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溫度沖擊試驗研究(二)

日期:2024-09-20 10:43
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摘要:

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(jī),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(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)時,因為我們考核的模擬情況不一樣,故參數(shù)需要進(jìn)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)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(dá)到新的溫度。每當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)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(jìn)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(jìn)行替代,溫度變化與其的區(qū)別很?。焊邷毓ぷ鳂O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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行溫度沖擊試驗時濕度對其影響不顯著的認(rèn)識。810F中特別指出,進(jìn)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(hù)

漏電、短路、超溫、缺水、電機(jī)過熱、壓縮機(jī)超壓、超載、過電流保護(hù)

電源電壓

AC380V?50Hz三相四線+接地線

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