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冷热冲击试验_上海长肯供

发布时间:2018-07-17浏览:473次

     冷热冲击试验又名温度冲击试验或高低温冲击试验,是用于考核产品对周围环境温度急剧变化的适应性,是装备设计定型的鉴定试验和批产阶段的例行试验中不可缺少的试验,在有些情况下也可以用于环境应力筛选试验。可以说冷热冲击试验箱在验证和提高装备的环境适应性方面应用的频度仅次于振动与高低温试验。实际上冷热冲击试验箱作为一种工具,应用在产品研制的不同阶段时的目的是不同的:

1、工程研制阶段可用于发现产品的设计和工艺缺陷;

2、产品定型或设计鉴定和批产阶段验收决策提供依据;

3、作为环境应力筛选应用时,目的是剔除产品的早期故障。

因此在编写研制过程不同阶段的环境试验大纲或筛选大纲,试验报告或筛选报告时,就将冷热冲击试验的试验目的具体化,不宜表达含糊或笼统。

 

起始温度要求

 

虽然一般的冷热冲击试验标准中对冷热冲击试验的起始温度不予提及或不做硬性规定,但这却是试验进行时必须考虑的问题,因为涉及到试验是结束在低温还是高温状态,从而决定了是否需要对产品进行烘干,导致延长试验时间。

如果试验结束在低温标准受试产品从冷热冲击试验箱(室)内取出后,应在正常的试验大气条件下进行恢复,直到样品到到达温度稳定,这一操作难免使试验样品表面产生凝露引入温度对产品的影响。从而改变试验的性质。

在GBJ 150实施指南中提出,为了消除这一影响避免长时间恢复延长试验实施时间,可将样品在50的高温箱中恢复,待凝露干后再在常温中达到温度稳定。实施指南中提出可改变起始冲击温度,从低温开始试验,以使试验结果在高温避免产品出冷热冲击试验箱产生凝露。两种试验方法却使受试样品经受六次极端温度(三次高温,三次低温)作用及五次温度冲击过程,只是不同冲击方向的次数有所不同,这两种试验可能达到的试验效果是基本相同的,但后一种试验方法无需加烘干时间,缩短了冷热冲击试验时间。

试验时间要求

 

1、GJB150.5规定了下限1h,即温度稳定时间小于1h,必有要1h;若大于1h,则用该大于1h的时间;

2、GB2423.22中给出10min到3h的5个时间等级,同使用表根据冷热冲击试验箱测得的产品温度稳定时间,采用与其zui相近的时间或可选时间等级,直接采用与其zui相近的时间作为保持时间;

3、810F方法503.4中则不规定具体时间或可选时间等级,直接采用产品达到温度稳定的时间或产品在环境中真实暴露时间。

在温度冲击试验中,zui为关键的是建立起不同材料热胀冷缩不一致造成的应力。实际热冲击zui可能发生在受试产品的外部,有关资料指出不必达到整个产品温度稳定,而只要受试产品外表而温度与试验温度一致就行。这一意见是虽有一定道理,实施起来也有一定困难,因为不可能在产品表面安装许多传感器,此外产品各部分传热能力不一致,受试产品内部邻近部件热容量也不一致,确定起来有难度。

个人认为不能因此理解为大于这个速率的试验就是温度冲击试验。温度冲击试验的速率比这个实际情况要严苛。经常能听到说温度冲击的速率大于20度/min,30度/min,50度/min,甚至更快。

温度变化原因有很多,相关标准里面都有提及:GB/T 2423.22-2012 环境试验 第2部分 试验N:温度变化

 

温度变化的现场条件

 

电子设备和元器件中发生温度变化的情况很普遍。当设备未通电时,其内部零件要比其外表面上的零件经受的温度变化慢。

下列情况下,可预见快速的温度变化:

1、当设备从温暖的室内环境转移到寒冷的户外环境,或相反情况时;

2、当设备遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷却时;

3、安装于外部的机载设备中;

4、在某些运输和贮存条件下。

5、通电后设备中会产生高的温度梯度,由于温度变化,元器件会经受应力,例如,在大功率的电阻器旁边,辐射会引起邻近元器件表面温度升高,而其他部分仍然是冷的。

6、当冷却系统通电时,人工冷却的元器件会经受快速的温度变化。在设备的制造过程中同样可引起元器件的快速温度变化。温度变化的次数和幅度以及时间间隔都是很重要的。

 

典型物理效应有:

1、玻璃容器和光学仪器的碎裂;

2、运动部件的卡紧或松弛;

3、爆炸物中固态药丸或药柱产生裂纹;

4、不同材料的收缩或膨胀率、或诱发应变速率不同;

5、零部件的变形或破裂;

6、表面涂层开裂;

7、密封舱泄漏;

8、绝缘保护失效。

9、典型化学效应有:

10、各组分分离;

11、化学试剂保护失效。

12、典型电效应有:

13、电气和电子元器件的变化;

14、快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障;

15、静电过量。

 

温度冲击试验的目的:工程研制阶段可用于发现产品的设计和工艺缺陷;产品定型或设计鉴定和量产阶段用于验证产品对温度冲击环境的适应性,为设计定型和量产验收决策提供依据;作为环境应力筛选应用时,目的是剔除产品的早期故障。

温度变化试验的类型,根据IEC和guo家标准,分为三种:

1、试验Na:规定转换时间的快速温度变化;空气;

2、试验Nb:规定变化速率的温度变化;空气;

3、试验Nc:两液槽法快速温度变化;液体;

上面3种试验,1、2以空气作为介质,第3种以液体(水或其它液体)作为介质。1、2的转换时间较长,3的转换时间较短。

 

试验循环次数的确定

 

由于温度交变在试件中引起机械应力,导致随温度交变次数的增加试件内部振动的增加。在可靠性技术中适用以下经验求得的关系式:

N(△T_x)k=常数

其中:N=温度周期的次数

△T_x=温度变化,即高温与低温的差值

K=指数(取决于失效机理)

上述的一般关系在有的参考文献中称为Coffin-Manson公式。可改写为如下形式:

N_f1/N_f2 =((△T_2)/(△T_1 ))^k

其中:N_f1:至失效为止的周期次数(实际)

N_f2:至失效为止的周期次数(试验)

△T_1:温度变化(实际)

△T_2:温度变化(试验)

k:对遭受交变负荷的、其变形在塑性范围内发生的金属为2,对以塑料件为主的试件取4。

计算实例:

油泵支架总成温度冲击循环次数计算:

按上述公式取

N_f1=10*365*2(10年,每年365天,每天2次冷起动)=7300

△T_1=50-0=50

△T_2=80-(-40)=120

k=4

计算可得N_f2=220

即进行220次温度冲击试验可以模拟实际10年的使用寿命。

 


 

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