解析什么叫溫度沖擊及溫度沖擊試驗有那些試驗標準!
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(wen)(wen)度(du)沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法(fa),是(shi)裝備周圍大(da)(da)氣溫(wen)(wen)度(du)的急(ji)劇變(bian)(bian)化,溫(wen)(wen)度(du)變(bian)(bian)化率大(da)(da)于10度(du)/min,即為溫(wen)(wen)度(du)沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。
因此理解為(wei)大(da)于這(zhe)個(ge)速率(lv)的試驗就是溫度(du)沖擊(ji)(ji)試驗。溫度(du)沖擊(ji)(ji)試驗的速率(lv)比這(zhe)個(ge)現實情況要嚴苛。經常能聽到說溫度(du)沖擊(ji)(ji)的速率(lv)大(da)于20度(du)/min,30度(du)/min,50度(du)/分鐘,甚至更快。
溫度變化原因有(you)很多(duo),相關標(biao)準里面(mian)都有(you)提及:GB/T 2423.22-2012 環境試驗 第(di)2部分 試驗N:溫度變化(hua)
溫度(du)變化(hua)的現場條件
電(dian)子設(she)備(bei)和元(yuan)器件(jian)中發(fa)生溫度變化(hua)的情況很普遍。當設(she)備(bei)未通電(dian)時,其內部(bu)零件(jian)要比(bi)其外表面(mian)上的零件(jian)經(jing)受的溫度變化(hua)慢。
下列情況下,可(ke)預見快速(su)的溫度變(bian)化:
——當(dang)設備從溫暖(nuan)的室內環(huan)境轉(zhuan)移到寒冷的戶外環(huan)境,或(huo)相反情(qing)況時;
——當設備遇(yu)到淋雨(yu)或浸入冷水中而突(tu)然冷卻時;
——安裝于外部的(de)機(ji)載設備中;
——在某些(xie)運(yun)輸和貯存(cun)條件下。
通電后設備中會(hui)產生高的溫度(du)(du)梯度(du)(du),由(you)于溫度(du)(du)變(bian)化,元器件會(hui)經受應力,例如,在大功(gong)率的電阻器旁邊,輻射(she)會(hui)引起鄰近元器件表面溫度(du)(du)升高,而其他(ta)部分仍然是冷的。
當冷(leng)卻系統(tong)通電時(shi),人工冷(leng)卻的元器件會經受(shou)快(kuai)速(su)的溫度(du)(du)變化。在設備的制造過程中同樣可引起元器件的快(kuai)速(su)溫度(du)(du)變化。溫度(du)(du)變化的次(ci)數和(he)幅度(du)(du)以(yi)及時(shi)間間隔都(dou)是很重要的。
3.2應用
3.2.1正常環境
本試(shi)驗適用于可能會(hui)在空(kong)氣溫(wen)度發(fa)生急劇變(bian)化的地方使用的裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)。本試(shi)驗僅用來(lai)評價溫(wen)度急劇變(bian)化對裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)的外表(biao)(biao)(biao)面、安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在外表(biao)(biao)(biao)面的零部件(jian)、或(huo)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在靠近外表(biao)(biao)(biao)面的內(nei)部零部件(jian)的影響。典(dian)型(xing)情況如下(xia):
A) 裝(zhuang)備在(zai)熱區(qu)域和低溫(wen)環(huan)境之間轉換;
B) 通過高性能運載工具,從(cong)地面(mian)高溫環(huan)境升(sheng)到高空(只是熱到冷);
C) 僅用外(wai)部材料(包裝或裝備(bei)表面材料)進行試驗時,從(cong)處在高空(kong)和低溫條件(jian)下熱的飛(fei)機防護殼體內(nei)向外(wai)空(kong)投。
3.2.2安(an)全性和環境應力篩選
除3.3所(suo)述外,本試驗(yan)適用(yong)于(yu)提示裝(zhuang)備暴(bao)露(lu)在(zai)低(di)于(yu)極端(duan)溫度(du)變化速率(只(zhi)要試驗(yan)條(tiao)件下不超過裝(zhuang)備的(de)設計(ji)極限)下通常出現(xian)(xian)的(de)安全性問題和潛(qian)在(zai)的(de)缺(que)陷。本試驗(yan)雖然用(yong)作(zuo)環境(jing)應力篩(shai)選(ESS),但經適當工程處(chu)理(li)后(hou),也可以將其作(zuo)為一(yi)個篩(shai)選試驗(yan)(使用(yong)更(geng)極端(duan)溫度(du)的(de)溫度(du)沖擊),用(yong)來揭示裝(zhuang)備暴(bao)露(lu)在(zai)低(di)于(yu)極端(duan)溫度(du)條(tiao)件下會出現(xian)(xian)的(de)潛(qian)在(zai)缺(que)陷。
4.1.2 環境效應
溫度(du)(du)沖擊通常對靠近裝(zhuang)(zhuang)備(bei)外表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)部分影(ying)響更嚴重,離外表(biao)(biao)面(mian)越(yue)遠(當然,與相關材料的(de)(de)特(te)性(xing)有關),溫度(du)(du)變(bian)化越(yue)慢,影(ying)響越(yue)不(bu)明顯。運輸箱、包裝(zhuang)(zhuang)等還會(hui)減小溫度(du)(du)沖擊對封閉(bi)的(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)的(de)(de)影(ying)響。急劇的(de)(de)溫度(du)(du)變(bian)化可能(neng)會(hui)暫時或永久地(di)影(ying)響裝(zhuang)(zhuang)備(bei)的(de)(de)工作(zuo)。下面(mian)是裝(zhuang)(zhuang)備(bei)暴露于(yu)(yu)溫度(du)(du)沖擊環境時可能(neng)引(yin)發的(de)(de)問題示例。考慮(lv)以(yi)下典型問題,有助于(yu)(yu)確定本試驗是否適(shi)用于(yu)(yu)受試裝(zhuang)(zhuang)備(bei)。
A) 典型物理效(xiao)應有(you):
1) 玻璃容器(qi)和光學儀器(qi)的碎裂;
2) 運(yun)動(dong)部件(jian)的卡(ka)緊或松弛;
3) 爆炸物(wu)中固態藥丸或藥柱產(chan)生(sheng)裂紋;
4) 不同(tong)材(cai)料的收(shou)縮或(huo)膨脹率、或(huo)誘發應變速率不同(tong);
5) 零(ling)部件的變形或破裂(lie);
6) 表面涂層開(kai)裂;
7) 密封艙泄漏(lou);
8) 絕緣保護失效。
b)典(dian)型化學(xue)效(xiao)應有:
1)各(ge)組分分離;
2)化(hua)學試劑保護(hu)失效。
C)典型電效應有:
1)電氣和電子元器件的變化(hua);
2)快速冷凝水(shui)或結霜引起電子或機械故障;
3)靜電過量。
溫度沖擊試驗的(de)目的(de):工(gong)程研制(zhi)階(jie)段可用于發現產(chan)(chan)品(pin)的設計和工(gong)藝缺陷;產(chan)(chan)品(pin)定(ding)(ding)型或(huo)設計鑒定(ding)(ding)和量(liang)產(chan)(chan)階(jie)段用于驗(yan)(yan)證(zheng)產(chan)(chan)品(pin)對溫(wen)度沖(chong)擊環境的適應(ying)性,為(wei)設計定(ding)(ding)型和量(liang)產(chan)(chan)驗(yan)(yan)收決策提(ti)供依據;作為(wei)環境應(ying)力篩選應(ying)用時,目的是剔(ti)除產(chan)(chan)品(pin)的早期(qi)故(gu)障。
溫度(du)變化試驗的類(lei)型,根(gen)據IEC和國家標(biao)準,分(fen)為三(san)種:
1、 試驗(yan)Na:規(gui)定轉換時間(jian)的快速溫(wen)度變化;空氣(qi);
2、 試驗Nb:規定(ding)變化速率的溫度(du)變化;空氣;
3、 試驗Nc:兩(liang)液槽法快速溫度變(bian)化;液體;
上(shang)面3種試驗(yan),1、2以(yi)空氣作為介(jie)(jie)質,第3種以(yi)液體(ti)(水(shui)或其(qi)它液體(ti))作為介(jie)(jie)質。1、2的轉(zhuan)換時間較長,3的轉(zhuan)換時間較短。
標準:
IEC 60068-2-14:2009《環(huan)境試(shi)(shi)驗(yan)第2~14部(bu)分:試(shi)(shi)驗(yan)方法試(shi)(shi)驗(yan)N:溫度變化》
GB/T 2423.22-2012《環境試驗(yan)(yan)第2部分:試驗(yan)(yan)方法試驗(yan)(yan)N:溫度變化》
MIL-STD-810F 方法503.4:溫度沖擊(ji)試驗
GJB 150.5A-2009 《軍用裝備實驗室(shi)環境試驗方(fang)法(fa)第(di)5部分:溫度沖擊試驗》
GJB 150.5-1986
MIL-STD-202G 方法107G:熱沖擊試驗
GJB 360B-2009 《電子及(ji)電氣(qi)元件試驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)》中(zhong)的方(fang)法(fa)(fa)107溫度沖擊(ji)試驗(yan)。
MIL-STD-883, Method 1010, Temperature Cycling
JESD22-A104D, Temperature Cycling
JESD22-A106B
JIS C 680068-2-14:2011(替代JIS C0025:1988)
JASO D 001
EIA The air-to-air thermal shock test is JESD22-A104D "Temperature Cycling"
EIA The liquid-to-liquid thermal shock test is JESD22-A106B "Thermal Shock"
EIA-364-32E-2008
GB897.4-2008/IEC60086-4:2007
GJB548B-2005方法(fa)1011.1
GJB128A-97方法1056
ISO 16750-4:2010 Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 4: Climatic loads
GMW3172_AUG2008 電氣/電子元(yuan)件通用規范---環境/耐久性 9.4.2
等標準(zhun)。
試驗參數(shu)包括下列(lie)各(ge)項:
——試驗室環境溫(wen)度;
——高溫;
——低(di)溫;
——暴露持(chi)續(xu)時間;
——轉(zhuan)換時間或變化(hua)速率;
——試驗循環數。
穩(wen)定時間
GJB 150.5A-2009 4.3.7 溫度穩定
試件(jian)溫度穩定(在轉換(huan)之前)的時間至(zhi)少應保證試件(jian)整個外部的溫度均勻一致(zhi)。
GB/T 2423.22-2012 環境(jing)試(shi)(shi)驗 第2部(bu)分 試(shi)(shi)驗N:溫(wen)度變化
7.2.1 部分最后一句:
在放入試驗樣品后,空氣溫度應在暴露持續時間的10%以內達到規(gui)定的容差范圍(wei)。
EIA-364-32E-2008 4.3 Specimen mass determination
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