温度冲击试验 VS 实际使用寿命如何换算？大家都在问！
时间：2019-03-14 阅读：90
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*，可靠性实验主要的原理是模拟、加速。本号曾发文《盐雾试验一小时相当于自然环境多少时间？》引发了广泛的关注，今天再分享一下温度冲击试验，跟实际环境的对应关系。如何换算及换算演示在文末。
1、温度冲击的定义
热冲击试验（Thermal Shock Testing）常被称作温度冲击试验（Temperature Shock Testing）或者温度循环（Temperature Cycling），高低温冷热冲击试验。
温度冲击按照GJB 150.-2009 3.1的说法，是装备周围大气温度的急剧变化，温度变化率大于10度/min，即为温度冲击。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相类似的观点。
2、温度冲击测试的目的
温度冲击试验的目的：工程研制阶段可用于发现产品的设计和工艺缺陷；产品定型或设计鉴定和量产阶段用于验证产品对温度冲击环境的适应性，为设计定型和量产验收决策提供依据；作为环境应力筛选应用时，目的是剔除产品的早期故障。
3、温度冲击的应用
电子设备和元器件中发生温度变化的情况很普遍。当设备未通电时，其内部零件要比其外表面上的零件经受的温度变化慢。
下列情况下，可预见快速的温度变化：
——当设备从温暖的室内环境转移到寒冷的户外环境，或相反情况时；
——当设备遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷却时；
——安装于外部的机载设备中；
——在某些运输和贮存条件下。
通电后设备中会产生高的温度梯度，由于温度变化，元器件会经受应力，例如，在大功率的电阻器旁边，辐射会引起邻近元器件表面温度升高，而其他部分仍然是冷的。
当冷却系统通电时，人工冷却的元器件会经受快速的温度变化。在设备的制造过程中同样可引起元器件的快速温度变化。温度变化的次数和幅度以及时间间隔都是很重要的。
4、温度冲击的效应
温度冲击通常对靠近装备外表面的部分影响更严重，离外表面越远（当然，与相关材料的特性有关），温度变化越慢，影响越不明显。运输箱、包装等还会减小温度冲击对封闭的装备的影响。急剧的温度变化可能会暂时或地影响装备的工作。下面是装备暴露于温度冲击环境时可能引发的问题示例。考虑以下典型问题，有助于确定本试验是否适用于受试装备。
（1） 典型物理效应有：
1)玻璃容器和光学仪器的碎裂；
2)运动部件的卡紧或松弛；
3)爆炸物中固态药丸或药柱产生裂纹；
4)不同材料的收缩或膨胀率、或诱发应变速率不同；
5)零部件的变形或破裂；
6)表面涂层开裂；
7)密封舱泄漏；
8)绝缘保护失效。
（2） 典型化学效应有：
1）各组分分离；
2）化学试剂保护失效。
（3）典型电效应有：
1）电气和电子元器件的变化；
2）快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障；
3）静电过量。
5、冷热冲击测试方法的类型
根据IEC和国家标准，分为三种：
1、试验Na:规定转换时间的快速温度变化；空气；
2、试验Nb：规定变化速率的温度变化；空气；
3、试验Nc：两液槽法快速温度变化；液体；
上面3种试验，1、2以空气作为介质，第3种以液体（水或其它液体）作为介质。1、2的转换时间较长，3的转换时间较短。
温度冲击按照GJB 150.-2009 3.1的说法，是装备周围大气温度的急剧变化，温度变化率大于10度/min，即为温度冲击。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相类似的观点。
个人认为不能因此理解为大于这个速率的试验就是温度冲击试验。温度冲击试验的速率比这个要严苛。经常能听到说温度冲击的速率大于20度/min,30度/min,50度/分钟，甚至更快。
基本参数 | 整机参数 |
使用环境 | 5℃以上30℃度以下，湿度90%以下正常使用 |
预冷降温时间 | 20℃ to -70℃≤60min |
预热升温时间 | 20℃ to 150℃≤30min |
冲击温度能力 | 由现在的高温或者低温冲击所循环的温度5min内 |
试验实现 | 通过阀门快速转换高低温的风道以此次实现冷热冲击 |
温度波动度 | ±0.5 |
温度偏差 | ±2 |
控制精度 | 0.1 |
内壁材质 | SUS304不锈钢成型制作，抗高低温的冲击。 |
外壁材质 | 冷板成型制作加喷塑处理 |
设备颜色 | 90%米白色。 |
保温 | 外冷板加喷塑，中间玻璃纤维加聚氨酯（PU）发泡， |
设备功能 | 两箱式测试，测试品经提篮移动。 |
实用性 | 半导体，航空，航天，电子，材料应用研究，汽车业。 |
试验箱结构组成 | 测试区、低温区，高温区、阀门、 汽缸、风机，电热，冷冻、电气。 |
设备符合标准 | GB/T 2423.1-2001 试验A：低温试验方法 GB/T 2423.2-2001 试验B：高温试验方法 GB/T2423.22-2002 试验N：温度变化试验方法 试验Na GJB 150.3-1986 高温试验 GJB 150.4-1986 低温试验 GJB 150.5-1986 温度冲击试验 保证设备在测试前预热预冷温度区在设定的温度范围，可设定每分钟循环一次，不保证每次的温度都到达。 |
温度控制结构 | 电热、风机，蒸发器、阀门、PT-100传感器 |
试验箱配置 1．外箱 | 直径50测试孔一个含硅胶塞、排水一个、冷却进水&出水各一个（水冷）、进线孔一个含电缆头、电气排风一个、压缩空气进气口一个 |
2. 测试区 | 置物架2片、置物挂钩8个 |
3．地盘 | 载重脚轮4个，固定支撑4个 |
4. 箱门 | 左铰链、又把手、由又向左开门、单拉开门 |
5. 面板配置 | 彩色触摸控制器、除霜指示、运行灯、电源开关（防触盖）、蜂鸣器 |
6.冷冻室 | 压缩机复叠机组、排水装置、冷冻显示表，冷冻散热系统 压缩机底架，热区汽缸。 |
7.电控室 | 整机控制盘、总制、冷热区风机、散热风机、 |
8.机械室（顶部） | 常温区汽缸及风阀、常温吹风机，冷区汽缸 |
加热器 | 镍铬合金加热管 |
加热控制方式 | 电脑微控、脉冲调变无触点（SSR）输出达到温度平衡 |
温度冲击的效应
GJB 150.-2009装备实验室环境试验方法第5部分：温度冲击试验
4.1.2 环境效应
温度冲击通常对靠近装备外表面的部分影响更严重，离外表面越远（当然，与相关材料的特性有关），温度变化越慢，影响越不明显。运输箱、包装等还会减小温度冲击对封闭的装备的影响。急剧的温度变化可能会暂时或地影响装备的工作。下面是装备暴露于温度冲击环境时可能引发的问题示例。考虑以下典型问题，有助于确定本试验是否适用于受试装备。
A) 典型物理效应有：
1) 玻璃容器和光学仪器的碎裂；
2) 运动部件的卡紧或松弛；
3) 爆炸物中固态药丸或药柱产生裂纹；
4) 不同材料的收缩或膨胀率、或诱发应变速率不同；
5) 零部件的变形或破裂；
6) 表面涂层开裂；
7) 密封舱泄漏；
8) 绝缘保护失效。
b)典型化学效应有：
1）各组分分离；
2）化学试剂保护失效。
C）典型电效应有：
1）电气和电子元器件的变化；
2）快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障；
3）静电过量。
温度冲击试验的目的：工程研制阶段可用于发现产品的设计和工艺缺陷；产品定型或设计鉴定和量产阶段用于验证产品对温度冲击环境的适应性，为设计定型和量产验收决策提供依据；作为环境应力筛选应用时，目的是剔除产品的早期故障。
温度变化试验的类型，根据IEC和国家标准，分为三种：
1、 试验Na:规定转换时间的快速温度变化；空气；
2、 试验Nb：规定变化速率的温度变化；空气；
3、 试验Nc：两液槽法快速温度变化；液体；
上面3种试验，1、2以空气作为介质，第3种以液体（水或其它液体）作为介质。1、2的转换时间较长，3的转换时间较短。
制冷系统
工作方式 | 二元复叠压缩制冷方式 |
压缩机 | 德国比泽尔半封闭压缩机 |
蒸发器 | 蓄冷式蒸发器 |
冷凝器 | 盘管式换热器 |
致冷装置 | 毛细管、热力膨胀阀 |
换热器 | 钎焊不锈钢板式换热器 |
低温预冷 | 全由IPC控制器根据设定温度自动输出压缩机动作，达到低温又输出控制温度的平衡， 压缩机的过热由蒸发器气化回气来冷却压缩机 制冷能量自动调节 冷凝压力调节阀控制设备达到适应环境温度 |
环保制冷剂 | R404A、R23 |
压缩机散热 | 二号压缩机加装一个缸盖散热风机 |
建议控制 | 设备给出常开接点一个控制冷却水塔的、进设备水管请加装滤水器 |