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溫度沖擊循環變化試驗標準與方法

發表時間:2024-01-29 11:08:31

1、溫度沖擊試驗

熱沖擊試驗（Thermal Shock Testing）常被稱作溫度沖擊試驗（Temperature Shock Testing）或者溫度循環（Temperature Cycling），高低溫冷熱沖擊試驗。

溫度沖擊試驗主要用于確定產品在溫度變化（溫度沖擊）期間和之后受到的影響，即確定產品能否經受其周圍大氣溫度的急劇變化，而不產生物理破壞或功能與性能下降。

2、為何要進行溫度沖擊試驗

在電子電器等產品的研制過程中，會因各種原因導致缺陷的發生。如使用了缺陷的元器件、零部件，工藝規定不完善，制造過程的不正確操作和不規范的施工工序等，都會給產品的可靠性帶來影響。如果在產品交付前不剔除這些潛在缺陷，最終將導致后期使用的問題暴露。

3、溫度沖擊試驗能引發哪些故障

玻璃容器和光學儀器的碎裂；

運動部件的卡緊或松弛；

爆炸物中固態藥丸或藥柱產生裂紋；

不同材料的收縮或膨脹率、或誘發應變速率不同；

零部件的變形或破裂；

表面涂層開裂；

密封艙泄漏；

絕緣保護失效；

電氣和電子元器件的變化；

快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障。

4、溫度沖擊試驗的作用與意義

溫度沖擊試驗就是為了剔除元器件、部件的早期失效，暴露設計和制造工藝的不足，使產品的可靠性更接近實際需要，從而保證和提高產品的可靠性。

a.可以模擬受試產品在極端惡劣溫度環境下的性能表現；

b.驗證受試產品的設計和工藝水平，提前發現和修正缺陷；

c.作為產品篩選手段，盡早發現和剔除因元器件早期失效導致的產品故障；

d.為產品的驗收與定型決策提供依據。

5、溫度沖擊試驗的類型

根據IEC和國家標準，溫度沖擊試驗分為三種類型：

a.試驗Na：規定轉換時間的快速溫度變化；

b.試驗Nb：規定變化速率的溫度變化；

c.試驗Nc：兩液槽法快速溫度變化。

其中，第一、二種以空氣作為介質，轉換時間較長，第三種以液體（水或其它液體）作為介質，轉換時間較短。

6、溫度沖擊試驗設備

1、兩箱法：試驗應有兩個試驗箱，一個低溫箱和一個高溫箱。兩箱的放置應能保證在規定的轉移時間內，完成從高溫箱到低溫箱或從低溫箱到高溫箱的轉換；試驗箱的容積和風速能保證樣品放入箱內后，在規定的時間（溫度穩定時間）內，重新穩定到試驗規定的溫度容差范圍內。對于GB/T 2423，溫度穩定時間要求不超過規定保溫時間的 10％的時間內；對于GJB150A，溫度穩定時間要求不超過5min。

試驗箱內的空氣是流通的，靠近試驗樣品測得的空氣速度為不超過1.7m/s（GJB150.5A）和不小于2m/s（GB/T 2423.22）。

2、一箱法：一個試驗箱，應同時滿足低溫箱和高溫箱的要求。箱內溫度能以試驗規定的溫度變化速率從低溫升到高溫，從高溫降到低溫，試驗箱溫度能保持在試驗規定的高溫或低溫溫度等級值上。

3、二液槽法：一個低溫槽和一個高溫槽。低溫槽盛有規定低溫的液體，通常為0℃，高溫槽盛有規定高溫的液體，通常為100℃。二液槽的放置應便于樣品的浸入，同時便于從一個槽到另一個槽。

7、溫度沖擊（變化）循環次數和轉換時間

循環次數：試驗的循環次數根據應用的試驗程序及相關規定執行。（源于GB/T2423.22-2012）

對暴露于溫度沖擊（變化）條件可能性很小的設備，在每種相應的條件下只進行一次溫度沖擊。當預計設備會比較頻繁地暴露于溫度沖擊環境時，如果沒有多少可用的數據用于證實具體的沖擊次數，較好的方案是在每種條件下進行3次或3次以上沖擊，沖擊次數主要由預計的使用事件來決定。（源于GJB150.5A-2009）

轉換時間：當樣品暴露于溫度極值的持續時間或者等于實際的工作時間，或者等于樣品達到溫度穩定所用的時間時，轉換時間應盡可能短，最長不超過1min。

兩箱法的情況下，若試驗件尺寸大，轉換時間大于3min，只要不對試驗結果產生可觀察的影響，可按下式增加轉換時間（源于GB/T2423.22-2012）：

t2≤0.05ts；t2—轉換時間；ts—試驗樣品的溫度穩定時間（應大于60min）

應保證轉化時間能反應壽命周期剖面中實際溫度沖擊的相應時間，轉換時間應盡可能短，但若轉換時間大于1min，則應證明這些額外的時間是合理的。（源于GJB150.5A-2009）

溫度變化速率：溫度變化速率取決于材料的熱傳導特性、熱容量、尺寸大小等，在大件樣品內部，溫度沖擊（變化）的幅度比所加的溫度變化要小。

8、溫度沖擊試驗標準

環境試驗第 2 部分: 試驗方法試驗 N: 溫度變化 GB/T2423.22-2012；

環境試驗第 2-14 部分: 試驗方法試驗 N: 溫度變化 IEC60068-2-14:2009；

道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第 4 部分：氣候負荷 GB/T 28046.4-2011；

道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第 4 部分：氣候負荷 ISO 16750-4:2006；

通信設備通用規范 GJB 367A－2001 ；

計算機通用規范 GJB 322A-1998；

電子及電氣元件試驗方法 GJB 360B-2009；

裝備實驗室環境試驗方法第 5 部分：溫度沖擊試驗 GJB 150.5A-2009；

技術偵察裝備通用技術要求第 7 部分：環境適應性要求和試驗方法 GJB 1621.7A-2006；

微電子器件試驗方法和程序 GJB 548B-2005；

地面電子對抗設備通用規范 GJB 2225A-2008。

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