu erhöhen oder die Prüfung unter verschiedenen Belastungen durchführen zu können, werden mehrere Lastrahmen gleichzeitig verwendet. Die Prüflingsbelastung kann im Wesentlichen durch die Position des Prüflings im Lastrahmen und durch das Temperaturprofil variiert werden. Ferner können die Geometrie, die Werkstoffauswahl sowie die Steifigkeit des Lastrahmens und des Prüflings verändert werden.

Temperatur- (links) und Kraftverlauf (rechts) für die ersten 10 Zyklen eines Laborprofils zwischen 125 °C und -40 °C.

Temperatur- (links) und Kraftverlauf (rechts) für die ersten 10 Zyklen eines Feldprofils zwischen 90 °C und 10 °C.

Kraft- (links) und Wegverlauf (rechts) für Labor- und Feldbelastung.