溫度沖擊試驗研究(二)
產(chǎn)品在極限溫度中的貯存時間參加表2 。
表2? 產(chǎn)品重量與其溫度浸入時間的關(guān)系
產(chǎn)品重量(kg) |
浸入時間(保溫時間min) |
<0.34 |
20 |
0.34-0.68 |
30 |
0.68-0.91 |
40 |
0.91-1.36 |
50 |
1.36-4.53 |
75 |
>4.53 |
待定義 |
結(jié)構(gòu)比較簡單的元器件和含元器件、零部件較少的整機,一般選擇5次循環(huán)就可以了。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所用元器件、零部件較多的整機選擇10次循環(huán)就可以將絕大部分故障原因暴露出來。為了設(shè)備、整機和儀器可靠性更高,有時也可能選擇20到30次循環(huán)。
圖4? 不同設(shè)備循環(huán)的選擇
圖5? 不同設(shè)備循環(huán)的選擇
2、冷熱沖擊試驗
2.1 來源
各類標準中的冷熱沖擊試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N:溫度變化中的Na 。在特定時間內(nèi)快速溫度變化試驗。
2.2? 定義
在特定時間內(nèi)進行快速溫度變化,轉(zhuǎn)換時間一般設(shè)定為手動2~3 分鐘,自動少于30 秒,小試件則少于10 秒。常用術(shù)語中的溫度沖擊試驗也屬于冷熱沖擊試驗。
2.3? 目的及應(yīng)用范圍
? ? 這是一個加速試驗,模擬車輛中大量的慢溫度循環(huán)。對應(yīng)實際車輛溫度循環(huán),用較快的溫度變化率及更寬的溫度變化范圍,加速是可行的。失效模式為因老化和不同的溫度膨脹系數(shù)導(dǎo)致的材料裂化或密封失效。本試驗將導(dǎo)致機械缺陷(裂縫),不要求帶電工作。
2.4? 試驗方法及參數(shù)
2.4.1? 冷熱沖擊試驗(氣體):
? ? 有兩種實現(xiàn)方式,一種為手動轉(zhuǎn)換,將產(chǎn)品在高溫箱和低溫箱之間進行轉(zhuǎn)換;另一種為沖擊試驗箱,通過開關(guān)冷熱室的循環(huán)風(fēng)門或其它類似手段實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。其中溫度上限、溫度下限為產(chǎn)品的存儲極限溫度值。具體方法參見圖6 。
圖6? 溫度沖擊曲線
2.4.1? 冷熱沖擊試驗(液體):
此試驗來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N:溫度變化中的Nc 。實現(xiàn)方式為吊籃式,將產(chǎn)品放置在吊籃中按照要求浸入不同的溫度液體中。則適用于玻璃-金屬密封及類似產(chǎn)品,因此電器產(chǎn)品中不予考核該項目。
2.5? 差異及應(yīng)用分析
以上兩項試驗項目中,推薦使用IEC 60068-2-14 ,Na進行試驗。此試驗項目屬于加速考核產(chǎn)品的試驗,IEC 60068-2-14 ,Na以及ISO 16750-4? 5.3.2 冷熱沖擊試驗中推薦的循環(huán)數(shù)為5,實際應(yīng)用中過少,推薦使用表3參數(shù)。
在此闡明一下IEC 60068-2-14、ISO 16750-4 、MIL-STD-810F及GJB150 中對于冷熱沖擊的要求循環(huán)數(shù)都為5個循環(huán)以內(nèi),其原因是該三類標準對此試驗的定義為:確定裝備能否經(jīng)受其周圍大氣溫度的急劇變化,而不產(chǎn)生物理損壞或性能下降。模擬的情況為:產(chǎn)品的航空運輸、航空下投以及其它產(chǎn)品從不同溫度區(qū)域轉(zhuǎn)移的情況。故如為考核此類情況,其試驗執(zhí)行為樣品存儲類試驗,試驗中產(chǎn)品不工作,產(chǎn)品的溫度沖擊次數(shù)以產(chǎn)品實際會使用到的次數(shù)為準,此類試驗項目屬于產(chǎn)品可靠性的一種。
由上分析可知,對于我們汽車類產(chǎn)品,執(zhí)行此標準時,因為我們考核的模擬情況不一樣,故參數(shù)需要進行變動,主要變動參數(shù)為:循環(huán)數(shù)增加(因應(yīng)用到汽車電器產(chǎn)品中為加速老化試驗,故其循環(huán)數(shù)一般超過100)。
2.6? 重要參數(shù)解析
此試驗有幾個重要參數(shù)需要考慮:循環(huán)數(shù)、溫度轉(zhuǎn)換時間、溫度保持時間、溫度極限值(因此項試驗為存儲類試驗,故其極限值為存儲極限溫度值)。參考參數(shù)設(shè)置如表3所示,具體的循環(huán)數(shù)來源為加速模型計算出來的一個經(jīng)驗數(shù)值,暫不在此文詳述。
表3? 冷熱沖擊試驗參數(shù)推薦表
循環(huán)數(shù) |
500(發(fā)動機艙)、100(其它部位) |
*低環(huán)境溫度 |
Tmin(產(chǎn)品低溫存儲極限溫度) |
*高環(huán)境溫度 |
Tmax(產(chǎn)品高溫存儲極限溫度) |
轉(zhuǎn)換時間 |
≤30s |
產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定時間(存儲時間) |
見表2 |
抽樣數(shù)量 |
5 |
工作狀態(tài) |
不工作 |
3、溫度梯度試驗
3.1 來源
各類標準中的溫度梯度試驗均來源于ISO 16750—4 中5.2 溫度梯度試驗。
3.2? 定義
依照一定的速率改變溫度,一般取5℃/min,在溫度穩(wěn)定時進行功能檢測。常用術(shù)語中的分級溫度試驗也屬于溫度梯度試驗。
3.3? 目的及應(yīng)用范圍
用于檢查機械和電氣裝置在工作溫度小的局部范圍可能出現(xiàn)的故障。
3.4? ? ? ?試驗方法及參數(shù)
? ?將產(chǎn)品安放在溫度箱中,以5℃/min溫度梯度從20 ℃降到 Tmin(低溫極限工作溫度),然后以5℃/min溫度梯度從Tmin升到 Trnax (高溫極限工作溫度),每步都要等到產(chǎn)品達到新的溫度。每當產(chǎn)品到達新的溫度,按產(chǎn)品的*大工作電壓及*小工作電壓對產(chǎn)品的工作模式進行功能試驗。在調(diào)溫過程中將產(chǎn)品關(guān)閉。在Tmin 和Tmax 間的每個溫度點,產(chǎn)品應(yīng)保持正常功能,即功能狀態(tài)應(yīng)符合試驗中及試驗后都正常工作。循環(huán)數(shù)一般設(shè)置為5個,此為產(chǎn)品性能考核項目。具體執(zhí)行方法參加圖7 。
t 時間,min。
T 溫度,℃。
圖7? 溫度梯度曲線
3.5? 差異及應(yīng)用分析
此項試驗實際應(yīng)用中,可以使用溫度變化進行替代,溫度變化與其的區(qū)別很小:高溫工作極限溫度、低溫工作極限溫度、試驗中產(chǎn)品帶電工作、溫度變化速率等重要參數(shù)都相近,區(qū)別為溫度變化試驗中有高溫余熱存儲溫度極限考核,而溫度梯度試驗僅為工作極限溫度考核,故溫度變化試驗實際已經(jīng)包括了溫度梯度的效果,建議取消此類試驗項目的測試。
3.6? 重要參數(shù)解析
? ? 此試驗有幾個重要參數(shù)需要考慮:極限溫度(因此項試驗為工作類試驗,故其極限值為產(chǎn)品工作極限溫度值)、溫度變化速率、循環(huán)數(shù)。
4、設(shè)備要求
4.1? 風(fēng)速要求
各類溫度變化類試驗標準中都對溫度變化試驗箱內(nèi)的風(fēng)速有要求,均要求小于等于2m/S。這一要**要確保受試產(chǎn)品在試驗中不會因受到過高的氣流作用,產(chǎn)生與實際使用中差異過大的熱傳導(dǎo)。試驗箱內(nèi)有一定風(fēng)速有利于箱內(nèi)溫度快速均勻,而風(fēng)速過大則會導(dǎo)致受試產(chǎn)品受風(fēng)面熱交換大于背面而在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生不符合實際的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。
4.2? **濕度要求
MIL-STD-810F中對濕度未作要求,這是基于使用一般材料制成的產(chǎn)品,進行溫度沖擊試驗時濕度對其影響不顯著的認識。810F中特別指出,進行多孔滲水材料(如纖維材料)試驗時,因濕氣易滲入產(chǎn)品,在低溫下結(jié)冰后膨脹會導(dǎo)致材料損壞,建議試驗時考慮控制控制試驗箱的濕度。一般要求箱內(nèi)**濕度小于或等于20 g/m。
4.3? 對試驗箱空氣溫度恢復(fù)時間的要求
? ? GJB150.5(同MIL-STD-810 C/D)和GB2423.22(同IEC 60068-2-14)對這一要求規(guī)定相同,均是小于等于試驗時間(指產(chǎn)品達到溫度穩(wěn)定的時間)的10%,而810F則明確小于等于5 min。提出這一要求的目的在于要求試驗箱有較大的熱沉以確保受試產(chǎn)品真正經(jīng)受溫度突然沖擊的環(huán)境。
4.4? ? ? ?對箱壁溫度與試驗溫度的差值要求
各類標準中還規(guī)定了箱壁溫度與試驗溫度的差值要求,這是為了避免因二者之間溫差太大而造成過大的輻射加熱效應(yīng),從而使受試產(chǎn)品產(chǎn)生溫度不均勻。一般規(guī)定:≤3%(高溫)、≤8%(低溫)。
由以上分析可知各溫度變化類試驗項目的區(qū)別及來源,以及對試驗設(shè)備的要求。在實際應(yīng)用中推薦大家使用溫度變化試驗項目(ISO 16750-4? 5.3.1 溫度變化試驗)和冷熱沖擊試驗(ISO 16750-4 5.3.2 冷熱沖擊試驗,試驗循環(huán)數(shù)推薦使用見表3 )。
產(chǎn)品重量(kg) |
浸入時間(保溫時間min) |
<0.34 |
20 |
0.34-0.68 |
30 |
0.68-0.91 |
40 |
0.91-1.36 |
50 |
1.36-4.53 |
75 |
>4.53 |
待定義 |
高低溫沖擊試驗箱?技術(shù)規(guī)格:
型號(CM) |
SET-A |
SET-B |
SET-C |
SET-D |
SET-G | |
內(nèi)部尺寸 |
40×35×35 |
50×50×40 |
60×50×50 |
70×60×60 |
80×70×60 | |
外部尺寸 |
140×165×165 |
150×190×175 |
160×190×185 |
170×240×195 |
180×260×200 | |
結(jié)構(gòu) |
三箱式(預(yù)冷箱)(預(yù)熱箱)(測試箱) | |||||
氣門裝置 |
強制的空氣裝置氣門 | |||||
內(nèi)箱材質(zhì) |
SUS#304不銹鋼 | |||||
外箱材質(zhì) |
冷軋鋼板靜電噴塑 | |||||
冷凍系統(tǒng) |
機械壓縮二元式 復(fù)疊制冷方式 | |||||
轉(zhuǎn)換時間 |
<10Sec | |||||
溫度恢復(fù)時間 |
<5min | |||||
溫度均勻度 |
≤2℃ | |||||
溫度偏差 |
±2℃ | |||||
溫度波動度 |
≤±0.5℃ | |||||
冷卻方式 |
水冷 | |||||
駐留時間 |
30 min | |||||
溫度范圍 |
預(yù)熱溫度 |
+60~200℃(40min) | ||||
高溫沖擊 |
+60~150℃ | |||||
預(yù)冷溫度 |
+20℃~-80℃(70min) | |||||
低溫沖擊 |
-10℃~-40℃/-55℃/-65℃ | |||||
傳感器 |
JIS RTD PT100Ω × 3 (白金傳感器) | |||||
控制器 |
液晶顯示觸摸屏PLC控制器 | |||||
控制方式 |
靠積分飽和PID,模糊算法 平衡式調(diào)溫P.I.D + P.W.M + S.S.R | |||||
標準配置 |
附照明玻璃窗口1套、試品架2個、測試引線孔1個 | |||||
**保護 |
漏電、短路、超溫、缺水、電機過熱、壓縮機超壓、超載、過電流保護 | |||||
電源電壓 |
AC380V?50Hz三相四線+接地線 |