解析什么叫溫度沖擊及溫度沖擊試驗(yàn)有那些試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)!
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)。
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)現(xiàn)實(shí)情況要嚴(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。
溫度變化原因有很多,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里面都有提及:GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗(yàn) 第2部分 試驗(yàn)N:溫度變化
溫度變化的現(xiàn)場(chǎng)條件
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(huì)產(chǎn)生高的溫度梯度,由于溫度變化,元器件會(huì)經(jīng)受應(yīng)力,例如,在大功率的電阻器旁邊,輻射會(huì)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(huì)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。
3.2應(yīng)用
3.2.1正常環(huán)境
本試驗(yàn)適用于可能會(huì)在空氣溫度發(fā)生急劇變化的地方使用的裝備。本試驗(yàn)僅用來評(píng)價(jià)溫度急劇變化對(duì)裝備的外表面、安裝在外表面的零部件、或裝在靠近外表面的內(nèi)部零部件的影響。典型情況如下:
A) 裝備在熱區(qū)域和低溫環(huán)境之間轉(zhuǎn)換;
B) 通過高性能運(yùn)載工具,從地面高溫環(huán)境升到高空(只是熱到冷);
C) 僅用外部材料(包裝或裝備表面材料)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),從處在高空和低溫條件下熱的飛機(jī)防護(hù)殼體內(nèi)向外空投。
3.2.2安全性和環(huán)境應(yīng)力篩選
除3.3所述外,本試驗(yàn)適用于提示裝備暴露在低于極端溫度變化速率(只要試驗(yàn)條件下不超過裝備的設(shè)計(jì)極限)下通常出現(xiàn)的安全性問題和潛在的缺陷。本試驗(yàn)雖然用作環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS),但經(jīng)適當(dāng)工程處理后,也可以將其作為一個(gè)篩選試驗(yàn)(使用更極端溫度的溫度沖擊),用來揭示裝備暴露在低于極端溫度條件下會(huì)出現(xiàn)的潛在缺陷。
4.1.2 環(huán)境效應(yīng)
溫度沖擊通常對(duì)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(huì)減小溫度沖擊對(duì)封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會(huì)暫時(shí)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(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(duì)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(zhǎng),3的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短。
標(biāo)準(zhǔn):
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》
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)》
GJB 150.5-1986
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)。
MIL-STD-883, Method 1010, Temperature Cycling
JESD22-A104D, Temperature Cycling
JESD22-A106B
JIS C 680068-2-14:2011(替代JIS C0025:1988)
JASO D 001
EIA The air-to-air thermal shock test is JESD22-A104D "Temperature Cycling"
EIA The liquid-to-liquid thermal shock test is JESD22-A106B "Thermal Shock"
EIA-364-32E-2008
GB897.4-2008/IEC60086-4:2007
GJB548B-2005方法1011.1
GJB128A-97方法1056
ISO 16750-4:2010 Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 4: Climatic loads
GMW3172_AUG2008 電氣/電子元件通用規(guī)范---環(huán)境/耐久性 9.4.2
等標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)參數(shù)包括下列各項(xiàng):
——試驗(yàn)室環(huán)境溫度;
——高溫;
——低溫;
——暴露持續(xù)時(shí)間;
——轉(zhuǎn)換時(shí)間或變化速率;
——試驗(yàn)循環(huán)數(shù)。
穩(wěn)定時(shí)間
GJB 150.5A-2009 4.3.7 溫度穩(wěn)定
試件溫度穩(wěn)定(在轉(zhuǎn)換之前)的時(shí)間至少應(yīng)保證試件整個(gè)外部的溫度均勻一致。
GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗(yàn) 第2部分 試驗(yàn)N:溫度變化
7.2.1 部分最后一句:
在放入試驗(yàn)樣品后,空氣溫度應(yīng)在暴露持續(xù)時(shí)間的10%以內(nèi)達(dá)到規(guī)定的容差范圍。
EIA-364-32E-2008 4.3 Specimen mass determination
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