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温度冲击试验&温度循环试验

温度冲击试验和温度循环试验都是环境可靠性试验的一种,验证产品在温度变化中质量和稳定性情况。同样对于温度变化的测试,两者不同点又在哪里呢?



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温度冲击试验


温度冲击试验是使用比在实际环境中更短的时间,对试验样品进行加速试验,以考察其失效机理,同时须注意避免其它应力原因引起的失效机理。


引起温度冲击的原因有:回流焊、干燥、再加工及修理等制造、修理工艺中引起剧烈温度变化的因素。



温度冲击试验应用于产品测试的典型情况如下:

1) 产品在高温和低温之间的转换;

2) 将产品从地面的高温环境快速升到高空的低温环境;

3) 将产品从处在高空和低温条件下的飞机防护壳体由内向外空投。


那么,进行温度冲击试验有哪些重要因素呢?


1. 暴露条件


依据产品在实际应用过程中,所处的地理位置情况、现场数据等确定试验温度,也可根据其最极端的非工作温度要求来确定试验温度。



2. 高低温持续时间


试验持续时间(冲击次数)的确定,应根据产品实际应用过程中遇到的情况来确定。因此,有以下几种情况的冲击试验:

1)根据恒定极值温度的单方向温度冲击,针对暴露于单方向温度冲击可能性很小的产品,在每种相应条件下进行至少一次冲击;

2)根据恒定极值温度的单循环冲击,针对暴露于温度冲击环境可能仅为一次的设备;

3)根据恒定极值温度的多循环冲击,当预测产品更频繁地暴露于冲击环境时,几乎没有用于证实具体冲击次数的可用数据。

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图1-恒定极值温度的单方向温度冲击


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图2 -恒定极值温度的单循环冲击


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图3-恒定极值温度的多循环冲击


3. 转换时间


GJB 150中要求高低温极值之间的转换时间不大于5min;而GJB 150A中要求转换时间不大于1min,以达到最大的温度冲击效果。当转换时间超过1min时,应说明超时的合理性。


4. 温度变化速率


具体体现在升温/降温速率不低于30℃/分钟。温度变化范围很大,同时试验严酷度还随着温度变化率的增加而增加。



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温度循环试验


温度循环试验,就是将试验样品曝露于预设温度和湿度交替的试验环境中,评估样品经温度、湿度环境循环或储存后之功能特性变化,也常被称为热循环试验或高低温循环试验。ESS是主要适用于产品研制阶段及生产阶段的可靠性筛选试验。


为避开温度冲击影响,试验时的温度变化率必须小于20℃/分钟。同时为达到蠕变及疲劳损伤的效果,推荐试验温度循环为25℃~100℃,或也可基于产品的用途使用0℃~100℃的循环试验,曝露时间为各15分钟。

温度循环的技术指标包括:高温温度、高温保持时间、下降速率、低温温度、低温保持时间、上升速率、循环次数。试验的严苛程度取决于高/低温、湿度和曝露持续时间。

测试参考标准有 : GB/T 2423.34-2012、IEC 60068-2-38:2009、JESD22-A104F:2020等。

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图4-常见温循试验曲线图



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两者区别


温度冲击试验与温度循环试验的差异主要是应力负荷机理不同温度冲击试验主要考察由于蠕变及疲劳损伤引起的失效,而温度循环主要考察由于剪切疲劳引起的失效。

温度冲击试验容许使用二槽式试验装置,温度循环试验使用单槽式试验装置。在二槽式箱体内,温度变化率要大于50℃/分钟。

综上,温度冲击的关键在于冲击,这是与温度循环最大的区别,而不在于温度变化率。温度循环是从某个温度逐渐变化到某个温度,中间的每个温度点都会经历。


温度冲击会突然跳过中间的某些温度点进行温度变化,这就要求温度冲击一定要在不同的温区进行变化,从这一点来上讲两箱式温度冲击箱更符合温度冲击试验的要求。

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