溫度沖擊試驗(yàn) VS 實(shí)際使用壽命如何換算?大家都在問!
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眾所周知,可靠性實(shí)驗(yàn)主要的原理是模擬、加速。本號曾發(fā)文《鹽霧試驗(yàn)一小時(shí)相當(dāng)于自然環(huán)境多少時(shí)間?》引發(fā)了廣泛的關(guān)注,今天再分享一下溫度沖擊試驗(yàn),跟實(shí)際環(huán)境的對應(yīng)關(guān)系。如何換算及換算演示在文末。
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(shí),目的是剔除產(chǎn)品的早期故障。
3、溫度???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(shí),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(shí);
——當(dāng)設(shè)備遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷卻時(shí);
——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(shí),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(shí)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(shí)或地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環(huán)境時(shí)可能引發(fā)的問題示例。考慮以下典型問題,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(dòng)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(shí)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(shí)間較長,3的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短。
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)。
個(gè)人認(rèn)為不能因此理解為大于這個(gè)速率的試驗(yàn)就是溫度沖擊試驗(yàn)。溫度沖擊試驗(yàn)的速率比這個(gè)要嚴(yán)苛。經(jīng)常能聽到說溫度沖擊的速率大于20度/min,30度/min,50度/分鐘,甚至更快。
基本參數(shù)
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整機(jī)參數(shù)
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使用環(huán)境
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5℃以上30℃度以下,濕度90%以下正常使用
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預(yù)冷降溫時(shí)間
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20℃ to -70℃≤60min
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預(yù)熱升溫時(shí)間
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20℃ to 150℃≤30min
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沖擊溫度能力
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由現(xiàn)在的高溫或者低溫沖擊所循環(huán)的溫度5min內(nèi)
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試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)
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通過閥門快速轉(zhuǎn)換高低溫的風(fēng)道以此次實(shí)現(xiàn)冷熱沖擊
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溫度波動(dòng)度
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±0.5
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溫度偏差
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±2
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控制精度
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0.1
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內(nèi)壁材質(zhì)
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SUS304不銹鋼成型制作,抗高低溫的沖擊。
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外壁材質(zhì)
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冷板成型制作加噴塑處理
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設(shè)備顏色
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90%米白色。
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保溫
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外冷板加噴塑,中間玻璃纖維加聚氨酯(PU)發(fā)泡,
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設(shè)備功能
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兩箱式測試,測試品經(jīng)提籃移動(dòng)。
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實(shí)用性
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半導(dǎo)體,航空,航天,電子,材料應(yīng)用研究,汽車業(yè)。
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試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)組成
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測試區(qū)、低溫區(qū),高溫區(qū)、閥門、
汽缸、風(fēng)機(jī),電熱,冷凍、電氣。
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設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)
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GB/T 2423.1-2001 試驗(yàn)A:低溫試驗(yàn)方法
GB/T 2423.2-2001 試驗(yàn)B:高溫試驗(yàn)方法
GB/T2423.22-2002 試驗(yàn)N:溫度變化試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Na
GJB 150.3-1986 高溫試驗(yàn)
GJB 150.4-1986 低溫試驗(yàn)
GJB 150.5-1986 溫度沖擊試驗(yàn)
保證設(shè)備在測試前預(yù)熱預(yù)冷溫度區(qū)在設(shè)定的溫度范圍,可設(shè)定每分鐘循環(huán)一次,不保證每次的溫度都到達(dá)。
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溫度控制結(jié)構(gòu)
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電熱、風(fēng)機(jī),蒸發(fā)器、閥門、PT-100傳感器
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試驗(yàn)箱配置
1.外箱
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直徑50測試孔一個(gè)含硅膠塞、排水一個(gè)、冷卻進(jìn)水&出水各一個(gè)(水冷)、進(jìn)線孔一個(gè)含電纜頭、電氣排風(fēng)一個(gè)、壓縮空氣進(jìn)氣口一個(gè)
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2. 測試區(qū)
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置物架2片、置物掛鉤8個(gè)
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3.地盤
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載重腳輪4個(gè),固定支撐4個(gè)
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4. 箱門
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左鉸鏈、又把手、由又向左開門、單拉開門
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5. 面板配置
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彩色觸摸控制器、除霜指示、運(yùn)行燈、電源開關(guān)(防觸蓋)、蜂鳴器
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6.冷凍室
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壓縮機(jī)復(fù)疊機(jī)組、排水裝置、冷凍顯示表,冷凍散熱系統(tǒng)
壓縮機(jī)底架,熱區(qū)汽缸。
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7.電控室
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整機(jī)控制盤、總制、冷熱區(qū)風(fēng)機(jī)、散熱風(fēng)機(jī)、
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8.機(jī)械室(頂部)
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常溫區(qū)汽缸及風(fēng)閥、常溫吹風(fēng)機(jī),冷區(qū)汽缸
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加熱器
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鎳鉻合金加熱管
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加熱控制方式
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電腦微控、脈沖調(diào)變無觸點(diǎn)(SSR)輸出達(dá)到溫度平衡
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溫度沖擊的效應(yīng)
GJB 150.5A-2009**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)
4.1.2 環(huán)境效應(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(shí)或地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環(huán)境時(shí)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。
A) 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(dòng)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。
b)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。
C)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。
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(shí),目的是剔除產(chǎn)品的早期故障。
溫度變化試驗(yàn)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(shí)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(shí)間較長,3的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短。
制冷系統(tǒng)
工作方式
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二元復(fù)疊壓縮制冷方式
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壓縮機(jī)
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德國知名品牌比澤爾半封閉壓縮機(jī)
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蒸發(fā)器
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蓄冷式蒸發(fā)器
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冷凝器
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盤管式換熱器
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致冷裝置
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毛細(xì)管、熱力膨脹閥
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換熱器
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釬焊不銹鋼板式換熱器
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低溫預(yù)冷
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全由IPC控制器根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)輸出壓縮機(jī)動(dòng)作,達(dá)到低溫又輸出控制溫度的平衡,
壓縮機(jī)的過熱由蒸發(fā)器氣化回氣來冷卻壓縮機(jī)
制冷能量自動(dòng)調(diào)節(jié)
冷凝壓力調(diào)節(jié)閥控制設(shè)備達(dá)到適應(yīng)環(huán)境溫度
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環(huán)保制冷劑
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R404A、R23
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壓縮機(jī)散熱
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二號壓縮機(jī)加裝一個(gè)缸蓋散熱風(fēng)機(jī)
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建議控制
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設(shè)備給出常開接點(diǎn)一個(gè)控制冷卻水塔的、進(jìn)設(shè)備水管請加裝濾水器
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