溫度沖擊試驗研究(一)
目前,各工程師在制定標準,執行標準時對于溫度變化類的試驗有很多不同的見解,且此類試驗名稱過多,導致實際應用中出現了一些不恰當的使用方法。本文特對溫度變化類試驗進行解讀,一方面對各類試驗項目進行分析,另一方面推薦使用合適的標準項目,以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗項目有眾多名稱:溫度變化、溫度循環、溫度交變、快速溫變、溫度沖擊、冷熱沖擊、溫度梯度、分級溫度等名稱。且不同體系的標準中應用的試驗方法是不同的,如何區分這些試驗項目,如何選擇試驗項目,這需要對各類型試驗的來源以及其區別進行分析。
本文針對的試驗項目是溫度變化類的,對于濕熱類,溫濕度循環等試驗項目后續再以專題敘述。
1、溫度變化試驗
1.1 來源
各類標準中的溫度變化試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N:溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗。
1.2? 定義
溫度變化試驗,為設置一定的溫度變化速率進行高溫與低溫之間的轉變。故在實際應用中有兩類:一類為慢速的溫度變化試驗,其溫度變化速率<3℃/min(一般各標準經常選擇參數為1℃/min),也既一般應用中的溫度變化、溫度循環、溫度交變試驗(此三類為一種試驗);另一類為快速的溫度變化試驗,其溫度變化速率≥3℃/min(一般各標準經常選擇參數為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min),也既一般應用中的快速溫變試驗。溫度變化速率越快,考核越嚴酷。
1.3? 目的及應用范圍
本試驗適用于組件、裝備或其它產品。為產品模擬帶電工作時隨溫度的變化,如在系統/組件工作時快速改變周圍溫度。如果系統/組件處在熱浸透溫度(例如安裝在發動機上的系統/組件),高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產品在這期間的基本功能。為避免系統/組件內的電熱擴散抑制系統/組件達到低溫的效果,故在降溫階段將產品關閉。失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注:本試驗不是壽命試驗。
1.4? 試驗方法及參數
1.4.1? 溫度變化試驗:
各類標準中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗,具體試驗程序見圖1及圖2,圖1應用于非發動機艙產品,圖2應用于發動機艙中零部件,因為其具有發動機熄火后的余熱考核,故在溫度變化中加入了極限高溫貯存的考核。
圖1溫度變化曲線
TOB:高溫極限工作溫度
TUB:低溫極限工作溫度
工作類別3.2: 使用13.5V帶電工作
圖2 有后續加熱的溫度變化曲線
TOB:高溫極限工作溫度
TUB:低溫極限工作溫度
TNH:發動機熄火后(停車),出現的*高環境溫度
工作類別3.2: 使用13.5V帶電工作
1.4.2? 快速溫變試驗:
目前發現部分企業標準中有此類項目,如GM3172 ,其具體試驗方法參加圖3,此類試驗屬于加速壽命試驗方法,故一般不推薦應用于認證試驗中。
圖3快速溫變曲線
1.5? 差異及應用分析
以上的兩項試驗,推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗,由于其更能貼合日常中產品的使用情況,快速溫變試驗適用于壽命加速試驗,其具體的加速因子及方法,后續專稿論述。
1.6? 重要參數解析
溫度變化試驗的特點:產品在試驗中工作、溫度變化的速率一定、循環數一般設置30個循環以內、極限溫度值(因此項試驗為工作+存儲類試驗,故其極限值根據產品使用情況不同有兩種方案供選擇,具體看參見圖1,圖2);此為產品性能考核試驗(非壽命試驗)。附表為一外部公司的推薦參數,以供大家參考。
表1? 產品溫度變化試驗參數推薦表
循環數 |
30個 | ||
*低環境溫度 |
Tmin(產品低溫工作極限溫度) | ||
*高環境溫度 |
Tmax(產品高溫工作極限溫度) | ||
溫度變化速率 |
4℃/min | ||
產品的溫度穩定時間(存儲時間) |
見表2 | ||
抽樣數量 |
應用 |
數量(件) |
產品舉例 |
**類 |
20 |
發動機控制器、**氣囊控制器、胎壓監視器 | |
操控類 |
15 |
雨量傳感器、光照傳感器、門開關 | |
便攜類 |
10 |
CD機、娛樂系統 | |
操作狀態 |
? |
溫度沖擊試驗箱?技術規格:
型號(CM) |
SET-A |
SET-B |
SET-C |
SET-D |
SET-G | |
內部尺寸 |
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 | |
結構 |
三箱式(預冷箱)(預熱箱)(測試箱) | |||||
氣門裝置 |
強制的空氣裝置氣門 | |||||
內箱材質 |
SUS#304不銹鋼 | |||||
外箱材質 |
冷軋鋼板靜電噴塑 | |||||
冷凍系統 |
機械壓縮二元式 復疊制冷方式 | |||||
轉換時間 |
<10Sec | |||||
溫度恢復時間 |
<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 |
預熱溫度 |
+60~200℃(40min) | ||||
高溫沖擊 |
+60~150℃ | |||||
預冷溫度 |
+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 |