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環境可靠性試驗講堂——溫度沖擊試驗基礎知識

 

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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永久地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環境時可能引發的問題示例??紤]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;

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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。


序號
國際標準
國內對應標準
適用
介質
轉換時間
1
IEC 60068-2-14:2009《環境試驗第2~14部分:試驗方法試驗N:溫度變化》
GB/T 2423.22-2012《環境試驗第2部分:試驗方法試驗N:溫度變化》
元器件、部件、設備等各個組裝等級
空氣
3分鐘以內或者更長
2
MIL-STD-810F  方法503.4:溫度沖擊試驗
GJB  150.5A-2009 《軍用裝備實驗室環境試驗方法第5部分:溫度沖擊試驗》
設備
空氣
1分鐘
3
MIL-STD-202G 方法107G:熱沖擊試驗
GJB 360B-2009 《電子及電氣元件試驗方法》中的方法107溫度沖擊試驗
元器件
液體


廣州廣電計量檢測股份有限公司(簡稱GRGT)始建于1964年,是以計量校準、產品測試、產品認證、技術培訓與咨詢為主要業務,具有獨立法人資格的第三方專業技術服務機構,是信息產業部軍工電子602計量測試站、廣東省導航產業創新平臺校準與檢測實驗室,通過了國家實驗室(CNAS)、國防實驗室(DILAC)和總裝軍用實驗室認可,以及中國計量認證(CMA),是廣東省中小企業公共服務示范平臺。

  環境可靠性試驗設備能按IEC、MIL、ISO、GB、GJB等各種標準或用戶要求進行高溫、低溫、溫度沖擊(氣態及液態)、浸漬、溫度循環、低氣壓、高低溫低氣壓、恒定濕熱、交變濕熱、高壓蒸煮、砂塵、耐爆炸、鹽霧腐蝕、氣體腐蝕、霉菌、淋雨、太陽輻射、光老化等。