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冷熱沖擊試驗與快速溫變試驗研究方向與標準解讀
冷熱沖擊試驗與快速溫變試驗研究方向與標準解讀
目前，各工程師在制定標準，執(zhí)行標準時對于溫度變化類的試驗有很多不同的見解，且此類試驗名稱過多，導(dǎo)致實際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些不恰當?shù)氖褂梅椒?。本文特對溫度變化類試驗進行解讀，一方面對各類試驗項目進行分析，另一方面推薦使用合適的標準項目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗項目有眾多名稱：溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變、快速溫變、溫度沖擊、冷熱沖擊、溫度梯度、分級溫度等名稱。且不同體系的標準中應(yīng)用的試驗方法是不同的，如何區(qū)分這些試驗項目，如何選擇試驗項目，這需要對各類型試驗的來源以及其區(qū)別進行分析。
本文針對的試驗項目是溫度變化類的，對于濕熱類，溫濕度循環(huán)等試驗項目后續(xù)再以專題敘述。
1、 溫度變化試驗
1.1 來源
各類標準中的溫度變化試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗。
1.2 定義
溫度變化試驗，為設(shè)置一定的溫度變化速率進行高溫與低溫之間的轉(zhuǎn)變。故在實際應(yīng)用中有兩類：一類為慢速的溫度變化試驗，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標準經(jīng)常選擇參數(shù)為1℃/min），也既一般應(yīng)用中的溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變試驗（此三類為一種試驗）；另一類為快速的溫度變化試驗，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標準經(jīng)常選擇參數(shù)為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min），也既一般應(yīng)用中的快速溫變試驗。溫度變化速率越快，考核越嚴酷。
1.3 目的及應(yīng)用范圍
本試驗適用于組件、裝備或其它產(chǎn)品。為產(chǎn)品模擬帶電工作時隨溫度的變化，如在系統(tǒng)/組件工作時快速改變周圍溫度。如果系統(tǒng)/組件處在熱浸透溫度（例如安裝在發(fā)動機上的系統(tǒng)/組件），高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產(chǎn)品在這期間的基本功能。為避免系統(tǒng)/組件內(nèi)的電熱擴散抑制系統(tǒng)/組件達到低溫的效果，故在降溫階段將產(chǎn)品關(guān)閉。失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注：本試驗不是壽命試驗。
1.4 試驗方法及參數(shù)
1.4.1 溫度變化試驗：
各類標準中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，具體試驗程序見圖1及圖2，圖1應(yīng)用于非發(fā)動機艙產(chǎn)品，圖2應(yīng)用于發(fā)動機艙中零部件，因為其具有發(fā)動機熄火后的余熱考核，故在溫度變化中加入了極限高溫貯存的考核。
1.4.2 快速溫變試驗：
目前發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)標準中有此類項目，如GM3172 ，其具體試驗方法參加圖3，此類試驗屬于加速壽命試驗方法，故一般不推薦應(yīng)用于認證試驗中
1.5 差異及應(yīng)用分析
以上的兩項試驗，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，由于其更能貼合日常中產(chǎn)品的使用情況，快速溫變試驗適用于壽命加速試驗，其具體的加速因子及方法，后續(xù)專稿論述。
1.6 重要參數(shù)解析
溫度變化試驗的特點：產(chǎn)品在試驗中工作、溫度變化的速率一定、循環(huán)數(shù)一般設(shè)置30個循環(huán)以內(nèi)、極限溫度值（因此項試驗為工作+存儲類試驗，故其極限值根據(jù)產(chǎn)品使用情況不同有兩種方案供選擇，具體看參見圖1，圖2）；此為產(chǎn)品性能考核試驗（非壽命試驗）。附表為一外部公司的推薦參數(shù)，以供大家參考。
2、 冷熱沖擊試驗
2.1 來源
各類標準中的冷熱沖擊試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N：溫度變化中的Na 。在特定時間內(nèi)快速溫度變化試驗。
2.2 定義
在特定時間內(nèi)進行快速溫度變化，轉(zhuǎn)換時間一般設(shè)定為手動2～3 分鐘，自動少于30 秒，小試件則少于10 秒。常用術(shù)語中的溫度沖擊試驗也屬于冷熱沖擊試驗。
2.3 目的及應(yīng)用范圍
這是一個加速試驗，模擬車輛中大量的慢溫度循環(huán)。對應(yīng)實際車輛溫度循環(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。本試驗將導(dǎo)致機械缺陷（裂縫），不要求帶電工作。
2.4 試驗方法及參數(shù)
2.4.1 冷熱沖擊試驗（氣體）：
有兩種實現(xiàn)方式，一種為手動轉(zhuǎn)換，將產(chǎn)品在高溫箱和低溫箱之間進行轉(zhuǎn)換；另一種為沖擊試驗箱，通過開關(guān)冷熱室的循環(huán)風門或其它類似手段實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。其中溫度上限、溫度下限為產(chǎn)品的存儲極限溫度值。具體方法參見圖6