技术概述
自由跌落试验依据 GB/T 2423.7-2018《环境试验 第2部分:试验方法 试验Ec:粗率操作造成的冲击(主要用于设备型样品)》执行。该标准等同采用 IEC 60068-2-31:2008,全部代替了原 GB/T 2423.7-1995(倾跌与翻倒)和 GB/T 2423.8-1995(自由跌落),把冲击、倾跌与翻倒、自由跌落、反复自由跌落与弹跳整合为同一试验方法族。因此跌落与倾翻引用同一标准号,但对应不同的试验程序,委托时须写明执行的是哪一种。
自由跌落模拟的是样品在搬运、使用或维修过程中从手中、桌面、货架上脱手落地的情形,考核其在一次或多次跌落冲击下的结构耐受与功能保持能力。试验参数由跌落高度、跌落姿态(面、棱、角)与跌落次数共同确定,其中姿态对面、棱、角的分配往往比高度更影响结果,因为棱角着地时接触面积小、局部应力集中。
典型失效形态包括:外壳与棱角开裂、屏幕与面板破碎、电池仓与卡扣脱开、内部支架断裂、焊点与元件引脚脱落、密封结构变形导致防护失效。跌落失效具有明显的部位集中性,绝大多数损伤发生在着地的棱角及其邻近结构,因此试验前的姿态设计决定了能否暴露真实薄弱点。
检测样品
样品按实际使用状态准备,是否带包装取决于考核对象:
- 考核产品本体时按使用状态受试,不带包装,含电池、存储卡、附件者按实配状态安装;
- 考核包装保护能力时按运输包装状态受试,箱体不拆封,缓冲件保持原位;
- 样品数量一般 3 件起,含玻璃、屏幕等易损件建议 5 件以上;
- 受试前记录外观、尺寸、功能与电参数基准,对易损部位拍摄特写照片;
- 需通电监测的样品明确供电与信号引出方式,引线做应力释放,避免引线牵拉影响跌落姿态。
检测项目
自由跌落试验的检测项目按"基准—姿态设计—跌落执行—后检"四段组织:
- 初始检测:外观、尺寸、功能、电性能与关键参数基准;
- 跌落高度:常取 25mm、50mm、100mm、250mm、500mm、1000mm,按产品重量与使用场景选定;
- 跌落姿态:面跌落、棱跌落、角跌落分别执行,逐面、逐棱、逐角覆盖;
- 跌落次数:每个规定姿态常取 1~3 次,反复自由跌落按规范增加;
- 跌落面:钢板或混凝土基座,表面平整刚性,厚度与质量满足不产生明显变形;
- 释放方式:规定姿态自由释放,释放瞬间不施加初速度、不翻转;
- 中间检查:每轮跌落后做外观与功能检查,记录损伤出现姿态与次序;
- 外观检查:外壳裂纹、棱角塌陷、面板破碎、涂层剥落、紧固件位移;
- 结构检查:卡扣、支架、电池仓、接口、密封圈;
- 功能与电性能:开机、显示、触摸、通信、充电、绝缘电阻;
- 防护复检:防护等级相关样品做气密或浸水复检;
- 失效归因记录:损伤位置、形态、出现姿态与跌落高度。
检测方法
- 高度确定法:按产品重量与使用场景取高度,手持设备常取 1000mm 与 500mm 两档,台式设备常取 100mm 与 250mm,重量较大的产品相应降低高度,具体取值以产品规范为准。
- 姿态设计法:先做面跌落建立基准,再做棱跌落与角跌落,因为棱角着地时局部应力集中,往往先于面跌落暴露裂纹;姿态分配须覆盖产品的薄弱部位,如屏幕四角、接口侧、电池仓盖。
- 释放控制法:采用电磁吸盘或机械脱扣释放,释放瞬间不施加初速度、不附加转动,样品自由落体,姿态偏差过大时应重做,不得用"手扶一下"的方式修正。
- 跌落面法:跌落到规定的钢板或混凝土基座上,基座须足够厚重、表面平整,避免基座自身变形吸收能量,造成考核不足。
- 状态监测法:对功能考核型样品在每次跌落后通电检测,若需记录跌落瞬间状态,可加装加速度记录仪,采集冲击峰值与持续时间。
- 分阶段检查法:逐姿态检查并记录,不要全部跌完再检查,否则无法定位损伤来源;发现失效后可停止后续姿态,与委托方沟通后再定。
- 后检测法:试验后复测初始检测全部项目,含气密与绝缘,异常项做二次确认,避免把装配应力导致的初始缺陷误判为跌落失效。
检测仪器
基础设备为跌落试验机,要求具备规定高度的升降与定位功能、可调姿态的夹持释放装置,释放动作不附加初速度与转动;配套跌落基座(钢板或混凝土,厚度与质量满足刚性要求)、加速度记录仪(需要时)、扭矩扳手、气密性检测装置与功能测试工装。设备的高度标尺与释放机构须定期校验,跌落面不得有凹坑与变形,试验前做空载释放确认,记录随报告归档。
应用领域
自由跌落试验覆盖手机与消费电子、笔记本与平板、电池与移动电源、灯具、电动工具、仪器仪表、医疗器械、家电控制器以及运输包装件。典型场景包括:验证手持设备在脱手落地后的可用性;考核外壳与屏幕的抗跌落设计;确认电池仓与卡扣在冲击下不脱开;评价包装缓冲结构对产品的保护效果;为结构加固与缓冲材料选型提供依据。该试验常与振动、冲击组合,构成力学环境序列。
常见问题(FAQ)
问题一:产品跌落和包装跌落有什么区别?
标准与对象都不同。产品自由跌落按 GB/T 2423.7-2018 执行,考核产品本体的结构耐受能力,不带包装;包装件跌落按 GB/T 4857.5 执行,考核包装对产品的保护能力,带包装并按包装件的面、棱、角分配姿态。两者高度取值依据也不同,前者按使用场景,后者按包装件重量与运输条件。
问题二:跌落高度怎么定,1 米是通用值吗?
1 米不是通用值,只是手持设备的常用档位。高度应按产品实际可能跌落的高度确定:桌面设备约 750~1000mm,手持设备约 1000~1500mm,货架或搬运场景更高。产品规范有指定值的按规范执行,无规范时应在报告中说明取值依据,不能笼统写"按 1 米"。
问题三:面、棱、角三种姿态都要做吗?
建议都做。面跌落考核大面积承载,棱跌落考核线接触的应力集中,角跌落考核点接触的局部破坏,三者的失效形态不同。实际执行时可按产品结构与规范要求选择覆盖范围,但角跌落通常不可省略,因为角部多为薄弱环节。姿态分配须在报告中写明。
问题四:跌落后外观有裂纹但功能正常,判合格吗?
一般判不合格。判据以产品规范为准,多数规范把外壳裂纹、棱角破损列为外观不合格,即使功能正常。若产品规范允许一定程度的 cosmetic 损伤,应在报告中如实记录损伤程度并与规范条款对应,不能自行放宽。
问题五:跌落后功能异常但过一会儿又恢复正常,怎么判?
判不合格。这类现象多为焊点开裂、连接器瞬断或内部元件位移,属于隐性损伤,后续使用中会复现。应拆解确认失效位置,并用通电监测记录跌落瞬间的信号中断。若仅按"恢复后能开机"判合格,会把隐患带入量产。
问题六:同一台样品能不能反复用于多个姿态的跌落?
技术上可以,但会影响后续姿态的结果判定。已跌落的样品结构已受损,再跌时损伤会累积,难以区分是哪个姿态造成的。规范做法是同一姿态用独立样品,或至少在每个姿态前记录状态并在报告中说明为同一试样连续受试。
问题七:跌落试验周期和费用受什么影响?
主要受四项影响:姿态数量与每姿态次数决定总跌落次数,样品数量按件累加,是否需通电监测与拆解分析增加工时,异形样品需专用夹持工装另计制作周期。常规手机类 6 面 4 角 4 棱、每姿态 1 次,含检查约一天可完成;包装件按标准姿态执行,时间相近。


