1、溫度沖擊的定義
熱沖擊試驗(yàn)(Thermal Shock Testing)常被稱作溫度沖擊試驗(yàn)(Temperature Shock Testing)或者溫度循環(huán)(Temperature Cycling),高低溫冷熱沖擊試驗(yàn)。
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(diǎn)。
2、溫度沖擊測試的目的
溫度沖擊試驗(yàn)的目的:工程研制階段可用于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝缺陷;產(chǎn)品定型或設(shè)計(jì)鑒定和量產(chǎn)階段用于驗(yàn)證產(chǎn)品對溫度沖擊環(huán)境的適應(yīng)性,為設(shè)計(jì)定型和量產(chǎn)驗(yàn)收決策提供依據(jù);作為環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)用時,目的是剔除產(chǎn)品的早期故障。
3、溫度沖擊的應(yīng)用
電子設(shè)備和元器件中發(fā)生溫度變化的情況很普遍。當(dāng)設(shè)備未通電時,其內(nèi)部零件要比其外表面上的零件經(jīng)受的溫度變化慢。
下列情況下,可預(yù)見快速的溫度變化:
——當(dāng)設(shè)備從溫暖的室內(nèi)環(huán)境轉(zhuǎn)移到寒冷的戶外環(huán)境,或相反情況時;
——當(dāng)設(shè)備遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷卻時;
——安裝于外部的機(jī)載設(shè)備中;
——在某些運(yùn)輸和貯存條件下。
通電后設(shè)備中會產(chǎn)生高的溫度梯度,由于溫度變化,元器件會經(jīng)受應(yīng)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(dāng)冷卻系統(tǒng)通電時,人工冷卻的元器件會經(jīng)受快速的溫度變化。在設(shè)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(shù)和幅度以及時間間隔都是很重要的。
4、溫度沖擊的效應(yīng)
溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴(yán)重,離外表面越遠(yuǎn)(當(dāng)然,與相關(guān)材料的特性有關(guān)),溫度變化越慢,影響越不明顯。運(yùn)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(huán)境時可能引發(fā)的問題示例??紤]以下典型問題,有助于確定本試驗(yàn)是否適用于受試裝備。
(1) 典型物理效應(yīng)有:
1)玻璃容器和光學(xué)儀器的碎裂;
2)運(yùn)動部件的卡緊或松弛;
3)爆炸物中固態(tài)藥丸或藥柱產(chǎn)生裂紋;
4)不同材料的收縮或膨脹率、或誘發(fā)應(yīng)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(hù)失效。
(2) 典型化學(xué)效應(yīng)有:
1)各組分分離;
2)化學(xué)試劑保護(hù)失效。
(3)典型電效應(yīng)有:
1)電氣和電子元器件的變化;
2)快速冷凝水或結(jié)霜引起電子或機(jī)械故障;
3)靜電過量。
5、冷熱沖擊測試方法的類型
根據(jù)IEC和國家標(biāo)準(zhǔn),分為三種:
1、試驗(yàn)Na:規(guī)定轉(zhuǎn)換時間的快速溫度變化;空氣;
2、試驗(yàn)Nb:規(guī)定變化速率的溫度變化;空氣;
3、試驗(yàn)Nc:兩液槽法快速溫度變化;液體;
上面3種試驗(yàn),1、2以空氣作為介質(zhì),第3種以液體(水或其它液體)作為介質(zhì)。1、2的轉(zhuǎn)換時間較長,3的轉(zhuǎn)換時間較短。
序號 |
國際標(biāo)準(zhǔn) |
國內(nèi)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) |
適用 |
介質(zhì) |
轉(zhuǎn)換時間 |
1 |
IEC 60068-2-14:2009《環(huán)境試驗(yàn)第2~14部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)N:溫度變化》 |
GB/T 2423.22-2012《環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)N:溫度變化》 |
元器件、部件、設(shè)備等各個組裝等級 |
空氣 |
3分鐘以內(nèi)或者更長 |
2 |
MIL-STD-810F 方法503.4:溫度沖擊試驗(yàn) |
GJB 150.5A-2009 《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第5部分:溫度沖擊試驗(yàn)》 |
設(shè)備 |
空氣 |
1分鐘 |
3 |
MIL-STD-202G 方法107G:熱沖擊試驗(yàn) |
GJB 360B-2009 《電子及電氣元件試驗(yàn)方法》中的方法107溫度沖擊試驗(yàn) |
元器件 |
液體 |
短 |