溫度沖擊試驗(yàn) VS 實(shí)際使用壽命如何換算

時(shí)間：2019-05-14作者：江蘇亞標(biāo)檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司瀏覽：696

1、溫度沖擊的定義


熱沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Testing）常被稱(chēng)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(shuō)法，是裝備周?chē)髿鉁囟鹊募眲∽兓瑴囟茸兓蚀笥?0度/min，即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類(lèi)似的觀點(diǎn)。




2、溫度沖擊測(cè)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(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。




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(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(jiàn)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(guò)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(duì)靠近裝備外表面的部分影響較嚴(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*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(wèn)題示例?？紤]以下典型問(wèn)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(kāi)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(guò)量。




5、冷熱沖擊測(cè)試方法的類(lèi)型

根據(jù)IEC和國(guó)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)，*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。

溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說(shuō)法，是裝備周?chē)髿鉁囟鹊募眲∽兓?，溫度變化率大?0度/min，即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類(lèi)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)現(xiàn)實(shí)情況要嚴(yán)苛。經(jīng)常能聽(tīng)到說(shuō)溫度沖擊的速率大于20度/min,30度/min,50度/分鐘，甚至較快。

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) *2部分 試驗(yàn)N:溫度變化 3 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(jiàn)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(guò)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。




GJB 150.5A-2009*裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法*5部分：溫度沖擊試驗(yàn) 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(lái)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(guò)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*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**較端溫度變化速率（只要試驗(yàn)條件下不**過(guò)裝備的設(shè)計(jì)極限）下通常出現(xiàn)的*性問(wèn)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)（使用較較端溫度的溫度沖擊），用來(lái)揭示裝備暴露在**較端溫度條件下會(huì)出現(xiàn)的潛在缺陷。


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*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(duì)靠近裝備外表面的部分影響較嚴(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*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(wèn)題示例?？紤]以下典型問(wèn)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(kāi)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(guò)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(lèi)型，根據(jù)IEC和國(guó)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)，*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。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 碳弧燈老化試驗(yàn)

  碳弧燈分為兩種，一種是封閉式碳弧燈，一種是日光碳弧燈，這兩種都是應(yīng)用于早期的設(shè)備，前者用于紡織品耐光測(cè)試，后者較初用于涂層的耐光試驗(yàn)。 ? 由于碳弧燈的光譜分布與太陽(yáng)光相差較大，特別是封閉式碳弧燈，既無(wú)日光中的短波紫外輻射，在使用過(guò)程中要求每48h至72h換一次碳棒，使用成本較高，在我國(guó)應(yīng)用較少，在日本廣泛使用，目前我國(guó)與日本合資的汽車(chē)企業(yè)依然推薦使用這種光源。 ▎適用產(chǎn)品范圍：紡織品

• 氙弧燈老化試驗(yàn)

  利用惰性氣體氙在**高電壓下原子被激發(fā)電離放電產(chǎn)生弧光來(lái)模擬自然條件下劣化的再現(xiàn)性試驗(yàn)。氙弧燈與太陽(yáng)光放射照度有較好的一致性，較接近太陽(yáng)光，其中紫外線占11%，可視光占89%，并且可以模擬黑夜及淋雨現(xiàn)象。 ▎適用產(chǎn)品范圍：塑膠、涂料、橡膠、油漆、電子等 ▎樣品要求： 根據(jù)ASTM G151 1）待測(cè)樣品的尺寸一般是按照光照曝露后的材料性能測(cè)試的要求所制定的， 2）如果樣品涉及從大的部件裁剪下來(lái)，應(yīng)

• 溫濕老化試驗(yàn)

  在大氣環(huán)境下，溫度（熱）和濕度（水分）都會(huì)導(dǎo)致高分子材料的老化。濕熱老化試驗(yàn)通過(guò)模擬溫度和濕度環(huán)境對(duì)高分子材料進(jìn)行加速老化，以評(píng)估材料在應(yīng)用過(guò)程中的耐溫度和濕度的老化性能。 ▎適用產(chǎn)品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。 ▎樣品要求: 試驗(yàn)樣品應(yīng)在不包裝、不通電、準(zhǔn)備使用狀態(tài)或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的其他規(guī)定放入試驗(yàn)箱中。如沒(méi)有規(guī)定特定的安裝架，那么安裝架的熱傳導(dǎo)應(yīng)盡可能低，使得實(shí)際上對(duì)所有的試驗(yàn)樣品都是絕熱的。

• 臭氧老化試驗(yàn)

  臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，特別是對(duì)含雙鍵的橡膠材料，有較強(qiáng)的破壞能力。 臭氧老化的試驗(yàn)方法，就是將橡膠試樣在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)應(yīng)變條件下置于含一定濃度的臭氧和溫、濕度的環(huán)境中曝露，觀測(cè)試樣性狀的變化，以評(píng)價(jià)橡膠的耐臭氧老化性能，并以此為依據(jù)制定積極的防護(hù)措施。 ▎適用產(chǎn)品范圍：非金屬材料、橡膠制品，以及TPU、EPDM等新型彈性體。 ▎樣品要求： 根據(jù)ASTM D1149 1）樣品尺