温度冲击试验可用于考察产品对周围环境温度急剧变革的适应性,是装备设计定型的鉴定试验和批生产阶段的例行试验中不可短缺的试验项目,在有些情形下也可用于环境应力筛选。可以说,它在验证和提高装备的环境适应性方面运用的频度仅次于振动与高低温试验。本文对这二个标准中的这一试验项目进行比拟剖析。
2 试验目的和运用工具
表1列出了二个系列标准中温度冲击试验的目的和运用工具

标准号
名称
目的
运用产品
MIL-STD-8010F第二部分方法503.4
环境工程考虑和实验室试验第Ⅱ部分实验室试验方法 温度冲击程序1.恒定极值温度冲击程序2.基于高温循环的冲击
确定装备能否经受其周围大气温度的急剧变革,而不产生物理破坏或性能低落。“急剧变革”定义为“大于10℃/min”
元部件,设备
GB 2423
电工电子产品环境试验规程 温度变革试验方法Na 规定转换韶光的快速温度变革试验Nb 规定温度变革速率的温度变革试验Nc 两液槽温度快速变革试验
确定原件、设备和其它产品经受环境温度迅速变革的能力
元器件、设备和其它产品
2.1试验目的
二个系列标准中温度冲击试验阐述的试验目的基本同等,只是表达办法略有差异。应该指出,这种表达办法比较暗昧和笼统。实际上温度冲击试验作为一种工具,运用在产品研制生产的不同阶段时其目的是不同的。工程研制阶段可用于创造产品的设计和工艺毛病;产品定型或设计鉴定和批产阶段用于验证产品对温度冲击环境的适应性,为设计定型和批产验收决策供应依据;作为环境应力筛选运用时,目的是剔除产品的早期故障。
2.2运用介质
MIL-STD-810F的温度冲击试验中规定利用的介质限于空气,而GB 2423温度变革试验中的,Na、Nb利用的介质也为空气。Ne试验利用的介质是液体。利用什么样的介质紧张取决于产品实际寿命期内碰着的介质类型。显然利用液体作为介质进行的温度冲击试验更为严厉。
3 对试验设备的哀求
表2列出了二个系列标准中温度冲击试验对试验箱的哀求,由于都是属于温度试验的范畴,因此其对温度冲击试验箱的哀求与对温度试验箱的哀求类似,其紧张差异是增加了温度冲击试验中开箱放入试验样品后试验箱内空气温度规复到规定试验温度的韶光哀求。下面对各种哀求作一解释。
表2二个系列标准中温度冲击试验对试验设备哀求
标准
风速(m/s)
绝对湿度(g/m³)
箱壁温度与试验温度差
规复韶光
GB2423.22
2
≤20
≤3%(高温)≤8%(低温)
≤试验韶光的10%
MIL-STD-810F 方法503.4
1.7
-
未明确规定
≤5min
3.1 风速哀求
从表2可看出,温度冲击试验箱内的风速均哀求小于即是2m/s。这一哀求是要确保受试产品在试验中不会因受到过高的气流浸染,产生与实际利用中差异过大的热传导。试验箱内有一定风速有利于箱内温度快速均匀,而风速过大则会导致受试产品受风面热交流远大于背风面而在产品内部产生不符台实际热传导的征象。
3.2 对试验箱空气温度规复韶光的哀求
从表2可以看出,GB2423是小于即是试验韶光(指产品达到温度稳定的韶光)的10%,而MIL-STD-810F则明确小于即是5min。提出这一哀求的目的在于哀求试验箱有较大的热沉以确保受试产品真正经受温度溘然冲击的环境。
3.3 对箱壁温度与试验温度的差值哀求
表2中还规定了箱壁温度与试验温度的差值哀求,这是为了避免因二者之间温差太大而造成过大的辐射加热效应,从而使受试产品产生温度不屈均。
4 试验条件
表3列出了二个系列标准的温度冲击试验的试验条件
标准
试验温度
保持韶光
循环次数或冲击次数
转换韶光
GB 2423
优先选择标准供应的系列温度值(高温从200℃至30℃10级,低温从-65℃至5℃共7级
3h、2h、1h、30min、10min(取决于产品的热容量),若有关标准未做规定,选3h
5次循环
2~3min
MIL-STD-810F 方法 503.4
按估量支配的情形剪裁确定
真实暴露韶光或温度稳定韶光(同样取决于产品的热容量)
1次、3次、3次以上冲击
只管即便不大于1min,若大于5min则考虑本试验的必要性
4.1 试验温度
从表3看出,GB2423中对温度冲击试验上、下限不作明确规定,标准中给出了一系列的高、低温等级,详细高下限温度由利用者根据受试产品寿命期实际可能碰着的极度高低温,从附近的等级中选取。可见该标准中已经融入了一些剪裁思想,哀求标准的利用者剖析受试产品寿命期可能碰着的极度环境,作为其确定上,下限温度的根据,但是标准中推举了试验温度等级,因此温度冲击的高下限值只能在这些等级中选取和组合,使试验温度得到适当的规范化和园整化。
MIL-STD-810F标准中不再规定试验温度,哀求利用者按估量支配情形剪裁确定,标准中不给出详细的温度值或须要按其圆整化的标准温度等级。为了便于剪裁,810F中供应了针对以下几种情形确定高下限温度的方法。
a、装在飞机设备舱内的机载设备随飞机处于沙漠或热带地区环境,受日晒加热后飞机迅速起飞,几分钟后又处于所在翱翔高度对应的极度低温中从而使该设备经受从热到冷的温度冲击。并适当考虑设备在机上位置,飞机翱翔速率和环控系统工为难刁难其周围温度的影响,终极确定仿照高空低温的低湿温度。地面高温极度温度则应根据当地的最高温度和金属壳体引起的致热辐射效应造成内部升温程度确定。
b、将设备用运输机空运并空投到沙漠地区。此时使设备经受从冷到热的冲击。由于飞机货舱内一样平常不空调、其内部运输的设备在高空碰着的温度与高空环境温度基本同等,设备空投到地面碰着的最高温度可以先从MIL-STD-810F高温试验方法表501.4-1和501.4-2中查取。若处于基本热区,空气的最高温度为43℃;若处于热区,空气最高温度为49℃,还要适当考虑地表放热产生的气温升高情形,终极确定温度冲击试验用的高温温度。
c、设备在寒冷地区从户外进入具备加热方法的仓库,维修场所或基地建筑物内,或者装入有加热方法的货舱。此时设备也是经受从冷到热的冲击。低温极度温度可根据MIL-STD-810F方法502《低温》中2.3.1节推举的方法确定。
d、温度冲击试验还可用于工程研制阶段创造设计毛病和环境应力筛选剔除早期故障,此时的高、低温极值则可根据其目的确定。一样平常采取极度温度或更加严厉的温度。
4.2 保持韶光
个标准中对保持韶光规定也有些微差别,原则上都是受试产品在试验温度下达到温度稳定所需的韶光, GB 2423中给出10min到3h的5个韶光等级,由利用方根据测得的产品温度稳定韶光,采取与其最附近的韶光作为保持韶光;而MIL-STD-810F方法503.4中则不规定详细韶光或可选韶光等级,直接采取产品达到温度稳定的韶光或产品在环境中真实暴露韶光。在温度冲击试验中,最为关健的是建立起不同材料热胀冷缩不一致造成的应力。实际热冲击最可能发生在受试产品的外部,有关资料指出不必达到全体产品温度稳定,而只要受试产品外表面温度与试验温度同等就行。这一见地虽有一定道理,履行起来也有一定困难,由于不可能在产品表面安装许多传感器,此外,产品各部分传热能力不一致,受试产品内部临近部件热容量也不一致,因此确定起来有难度。
4.3 循环次数或冲击次数
GB 2423分别规定了温度冲击循环次数为3次和5次,而MIL-STD-810F则哀求应根据实际情形确定冲击次数,暴露在温度冲击环境中的可能性很小的设备只进行一次,无法确定未来实际经受多少次温度冲击时则至少3次或3次以上,若节制实际利用中会经受到的冲击次数,应将其作为温度冲击试验中冲击的次数。
4.4 转换韶光
二个标准对温度冲击试验的转换韶光规定不一致。MIL-STD-810F方法503.4规定韶光最短,仅为1min,GB 2423规定为2-3min。实际试验操作中,5min的转换韶光显然是长了,不管是小受试产品人工搬运,还是大受试产品用专用装置搬运,实际韶光都不会超过1min。MIL-STD-810F中规定1min虽然没有太大的科学依据,但确实比较合理。
5 温度冲击试验的起始冲击温度
虽然一样平常的试验标准中对温度冲击试验的起始温度不予提及或不做硬性规定,但这却是试验进行时必须考虑的问题,由于涉及到试验是结束在低温还是高温状态,这决定了是否须要对产品进行烘干,而导致延长试验韶光。如果试验结束在低湿状态,受试产品从试验箱(室)内取出后,应在正常的试验大气条件下进行规复,直至样品到达温度稳定,这一操作难免使试验样品表面产生凝露引入湿度对产品的影响。从而改变试验的性子。MIL-STD-810F与GB 2423中速两个标准中画的试验曲线图,都是从低温开始试验,可见以低温作为冲击起始温度,是更好的试验方法。
6 温度试验曲线