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溫度沖擊試驗(yàn)研究（1）
點(diǎn)擊次數(shù)：1845 發(fā)布時(shí)間：2018-11-27
目前，各工程師在制定標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對于溫度變化類的試驗(yàn)有很多不同的見解，且此類試驗(yàn)名稱過多，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些不恰當(dāng)?shù)氖褂梅椒?。本文特對溫度變化類試?yàn)進(jìn)行解讀，一方面對各類試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析，另一方面推薦使用合適的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗(yàn)項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的試驗(yàn)方法是不同的，如何區(qū)分這些試驗(yàn)項(xiàng)目，如何選擇試驗(yàn)項(xiàng)目，這需要對各類型試驗(yàn)的來源以及其區(qū)別進(jìn)行分析。
本文針對的試驗(yàn)項(xiàng)目是溫度變化類的，對于濕熱類，溫濕度循環(huán)等試驗(yàn)項(xiàng)目后續(xù)再以專題敘述。
1、溫度變化試驗(yàn)
1.1 來源
各類標(biāo)準(zhǔn)中的溫度變化試驗(yàn)均來源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗(yàn)。
1.2 定義
溫度變化試驗(yàn)，為設(shè)置一定的溫度變化速率進(jìn)行高溫與低溫之間的轉(zhuǎn)變。故在實(shí)際應(yīng)用中有兩類：一類為慢速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)（此三類為一種試驗(yàn)）；另一類為快速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)。溫度變化速率越快，考核越嚴(yán)酷。
1.3 目的及應(yīng)用范圍
本試驗(yàn)適用于組件、裝備或其它產(chǎn)品。為產(chǎn)品模擬帶電工作時(shí)隨溫度的變化，如在系統(tǒng)/組件工作時(shí)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(dòng)機(jī)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(kuò)散抑制系統(tǒng)/組件達(dá)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(yàn)不是壽命試驗(yàn)。
1.4 試驗(yàn)方法及參數(shù)
1.4.1 溫度變化試驗(yàn)：
各類標(biāo)準(zhǔn)中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，具體試驗(yàn)程序見圖1及圖2，圖1應(yīng)用于非發(fā)動(dòng)機(jī)艙產(chǎn)品，圖2應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙中零部件，因?yàn)槠渚哂邪l(fā)動(dòng)機(jī)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。
圖1溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
圖2 有后續(xù)加熱的溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
TNH：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后（停車），出現(xiàn)的高環(huán)境溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
1.4.2 快速溫變試驗(yàn)：
目前發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此類項(xiàng)目，如GM3172 ，其具體試驗(yàn)方法參加圖3，此類試驗(yàn)屬于加速壽命試驗(yàn)方法，故一般不推薦應(yīng)用于認(rèn)證試驗(yàn)中。
圖3快速溫變曲線
1.5 差異及應(yīng)用分析
以上的兩項(xiàng)試驗(yàn)，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，由于其更能貼合日常中產(chǎn)品的使用情況，快速溫變試驗(yàn)適用于壽命加速試驗(yàn)，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(yàn)的特點(diǎn)：產(chǎn)品在試驗(yàn)中工作、溫度變化的速率一定、循環(huán)數(shù)一般設(shè)置30個(gè)循環(huán)以內(nèi)、極限溫度值（因此項(xiàng)試驗(yàn)為工作+存儲類試驗(yàn)，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(yàn)（非壽命試驗(yàn)）。附表為一外部公司的推薦參數(shù)，以供大家參考。
表1 產(chǎn)品溫度變化試驗(yàn)參數(shù)推薦表
循環(huán)數(shù) | 30個(gè) | ||
低環(huán)境溫度 | Tmin（產(chǎn)品低溫工作極限溫度） | ||
高環(huán)境溫度 | Tmax（產(chǎn)品高溫工作極限溫度） | ||
溫度變化速率 | 4℃/min | ||
產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定時(shí)間（存儲時(shí)間） | 見表2 | ||
抽樣數(shù)量 | 應(yīng)用 | 數(shù)量（件） | 產(chǎn)品舉例 |
安全類 | 20 | 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、安全氣囊控制器、胎壓監(jiān)視器 | |
操控類 | 15 | 雨量傳感器、光照傳感器、門開關(guān) | |
便攜類 | 10 | CD機(jī)、娛樂系統(tǒng) | |
操作狀態(tài) |
| ||
溫度沖擊試驗(yàn)箱 技術(shù)規(guī)格：
型號(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）（測試箱） | |||||
氣門裝置 | 強(qiáng)制的空氣裝置氣門 | |||||
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)、測試引線孔1個(gè) | |||||
安全保護(hù) | 漏電、短路、超溫、缺水、電機(jī)過熱、壓縮機(jī)超壓、超載、過電流保護(hù) | |||||
電源電壓 | AC380V 50Hz三相四線+接地線 | |||||