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產(chǎn)品分類(lèi)

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溫度沖擊試驗(yàn)研究(2)

發(fā)布時(shí)間: 2018-11-27  點(diǎn)擊次數(shù): 1375次

產(chǎn)品在極限溫度中的貯存時(shí)間參加表2 。
表2  產(chǎn)品重量與其溫度浸入時(shí)間的關(guān)系

產(chǎn)品重量(kg

浸入時(shí)間(保溫時(shí)間min

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

待定義

結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的元器件和含元器件、零部件較少的整機(jī),一般選擇5次循環(huán)就可以了。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所用元器件、零部件較多的整機(jī)選擇10次循環(huán)就可以將絕大部分故障原因暴露出來(lái)。為了設(shè)備、整機(jī)和儀器可靠性更高,有時(shí)也可能選擇20到30次循環(huán)。
圖4  不同設(shè)備循環(huán)的選擇
圖5  不同設(shè)備循環(huán)的選擇
2、冷熱沖擊試驗(yàn)
2.1 來(lái)源
各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中的冷熱沖擊試驗(yàn)均來(lái)源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N:溫度變化中的Na 。在特定時(shí)間內(nèi)快速溫度變化試驗(yàn)。
2.2  定義
在特定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速溫度變化,轉(zhuǎn)換時(shí)間一般設(shè)定為手動(dòng)2~3 分鐘,自動(dòng)少于30 秒,小試件則少于10 秒。常用術(shù)語(yǔ)中的溫度沖擊試驗(yàn)也屬于冷熱沖擊試驗(yàn)。
2.3  目的及應(yīng)用范圍
    這是一個(gè)加速試驗(yàn),模擬車(chē)輛中大量的慢溫度循環(huán)。對(duì)應(yīng)實(shí)際車(chē)輛溫度循環(huán),用較快的溫度變化率及更寬的溫度變化范圍,加速是可行的。失效模式為因老化和不同的溫度膨脹系數(shù)導(dǎo)致的材料裂化或密封失效。本試驗(yàn)將導(dǎo)致機(jī)械缺陷(裂縫),不要求帶電工作。
2.4  試驗(yàn)方法及參數(shù)
2.4.1  冷熱沖擊試驗(yàn)(氣體):
    有兩種實(shí)現(xiàn)方式,一種為手動(dòng)轉(zhuǎn)換,將產(chǎn)品在高溫箱和低溫箱之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換;另一種為沖擊試驗(yàn)箱,通過(guò)開(kāi)關(guān)冷熱室的循環(huán)風(fēng)門(mén)或其它類(lèi)似手段實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。其中溫度上限、溫度下限為產(chǎn)品的存儲(chǔ)極限溫度值。具體方法參見(jiàn)圖6 。
圖6  溫度沖擊曲線
2.4.1  冷熱沖擊試驗(yàn)(液體):
此試驗(yàn)來(lái)源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N:溫度變化中的Nc 。實(shí)現(xiàn)方式為吊籃式,將產(chǎn)品放置在吊籃中按照要求浸入不同的溫度液體中。則適用于玻璃-金屬密封及類(lèi)似產(chǎn)品,因此電器產(chǎn)品中不予考核該項(xiàng)目。
2.5  差異及應(yīng)用分析
以上兩項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目中,推薦使用IEC 60068-2-14 ,Na進(jìn)行試驗(yàn)。此試驗(yàn)項(xiàng)目屬于加速考核產(chǎn)品的試驗(yàn),IEC 60068-2-14 ,Na以及ISO 16750-4  5.3.2 冷熱沖擊試驗(yàn)中推薦的循環(huán)數(shù)為5,實(shí)際應(yīng)用中過(guò)少,推薦使用表3參數(shù)。
在此闡明一下IEC 60068-2-14、ISO 16750-4 、MIL-STD-810F及GJB150 中對(duì)于冷熱沖擊的要求循環(huán)數(shù)都為5個(gè)循環(huán)以?xún)?nèi),其原因是該三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此試驗(yàn)的定義為:確定裝備能否經(jīng)受其周?chē)髿鉁囟鹊募眲∽兓划a(chǎn)生物理?yè)p壞或性能下降。模擬的情況為:產(chǎn)品的航空運(yùn)輸、航空下投以及其它產(chǎn)品從不同溫度區(qū)域轉(zhuǎn)移的情況。故如為考核此類(lèi)情況,其試驗(yàn)執(zhí)行為樣品存儲(chǔ)類(lèi)試驗(yàn),試驗(yàn)中產(chǎn)品不工作,產(chǎn)品的溫度沖擊次數(shù)以產(chǎn)品實(shí)際會(huì)使用到的次數(shù)為準(zhǔn),此類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目屬于產(chǎn)品可靠性的一種。
由上分析可知,對(duì)于我們汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)品,執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)時(shí),因?yàn)槲覀兛己说哪M情況不一樣,故參數(shù)需要進(jìn)行變動(dòng),主要變動(dòng)參數(shù)為:循環(huán)數(shù)增加(因應(yīng)用到汽車(chē)電器產(chǎn)品中為加速老化試驗(yàn),故其循環(huán)數(shù)一般超過(guò)100)。
2.6  重要參數(shù)解析
此試驗(yàn)有幾個(gè)重要參數(shù)需要考慮:循環(huán)數(shù)、溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間、溫度保持時(shí)間、溫度極限值(因此項(xiàng)試驗(yàn)為存儲(chǔ)類(lèi)試驗(yàn),故其極限值為存儲(chǔ)極限溫度值)。參考參數(shù)設(shè)置如表3所示,具體的循環(huán)數(shù)來(lái)源為加速模型計(jì)算出來(lái)的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,暫不在此文詳述。
表3  冷熱沖擊試驗(yàn)參數(shù)推薦表

循環(huán)數(shù)

500(發(fā)動(dòng)機(jī)艙)、100(其它部位)

低環(huán)境溫度

Tmin(產(chǎn)品低溫存儲(chǔ)極限溫度)

高環(huán)境溫度

Tmax(產(chǎn)品高溫存儲(chǔ)極限溫度)

轉(zhuǎn)換時(shí)間

≤30s

產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定時(shí)間(存儲(chǔ)時(shí)間)

見(jiàn)表2

抽樣數(shù)量

5

工作狀態(tài)

不工作

3、溫度梯度試驗(yàn)

3.1 來(lái)源

各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中的溫度梯度試驗(yàn)均來(lái)源于ISO 16750—4 中5.2 溫度梯度試驗(yàn)。

3.2  定義

依照一定的速率改變溫度,一般取5℃/min,在溫度穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行功能檢測(cè)。常用術(shù)語(yǔ)中的分級(jí)溫度試驗(yàn)也屬于溫度梯度試驗(yàn)。

3.3  目的及應(yīng)用范圍

用于檢查機(jī)械和電氣裝置在工作溫度小的局部范圍可能出現(xiàn)的故障。

3.4       試驗(yàn)方法及參數(shù)
   將產(chǎn)品安放在溫度箱中,以5℃/min溫度梯度從20 ℃降到 Tmin(低溫極限工作溫度),然后以5℃/min溫度梯度從Tmin升到 Trnax (高溫極限工作溫度),每步都要等到產(chǎn)品達(dá)到新的溫度。每當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)新的溫度,按產(chǎn)品的大工作電壓及小工作電壓對(duì)產(chǎn)品的工作模式進(jìn)行功能試驗(yàn)。在調(diào)溫過(guò)程中將產(chǎn)品關(guān)閉。在Tmin 和Tmax 間的每個(gè)溫度點(diǎn),產(chǎn)品應(yīng)保持正常功能,即功能狀態(tài)應(yīng)符合試驗(yàn)中及試驗(yàn)后都正常工作。循環(huán)數(shù)一般設(shè)置為5個(gè),此為產(chǎn)品性能考核項(xiàng)目。具體執(zhí)行方法參加圖7 。
t 時(shí)間,min。
T 溫度,℃。
圖7  溫度梯度曲線
3.5  差異及應(yīng)用分析
此項(xiàng)試驗(yàn)實(shí)際應(yīng)用中,可以使用溫度變化進(jìn)行替代,溫度變化與其的區(qū)別很小:高溫工作極限溫度、低溫工作極限溫度、試驗(yàn)中產(chǎn)品帶電工作、溫度變化速率等重要參數(shù)都相近,區(qū)別為溫度變化試驗(yàn)中有高溫余熱存儲(chǔ)溫度極限考核,而溫度梯度試驗(yàn)僅為工作極限溫度考核,故溫度變化試驗(yàn)實(shí)際已經(jīng)包括了溫度梯度的效果,建議取消此類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試。
3.6  重要參數(shù)解析
    此試驗(yàn)有幾個(gè)重要參數(shù)需要考慮:極限溫度(因此項(xiàng)試驗(yàn)為工作類(lèi)試驗(yàn),故其極限值為產(chǎn)品工作極限溫度值)、溫度變化速率、循環(huán)數(shù)。
4、設(shè)備要求
4.1  風(fēng)速要求
各類(lèi)溫度變化類(lèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)溫度變化試驗(yàn)箱內(nèi)的風(fēng)速有要求,均要求小于等于2m/S。這一要求是要確保受試產(chǎn)品在試驗(yàn)中不會(huì)因受到過(guò)高的氣流作用,產(chǎn)生與實(shí)際使用中差異過(guò)大的熱傳導(dǎo)。試驗(yàn)箱內(nèi)有一定風(fēng)速有利于箱內(nèi)溫度快速均勻,而風(fēng)速過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致受試產(chǎn)品受風(fēng)面熱交換大于背面而在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生不符合實(shí)際的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。
4.2  濕度要求
MIL-STD-810F中對(duì)濕度未作要求,這是基于使用一般材料制成的產(chǎn)品,進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)時(shí)濕度對(duì)其影響不顯著的認(rèn)識(shí)。810F中特別指出,進(jìn)行多孔滲水材料(如纖維材料)試驗(yàn)時(shí),因濕氣易滲入產(chǎn)品,在低溫下結(jié)冰后膨脹會(huì)導(dǎo)致材料損壞,建議試驗(yàn)時(shí)考慮控制控制試驗(yàn)箱的濕度。一般要求箱內(nèi)濕度小于或等于20 g/m。
4.3  對(duì)試驗(yàn)箱空氣溫度恢復(fù)時(shí)間的要求
    GJB150.5(同MIL-STD-810 C/D)和GB2423.22(同IEC 60068-2-14)對(duì)這一要求規(guī)定相同,均是小于等于試驗(yàn)時(shí)間(指產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間)的10%,而810F則明確小于等于5 min。提出這一要求的目的在于要求試驗(yàn)箱有較大的熱沉以確保受試產(chǎn)品真正經(jīng)受溫度突然沖擊的環(huán)境。
4.4       對(duì)箱壁溫度與試驗(yàn)溫度的差值要求
各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了箱壁溫度與試驗(yàn)溫度的差值要求,這是為了避免因二者之間溫差太大而造成過(guò)大的輻射加熱效應(yīng),從而使受試產(chǎn)品產(chǎn)生溫度不均勻。一般規(guī)定:≤3%(高溫)、≤8%(低溫)。
由以上分析可知各溫度變化類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目的區(qū)別及來(lái)源,以及對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的要求。在實(shí)際應(yīng)用中推薦大家使用溫度變化試驗(yàn)項(xiàng)目(ISO 16750-4  5.3.1 溫度變化試驗(yàn))和冷熱沖擊試驗(yàn)(ISO 16750-4 5.3.2 冷熱沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)循環(huán)數(shù)推薦使用見(jiàn)表3 )。

產(chǎn)品重量(kg

浸入時(shí)間(保溫時(shí)間min

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

待定義

高低溫沖擊試驗(yàn)箱 技術(shù)規(guī)格:

型號(hào)(CM)

SET-A

SET-B

SET-C

SET-D

SET-G

內(nèi)部尺寸

40×35×35

50×50×40

60×50×50

70×60×60

80×70×60

外部尺寸

140×165×165

150×190×175

160×190×185

170×240×195

180×260×200

結(jié)構(gòu)

三箱式(預(yù)冷箱)(預(yù)熱箱)(測(cè)試箱)

氣門(mén)裝置

強(qiáng)制的空氣裝置氣門(mén)

內(nèi)箱材質(zhì)

SUS#304不銹鋼

外箱材質(zhì)

冷軋鋼板靜電噴塑

冷凍系統(tǒng)

機(jī)械壓縮二元式 復(fù)疊制冷方式

轉(zhuǎn)換時(shí)間

<10Sec

溫度恢復(fù)時(shí)間

<5min

溫度均勻度

≤2℃

溫度偏差

±2℃

溫度波動(dòng)度

≤±0.5℃

冷卻方式

水冷

駐留時(shí)間

30 min

溫度范圍

預(yù)熱溫度

+60~200℃(40min)

高溫沖擊

+60~150℃

預(yù)冷溫度

+20℃~-80℃(70min)

低溫沖擊

-10℃~-40℃/-55℃/-65℃

傳感器

JIS RTD PT100Ω × 3 (白金傳感器)

控制器

液晶顯示觸摸屏PLC控制器

控制方式

靠積分飽和PID,模糊算法 平衡式調(diào)溫P.I.D + P.W.M + S.S.R

標(biāo)準(zhǔn)配置

附照明玻璃窗口1套、試品架2個(gè)、測(cè)試引線孔1個(gè)

安全保護(hù)

漏電、短路、超溫、缺水、電機(jī)過(guò)熱、壓縮機(jī)超壓、超載、過(guò)電流保護(hù)

電源電壓

AC380V 50Hz三相四線+接地線

聯(lián)