Η δοκιμή θερμικού σοκ, που συχνά αναφέρεται ως δοκιμή θερμοκρασίας, ο κύκλος θερμοκρασίας ή η δοκιμή θερμοκρασίας υψηλής χαμηλής θερμοκρασίας, είναι μια κρίσιμη περιβαλλοντική δοκιμή που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ικανότητας των υλικών και των προϊόντων να αντέχουν στις ταχείες και ακραίες μεταβολές της θερμοκρασίας. Στην ακρίβεια Dongguan, κατανοούμε τη σημασία αυτής της δοκιμής για την εξασφάλιση της αξιοπιστίας και της ανθεκτικότητας των προϊόντων σας σε διάφορα λειτουργικά περιβάλλοντα.

Σύμφωνα με πρότυπα όπωςGJB 150.5A-2009 3.1καιMIL-STD-810F 503.4 (2001), μια ταχεία αλλαγή στη γύρω ατμοσφαιρική θερμοκρασία που υπερβαίνει10 βαθμοί Κελσίου ανά λεπτόορίζεται ως σοκ θερμοκρασίας. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι πραγματικές δοκιμασίες θερμοκρασίας συχνά χρησιμοποιούν ακόμη πιο αυστηρότερα ποσοστά αλλαγής, που συχνά αναφέρονται ως μεγαλύτερα από20 ° C/min, 30 ° C/min, 50 ° C/min, ή ακόμα και ταχύτερα.

Τι προκαλεί αυτές οι ταχείες αλλαγές θερμοκρασίας;

Διάφορα σενάρια πραγματικού κόσμου μπορούν να οδηγήσουν σε ταχείες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, όπως επισημαίνονται σε πρότυπα όπωςGB/T 2423.22-2012 (Περιβαλλοντικές δοκιμές - Μέρος 2: Δοκιμές - Δοκιμή N: Αλλαγή θερμοκρασίας):

• Μεταφορά εξοπλισμού μεταξύ δραστικά διαφορετικών περιβαλλόντων θερμοκρασίας (π.χ. σε εσωτερικούς χώρους σε εξωτερικούς χώρους).
• Ξαφνική ψύξη λόγω βροχής ή εμβάπτισης σε κρύο νερό.
• Συνθήκες που αντιμετωπίζουν ο εξωτερικά τοποθετημένος αερομεταφερόμενος εξοπλισμός.
• Συγκεκριμένες συνθήκες μεταφοράς και αποθήκευσης.
• Εσωτερικά παραγόμενες κλίσεις θερμότητας εντός εξοπλισμού.
• Ταχεία ψύξη εξαρτημάτων με ενεργά συστήματα ψύξης.
• Διαδικασίες παραγωγής.

Η συχνότητα, το μέγεθος και η διάρκεια αυτών των αλλαγών θερμοκρασίας είναι όλοι κρίσιμοι παράγοντες.

Γιατί είναι σημαντική η δοκιμή θερμοκρασίας σοκ;

Όπως περιγράφεται στοGJB 150.5A-2009 (Μενίδες Περιβαλλοντικών Δοκιμών Στρατιωτικού Εξοπλισμού, Μέρος 5: Δοκιμή θερμοκρασίας), αυτή η δοκιμή εφαρμόζεται σε διάφορα πλαίσια:

• Κανονική προσομοίωση περιβάλλοντος:Για να αξιολογήσετε τον εξοπλισμό που προορίζεται για χρήση σε περιοχές όπου είναι πιθανό να είναι πιθανές οι αλλαγές ταχείας θερμοκρασίας του αέρα. Αυτό αξιολογεί την επίδραση στις εξωτερικές επιφάνειες, τα εξωτερικά τοποθετημένα εξαρτήματα και τα εσωτερικά μέρη κοντά στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια των μεταβάσεων μεταξύ θερμών και κρύων περιβαλλόντων, ταχείας αναβάθμισης σε μεγάλα υψόμετρα ή ακόμα και σταγόνες αέρα από τα αεροσκάφη.
• Έλεγχος ασφάλειας και περιβαλλοντικού άγχους (ESS):Για τον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων ασφάλειας και λανθάνουσες ελαττώματα στον εξοπλισμό που εκτίθενται σε ρυθμούς αλλαγής θερμοκρασίας κάτω από ακραία επίπεδα (εντός των ορίων σχεδιασμού). Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως δοκιμή διαλογής με πιο ακραίες θερμοκρασίες για να αποκαλύψει πιθανές αδυναμίες.

Οι επιδράσεις του σοκ θερμοκρασίας:

Οι γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας μπορούν να έχουν σημαντικές και ποικίλες επιδράσεις στον εξοπλισμό, ιδιαίτερα σε μέρη κοντά στις εξωτερικές επιφάνειες. Το πιο μακριά από την επιφάνεια (ανάλογα με τις ιδιότητες του υλικού), τόσο πιο αργή είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας και τόσο λιγότερο έντονη η επίδραση. Η προστατευτική συσκευασία μπορεί επίσης να μετριάσει αυτά τα αποτελέσματα. Το σοκ θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει προσωρινές ή μόνιμες λειτουργικές βλάβες. Παραδείγματα πιθανών ζητημάτων περιλαμβάνουν:

Α) Φυσικά αποτελέσματα:

1. Διάρθρωση των γυάλινων εμπορευματοκιβωτίων και οπτικών οργάνων.
2. Κατάσχεση ή χαλάρωση των κινούμενων τμημάτων.
3. Σπάσιμο στερεών προωθητικών σε εκρηκτικά.
4. Διαφορική επέκταση ή ποσοστά συστολής ανόμοιων υλικών, οδηγώντας σε επαγόμενη πίεση.
5. Παραμόρφωση ή ρήξη εξαρτημάτων.
6. Σπάσιμο επιφανειακών επικαλύψεων.
7. Διαρροή σφραγισμένων περιβλήρων.
8. Αποτυχία μόνωσης.

Β) Χημικές επιδράσεις:

1. Διαχωρισμός των εξαρτημάτων.
2. Αποτυχία προστατευτικών χημικών παραγόντων.

Γ) ηλεκτρικά εφέ:

1. Αλλαγές στα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
2. Ηλεκτρονικές ή μηχανικές αποτυχίες λόγω ταχείας συμπύκνωσης ή σχηματισμού παγετού.
3. Ηλεκτροστατική εκκένωση.

Ο σκοπός της δοκιμής σοκ θερμοκρασίας:

• Ανάπτυξη μηχανικών:Για τον εντοπισμό ελαττωμάτων σχεδιασμού και κατασκευής νωρίς στον κύκλο ζωής του προϊόντος.
• Προσόντα και αποδοχή προϊόντων:Για να επαληθεύσει την ικανότητα ενός προϊόντος να αντέχει σε περιβάλλοντα θερμοκρασίας, παρέχοντας δεδομένα για την ολοκλήρωση του σχεδιασμού και την έγκριση μαζικής παραγωγής.
• Έλεγχος περιβαλλοντικού άγχους (ESS):Για την εξάλειψη των αποτυχιών της πρώιμης ζωής στα προϊόντα.

Τύποι δοκιμών αλλαγής θερμοκρασίας:

Σύμφωνα με τα IEC και τα εθνικά πρότυπα, υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι δοκιμών αλλαγής θερμοκρασίας:

1. Δοκιμή NA:Ταχεία αλλαγή θερμοκρασίας με καθορισμένους χρόνους μετάβασης. αέρας ως μέσο.
2. Δοκιμή NB:Αλλαγή θερμοκρασίας με καθορισμένο ρυθμό αλλαγής. αέρας ως μέσο.
3. Δοκιμή NC:Ταχεία αλλαγή θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας δύο υγρά λουτρά. υγρό ως μέσο.

Οι δοκιμές NA και NB χρησιμοποιούν αέρα ως μέσο μεταφοράς θερμότητας και συνήθως έχουν μεγαλύτερους χρόνους μετάβασης σε σύγκριση με τη δοκιμή NC, η οποία χρησιμοποιεί υγρά (νερό ή άλλα υγρά) για πολύ ταχύτερες μεταβάσεις θερμοκρασίας.

Σχετικά πρότυπα:

Άλλα σχετικά πρότυπα περιλαμβάνουν MIL-STD-883 (μέθοδο 1010), JESD22-A104D, JESD22-A106B, JIS C 60068-2-14: 2011, JASO D 001, EIAJ ED-2531A, GB897.4-2008/IEC60086-4: 2007, GJB548B-2005 (μεθοδία 1011.1), GJB128A-97 (μέθοδος 1056) και διάφορα πρότυπα εσωτερικών εταιρειών (π.χ. αυτοκινητοβιομηχανία).

Παράμετροι δοκιμής κλειδιών:

• Εργαστηριακή θερμοκρασία περιβάλλοντος
• Υψηλή θερμοκρασία
• Χαμηλή θερμοκρασία
• Διάρκεια έκθεσης σε κάθε ακραία θερμοκρασία
• Χρόνος μετάβασης ή ρυθμός αλλαγής θερμοκρασίας
• Αριθμός κύκλων δοκιμών

Χρόνος σταθεροποίησης:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (σταθεροποίηση θερμοκρασίας):Η θερμοκρασία του στοιχείου δοκιμής θα πρέπει να είναι ομοιόμορφη σε όλα τα εξωτερικά μέρη του πριν αρχίσει η μετάβαση.

GB/T 2423.22-2012 7.2.1:Μετά την τοποθέτηση του δείγματος δοκιμής, η θερμοκρασία του αέρα θα πρέπει να φτάσει στο καθορισμένο εύρος ανοχής εντός 10% της διάρκειας της έκθεσης.

Σχετική υγρασία:

GB/T 2423.22-2012:Δεν αναφέρει ρητά τον έλεγχο της σχετικής υγρασίας.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (σχετική υγρασία):Οι περισσότερες διαδικασίες δοκιμής δεν ελέγχουν τη σχετική υγρασία. Ωστόσο, μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τα πορώδη υλικά (π.χ. ινώδη υλικά), όπου η απορροφημένη υγρασία μπορεί να κινηθεί και να επεκταθεί κατά την κατάψυξη. Εκτός εάν απαιτείται ειδικά, ο έλεγχος της υγρασίας γενικά δεν θεωρείται απαραίτητος για τη δοκιμή θερμοκρασίας, σύμφωνα με αυτά τα πρότυπα.

Χρόνος μετάβασης:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (Επιλογή χρόνου μετάβασης):Για τις μεθόδους δύο θαλάμων, εάν η μετάβαση δεν μπορεί να ολοκληρωθεί εντός 3 λεπτών λόγω του μεγέθους του δείγματος, ο χρόνος μετάβασης (T2) μπορεί να αυξηθεί όσο δεν επηρεάζει αισθητά τα αποτελέσματα των δοκιμών, χρησιμοποιώντας τον τύπο: T2 ≤ 0,05 * T3 (όπου το T3 είναι ο χρόνος σταθεροποίησης της θερμοκρασίας του δείγματος δοκιμής).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (χρόνος μετάβασης):Ο χρόνος μετάβασης θα πρέπει να αντικατοπτρίζει την πραγματική διάρκεια της θερμοκρασίας που βιώνει κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής του προϊόντος. Θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν συντομότερα και πρέπει να δικαιολογηθεί οποιοσδήποτε χρόνος μετάβασης που υπερβαίνει το 1 λεπτό.

Ταχύτητα αέρα:

GB/T 2423.22-2012:Δεν αναφέρει ρητά την ταχύτητα αέρα στην τρέχουσα έκδοση (οι παλαιότερες εκδόσεις ενδέχεται να έχουν καθορίσει ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (ταχύτητα αέρα):Η ταχύτητα αέρα γύρω από το στοιχείο δοκιμής στο θάλαμο δοκιμής δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1,7 m/s, εκτός εάν μια διαφορετική ταχύτητα δικαιολογείται από το περιβάλλον πλατφόρμας εξοπλισμού και καθορίζεται στις συνθήκες δοκιμής.

Εγκατάσταση και ρύθμιση στοιχείου δοκιμής:

Το στοιχείο δοκιμής θα πρέπει να τοποθετηθεί για να προσομοιώσει τις πραγματικές συνθήκες χρήσης όσο το δυνατόν πιο στενά, με τις απαραίτητες συνδέσεις για τα όργανα δοκιμής. Βασικές εκτιμήσεις περιλαμβάνουν:

1. Εξασφάλιση της προσβασιμότητας των βύσματος, των καλύψεων και των σημείων δοκιμής για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της προστατευτικής συσκευής.
2. Αντικατάσταση φυσιολογικών ηλεκτρικών και μηχανικών συνδέσεων που δεν χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της δοκιμής με προσομοιωμένους συνδετήρες για ρεαλισμό δοκιμής.
3. Δοκιμή μεμονωμένων λειτουργικών μονάδων χωριστά εάν το στοιχείο περιλαμβάνει πολλαπλές ανεξάρτητες μονάδες. Κατά τη δοκιμή πολλαπλών μονάδων μαζί, διατηρήστε μια ελάχιστη απόσταση 15 cm μεταξύ των μονάδων και των τοιχωμάτων του θαλάμου για να εξασφαλίσετε την κατάλληλη κυκλοφορία του αέρα.
4. Προστασία του στοιχείου δοκιμής από άσχετους περιβαλλοντικούς μολυντές.

GB/T 2423.22-2012 7.2.2 (τοποθέτηση ή υποστήριξη δειγμάτων δοκιμής):Εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά, οι δομές τοποθέτησης ή υποστήριξης θα πρέπει να έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα για να διασφαλιστεί ότι το δείγμα δοκιμής είναι αποτελεσματικά μονωμένο. Κατά τη δοκιμή πολλαπλών δειγμάτων, θα πρέπει να τοποθετηθούν για να επιτρέψουν την ελεύθερη κυκλοφορία του αέρα μεταξύ τους και των επιφανειών του θαλάμου.

Προσδιορισμός του αριθμού των κύκλων δοκιμών:

Η θερμοκρασία ποδηλασία προκαλεί μηχανική τάση στο στοιχείο δοκιμής, με την αύξηση της εσωτερικής καταπόνησης με τον αριθμό των κύκλων. Μια κοινή εμπειρική σχέση στην μηχανική αξιοπιστίας είναι:

$N(\Delta \delta {\rm T}{·}^k=\nu \tau o{\rm O}n\mu \iota \kappa \rho ό{\rm T}έ\nu \alpha {\rm T}$

Οπου:

• N = αριθμός κύκλων θερμοκρασίας
• Δt = αλλαγή θερμοκρασίας (διαφορά μεταξύ υψηλών και χαμηλών θερμοκρασιών)
• k = εκθέτης (εξαρτάται από τον μηχανισμό αποτυχίας)

Αυτό μερικές φορές αναφέρεται ως ο τύπος Coffin-Manson και μπορεί να ξαναγραφεί για να εκτιμηθεί ο αριθμός των κύκλων δοκιμών (NF2) που απαιτείται για την προσομοίωση μιας επιθυμητής διάρκειας ζωής (NF1):

$N{\phi ά}^2=N{\phi ά}^1{(\genfrac{}{}{0ex}{}{\Delta \delta {{\rm T}}^1}{\Delta \delta {{\rm T}}^{2/}}·}^k$

Οπου:

• NF1 = αριθμός κύκλων σε αποτυχία (πραγματική διάρκεια ζωής)
• NF2 = αριθμός κύκλων σε αποτυχία (δοκιμή)
• Δt1 = αλλαγή θερμοκρασίας (πραγματικό περιβάλλον εξυπηρέτησης)
• Δt2 = Αλλαγή θερμοκρασίας (συνθήκες δοκιμής)
• k = 2 για μέταλλα που βιώνουν πλαστική παραμόρφωση υπό κυκλική φόρτιση, 4 για πλαστικά μέρη.

Παράδειγμα υπολογισμού:

Για ένα συγκρότημα βραχίονα αντλίας λαδιού με επιθυμητή διάρκεια ζωής 10 ετών (2 κρύες εκκινήσεις ανά ημέρα):

• NF1 = 10 έτη * 365 ημέρες/έτος * 2 κύκλοι/ημέρα = 7300 κύκλοι
• Δt1 = 50 ° C - 0 ° C = 50 ° C (πραγματική περιοχή θερμοκρασίας λειτουργίας)
• Δt2 = 80 ° C - (-40 ° C) = 120 ° C (εύρος θερμοκρασίας δοκιμής)
• k = 4 (υποθέτοντας κυρίως πλαστικά εξαρτήματα)

$N{\phi ά}^2=7300(50/$120​·4≈220κύκλος

Επομένως, περίπου 220 κύκλοι θερμοκρασίας κάτω από τις δεδομένες συνθήκες δοκιμής μπορούν να προσομοιώσουν 10 χρόνια πραγματικής διάρκειας ζωής.

Η κατανόηση αυτών των αρχών και των παραμέτρων είναι ζωτικής σημασίας για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό και ερμηνεία των δοκιμών θερμοκρασίας. Στην ακρίβεια Dongguan, παρέχουμε μια σειρά από θαλάμους θερμοκρασίας και καθοδήγηση εμπειρογνωμόνων για να σας βοηθήσουμε να διασφαλίσετε την αξιοπιστία των προϊόντων σας υπό ακραίες θερμικές συνθήκες. Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να συζητήσετε τις συγκεκριμένες ανάγκες δοκιμών σας.