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    溫度沖擊試驗 VS 實際使用壽命如何換算?大家都在問!

    點擊次數:37 發布時間:2019-03-14
     

    溫度沖擊試驗 VS 實際使用壽命如何換算?大家都在問!

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    眾所周知,可靠性實驗主要的原理是模擬、加速。本號曾發文《鹽霧試驗一小時相當于自然環境多少時間》引發了廣泛的關注,今天再分享一下溫度沖擊試驗,跟實際環境的對應關系。如何換算及換算演示在文末。

    1、溫度沖擊的定義

    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。
    溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法,是裝備周圍大氣溫度的急劇變化,溫度變化率大于10度/min,即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。

     

    2、溫度沖擊測試的目的
    溫度沖擊試驗的目的:工程研制階段可用于發現產品的設計和工藝缺陷;產品定型或設計鑒定和量產階段用于驗證產品對溫度沖擊環境的適應性,為設計定型和量產驗收決策提供依據;作為環境應力篩選應用時,目的是剔除產品的早期故障。

     

    3、溫度沖擊的應用
    電子設備和元器件中發生溫度變化的情況很普遍。當設備未通電時,其內部零件要比其外表面上的零件經受的溫度變化慢。

     

    下列情況下,可預見快速的溫度變化:
    ——當設備從溫暖的室內環境轉移到寒冷的戶外環境,或相反情況時;
    ——當設備遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷卻時;
    ——安裝于外部的機載設備中;
    ——在某些運輸和貯存條件下。

     

    通電后設備中會產生高的溫度梯度,由于溫度變化,元器件會經受應力,例如,在大功率的電阻器旁邊,輻射會引起鄰近元器件表面溫度升高,而其他部分仍然是冷的。
    當冷卻系統通電時,人工冷卻的元器件會經受快速的溫度變化。在設備的制造過程中同樣可引起元器件的快速溫度變化。溫度變化的次數和幅度以及時間間隔都是很重要的。

     

     

     

    4、溫度沖擊的效應
    溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴重,離外表面越遠(當然,與相關材料的特性有關),溫度變化越慢,影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環境時可能引發的問題示例。考慮以下典型問題,有助于確定本試驗是否適用于受試裝備。


    (1) 典型物理效應有:
    1)玻璃容器和光學儀器的碎裂;
    2)運動部件的卡緊或松弛;
    3)爆炸物中固態藥丸或藥柱產生裂紋;
    4)不同材料的收縮或膨脹率、或誘發應變速率不同;
    5)零部件的變形或破裂;
    6)表面涂層開裂;
    7)密封艙泄漏;
    8)絕緣保護失效。

     

    (2) 典型化學效應有:
    1)各組分分離;
    2)化學試劑保護失效。

     

    (3)典型電效應有:
    1)電氣和電子元器件的變化;
    2)快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障;
    3)靜電過量。

     

    5、冷熱沖擊測試方法的類型
    根據IEC和國家標準,分為三種:
    1、試驗Na:規定轉換時間的快速溫度變化;空氣;
    2、試驗Nb:規定變化速率的溫度變化;空氣;
    3、試驗Nc:兩液槽法快速溫度變化;液體;

     

    上面3種試驗,1、2以空氣作為介質,第3種以液體(水或其它液體)作為介質。1、2的轉換時間較長,3的轉換時間較短。

     

     

     

    溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法,是裝備周圍大氣溫度的急劇變化,溫度變化率大于10度/min,即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。

     

    個人認為不能因此理解為大于這個速率的試驗就是溫度沖擊試驗。溫度沖擊試驗的速率比這個要嚴苛。經常能聽到說溫度沖擊的速率大于20度/min,30度/min,50度/分鐘,甚至更快。

    基本參數

    整機參數

    使用環境

    5以上30度以下,濕度90%以下正常使用

    預冷降溫時間

    20℃ to -70℃≤60min

    預熱升溫時間

    20℃ to 150℃≤30min

    沖擊溫度能力

    由現在的高溫或者低溫沖擊所循環的溫度5min內

    試驗實現

    通過閥門快速轉換高低溫的風道以此次實現冷熱沖擊

    溫度波動度

    ±0.5

    溫度偏差

    ±2

    控制精度

    0.1

    內壁材質

    SUS304不銹鋼成型制作,抗高低溫的沖擊。

    外壁材質

    冷板成型制作加噴塑處理

    設備顏色

    90%米白色。

    保溫

    外冷板加噴塑,中間玻璃纖維加聚氨酯(PU)發泡,

    設備功能

    兩箱式測試,測試品經提籃移動。

    實用性

    半導體,航空,航天,電子,材料應用研究,汽車業。

    試驗箱結構組成

    測試區、低溫區,高溫區、閥門、

    汽缸、風機,電熱,冷凍、電氣。

    設備符合標準  

    GB/T 2423.1-2001 試驗A:低溫試驗方法

    GB/T 2423.2-2001 試驗B:高溫試驗方法

    GB/T2423.22-2002 試驗N:溫度變化試驗方法 試驗Na

    GJB 150.3-1986   高溫試驗

    GJB 150.4-1986   低溫試驗

    GJB 150.5-1986   溫度沖擊試驗

    保證設備在測試前預熱預冷溫度區在設定的溫度范圍,可設定每分鐘循環一次,不保證每次的溫度都到達

    溫度控制結構

    電熱、風機,蒸發器、閥門、PT-100傳感器

    試驗箱配置

    1.外箱

    直徑50測試孔一個含硅膠塞、排水一個、冷卻進水&出水各一個(水冷)、進線孔一個含電纜頭、電氣排風一個、壓縮空氣進氣口一個

    2. 測試區

    置物架2片、置物掛鉤8個

    3.地盤

    載重腳輪4個,固定支撐4個

    4. 箱門

    左鉸鏈、又把手、由又向左開門、單拉開門

    5. 面板配置

    彩色觸摸控制器、除霜指示、運行燈、電源開關(防觸蓋)、蜂鳴器

    6.冷凍室               

    壓縮機復疊機組、排水裝置、冷凍顯示表,冷凍散熱系統

    壓縮機底架,熱區汽缸。

    7.電控室

    整機控制盤、總制、冷熱區風機、散熱風機、

    8.機械室(頂部)  

    常溫區汽缸及風閥、常溫吹風機,冷區汽缸

    加熱器

    鎳鉻合金加熱管

    加熱控制方式

    電腦微控、脈沖調變無觸點(SSR)輸出達到溫度平衡

    溫度沖擊的效應

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

    4.1.2 環境效應

    溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴重,離外表面越遠(當然,與相關材料的特性有關),溫度變化越慢,影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環境時可能引發的問題示例。考慮以下典型問題,有助于確定本試驗是否適用于受試裝備。

    A) 典型物理效應有:

    1) 玻璃容器和光學儀器的碎裂;

    2) 運動部件的卡緊或松弛;

    3) 爆炸物中固態藥丸或藥柱產生裂紋;

    4) 不同材料的收縮或膨脹率、或誘發應變速率不同;

    5) 零部件的變形或破裂;

    6) 表面涂層開裂;

    7) 密封艙泄漏;

    8) 絕緣保護失效。

    b)典型化學效應有:

    1)各組分分離;

    2)化學試劑保護失效。

    C)典型電效應有:

    1)電氣和電子元器件的變化;

    2)快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障;

    3)靜電過量。

     

    溫度沖擊試驗的目的:工程研制階段可用于發現產品的設計和工藝缺陷;產品定型或設計鑒定和量產階段用于驗證產品對溫度沖擊環境的適應性,為設計定型和量產驗收決策提供依據;作為環境應力篩選應用時,目的是剔除產品的早期故障。

     

    溫度變化試驗的類型,根據IEC和國家標準,分為三種:

    1、 試驗Na:規定轉換時間的快速溫度變化;空氣;

    2、 試驗Nb:規定變化速率的溫度變化;空氣;

    3、 試驗Nc:兩液槽法快速溫度變化;液體;

    上面3種試驗,1、2以空氣作為介質,第3種以液體(水或其它液體)作為介質。1、2的轉換時間較長,3的轉換時間較短。

    制冷系統

    工作方式

    二元復疊壓縮制冷方式

    壓縮機

    德國知名品牌比澤爾半封閉壓縮機

    蒸發器

    蓄冷式蒸發器

    冷凝器

    盤管式換熱器

    致冷裝置

    毛細管、熱力膨脹閥

    換熱器

    釬焊不銹鋼板式換熱器

    低溫預冷

    全由IPC控制器根據設定溫度自動輸出壓縮機動作,達到低溫又輸出控制溫度的平衡,

    壓縮機的過熱由蒸發器氣化回氣來冷卻壓縮機

    制冷能量自動調節

    冷凝壓力調節閥控制設備達到適應環境溫度

    環保制冷劑

    R404A、R23

    壓縮機散熱

    二號壓縮機加裝一個缸蓋散熱風機

    建議控制

    設備給出常開接點一個控制冷卻水塔的、進設備水管請加裝濾水器

     
     
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