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加深了解冷热冲击试验(上)-艾斯瑞
目前,工程师在制定和实施标准时对温度变化试验有不同的看法,这种试验的名称太多,导致在实际应用中一些使用方法不当。广东艾斯瑞仪器科技有限公司专门解读温度变化测试。一方面分析各种测试项目,另一方面建议使用合适的标准项目供工程师参考。
变温试验项目的名称有很多种:变温、温度循环、温度交替、快速变温、温度冲击、冷热冲击、温度梯度、分级温度。而且不同系统标准使用的测试方法也不一样。如何区分这些测试项目,如何选择测试项目,需要分析各种类型测试的来源及其差异。
本文针对的测试项目是温度变化,湿热、温湿度循环等测试项目后面会有专题描述。
1.温度变化测试
1.1来源
各种标准中的温度变化试验源自IEC 60068-2-14试验方法“温度变化中的铌”。特定温度速率下的温度变化试验。
1.2定义
温度变化试验,为了设定一定的温度变化率,进行高温和低温之间的转换。所以在实际应用中有两种类型:一种是缓慢变温试验,其变温率小于3℃/min(一般每个标准往往选择1℃/min的参数),另一种是一般应用中的变温、变温周期、变温试验(这三种类型都是一种试验);另一种是快速变温试验,其变温率≥3℃/分钟(一般各种标准中经常选用的参数有3℃/分钟、4℃/分钟、5℃/分钟、7℃/分钟、10℃/分钟),也是一般应用中的快速变温试验。温度变化速度越快,评估越苛刻。
1.3目的和适用范围
本测试适用于组件、设备或其他产品。模拟带电作业时产品随温度的变化,如系统/部件工作时环境温度的快速变化。如果系统/部件处于热浸温度(例如,安装在发动机上的系统/部件),高温阶段的额外短温度峰值应确保产品在此期间的基本功能。为了防止电热扩散抑制系统/系统中的部件/部件达到低温作用,在冷却阶段关闭产品。故障模式是由温度变化引起的电气故障。
注意:这个测试不是生活测试。
1.4测试方法和参数
1.4.1温度变化测试:
ISO 16750-4 5.3 1各种标准都建议进行温度变化试验。由于其在发动机熄火后有余热评估,所以在温度变化中加入了极端高温储存的评估。
浴盆:低温上下限工作温度
工作类别13.5V带电工作
高温上下限工作温度
浴盆:低温上下限工作温度
工作类别13.5V带电工作
1.4.2快速温度变化试验:
目前发现部分企业标准有此类项目,如GM3172,这种试验属于加速寿命试验方法,一般不建议用于认证试验。

1.5差异和应用分析
对于以上两种测试,建议使用ISO 16750-4 5.3 1温度变化测试。因为更适合产品的日常使用,所以快速变温试验适合进行寿命加速试验,其具体的加速因子和方法在后续专著中讨论。
1.6重要参数分析
变温试验特点:产品在试验中工作,变温速率恒定,循环次数一般设定在30次循环以内,并设定上下限温度值(因此,试验为工作+储存试验,根据产品的不同使用条件,上下限值有两种选择);这是产品性能测试(非寿命测试)。
温度变化率:4℃/分钟
安全等级:20
发动机控制器、气囊控制器、轮胎压力监控器
操纵类:15
雨量传感器、照明传感器、车门开关
便携类:10
光盘播放器,娱乐系统
产品重量(千克):
浸泡时间(保持时间分钟):<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;
2.冷热冲击试验结构简单的部件和零部件较少的整机一般选择5个周期。结构复杂,零部件多的整机选择10个周期就能暴露大部分故障原因。为了提高设备、整机和仪器的可靠性,有时可能会选择20至30个周期。
2.1来源
各种标准中的冷热冲击试验均来源于IEC 60068-2-14试验方法N: Na温度变化。特定时间内快速温度变化的测试。
2.2定义
对于特定时间内的快速温度变化,手动切换时间一般设置为2 ~ 3分钟,自动小于30秒,小试件小于10秒。常用的温度冲击试验也属于冷热冲击试验。
2.3目的和适用范围
这是一个模拟车辆中大量慢速温度循环的加速试验。与实际车辆温度循环相对应,以更快的温度变化率和更宽的温度变化范围加速是可行的。失效模式为老化和不同的温度膨胀系数导致的材料开裂或密封失效。这个测试会导致机械缺陷(裂纹),不需要带电作业。
2.4测试方法和参数
2.4.1冷热冲击试验(气体):
有两种实现方式,一种是手动转换,在高温箱和低温箱之间转换产品;另一种是冲击试验箱,通过开关冷热箱循环风门或其他类似手段实现温度转换。温度上限和温度下限是产品的储存上下限温度值。
2.4.1冷热冲击试验(液体):
本试验来自IEC 60068-2-14试验方法N: Nc《温度变化》。实施方式为篮式,将产品放入篮筐中,根据需要浸入不同温度的液体中。适用于玻璃-金属密封及类似产品,因此该项目不会在电气产品中进行评估。
2.5差异和应用分析
以上两项检测中,建议、那检测。本测试项目属于加速产品测试。在、那、2建议的循环数是5,在实际应用中太少。
本文阐明了IEC 60068-2-14、ISO 16750-4、MIL-STD-810F和GJB150中冷热冲击所需的循环次数在5个循环以内,因为这三个标准中该试验的定义是确定设备是否能承受环境空气温度的急剧变化而不造成物理损坏或性能下降。模拟的情况有:产品的空运、空投以及其他产品从不同温度区域的转移。因此,为了评估这种情况,试验作为样品储存试验进行,其中产品不起作用,产品的温度冲击次数以产品的实际使用次数为准。这类测试项目属于产品可靠性的一种。
从以上分析可以看出,在对我们的汽车产品实施该标准时,由于我们评估的模拟情况不同,参数需要改变。主要变化参数为:循环次数增加(由于汽车电器产品加速老化试验,循环次数一般在100次以上)。
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