試驗熱沖擊試驗(Thermal Shock Testing)常被稱作溫度沖擊試驗(Temperature Shock Testing)或者溫度循環(Temperature Cycling)、高低溫冷熱沖擊試驗。
溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法,是裝備周圍大(dà)氣溫度的急劇變化,溫度變化率大(dà)于10度/min,即爲溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。
個人認爲不能因此理解爲大(dà)于這個速率的試驗就是溫度沖擊試驗。溫度沖擊試驗的速率比這個現實情況要嚴苛。經常能聽(tīng)到說溫度沖擊的速率大(dà)于20度/min,30度/min,50度/分(fēn)鍾,甚至更快。
溫度變化原因有很多,相關标準裏面都有提及:
GB/T 2423.22-2012 環境試驗 第2部分(fēn) 試驗N:溫度變化
3 溫度變化的現場條件
電子設備和元器件中(zhōng)發生(shēng)溫度變化的情況很普遍。當設備未通電時,其内部零件要比其外(wài)表面上的零件經受的溫度變化慢(màn)。
下(xià)列情況下(xià),可預見快速的溫度變化:
——當設備從溫暖的室内環境轉移到寒冷的戶外(wài)環境,或相反情況時;
——當設備遇到淋雨或浸入冷水中(zhōng)而突然冷卻時;
——安裝于外(wài)部的機載設備中(zhōng);
——在某些運輸和貯存條件下(xià)。
通電後設備中(zhōng)會産生(shēng)高的溫度梯度,由于溫度變化,元器件會經受應力,例如,在大(dà)功率的電阻器旁邊,輻射會引起鄰近元器件表面溫度升高,而其他部分(fēn)仍然是冷的。
當冷卻系統通電時,人工(gōng)冷卻的元器件會經受快速的溫度變化。在設備的制造過程中(zhōng)同樣可引起元器件的快速溫度變化。溫度變化的次數和幅度以及時間間隔都是很重要的。
GJB 150.5A-2009軍用裝備實驗室環境試驗方法第5部分(fēn):溫度沖擊試驗
3.2應用
3.2.1正常環境
本試驗适用于可能會在空氣溫度發生(shēng)急劇變化的地方使用的裝備。本試驗僅用來評價溫度急劇變化對裝備的外(wài)表面、安裝在外(wài)表面的零部件、或裝在靠近外(wài)表面的内部零部件的影響。典型情況如下(xià):
A) 裝備在熱區域和低溫環境之間轉換;
B) 通過高性能運載工(gōng)具,從地面高溫環境升到高空(隻是熱到冷);
C) 僅用外(wài)部材料(包裝或裝備表面材料)進行試驗時,從處在高空和低溫條件下(xià)熱的飛機防護殼體(tǐ)内向外(wài)空投。
3.2.2安全性和環境應力篩選
除3.3所述外(wài),本試驗适用于提示裝備暴露在低于極端溫度變化速率(隻要試驗條件下(xià)不超過裝備的設計極限)下(xià)通常出現的安全性問題和潛在的缺陷。本試驗雖然用作環境應力篩選(ESS),但經适當工(gōng)程處理後,也可以将其作爲一(yī)個篩選試驗(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(xià)會出現的潛在缺陷。
溫度沖擊的效應
GJB 150.5A-2009軍用裝備實驗室環境試驗方法第5部分(fēn):溫度沖擊試驗
4.1.2 環境效應
溫度沖擊通常對靠近裝備外(wài)表面的部分(fēn)影響更嚴重,離(lí)外(wài)表面越遠(當然,與相關材料的特性有關),溫度變化越慢(màn),影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小(xiǎo)溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或永久地影響裝備的工(gōng)作。下(xià)面是裝備暴露于溫度沖擊環境時可能引發的問題示例。考慮以下(xià)典型問題,有助于确定本試驗是否适用于受試裝備。
A) 典型物(wù)理效應有:
1) 玻璃容器和光學儀器的碎裂;
2) 運動部件的卡緊或松弛;
3) 爆炸物(wù)中(zhōng)固态藥丸或藥柱産生(shēng)裂紋;
4) 不同材料的收縮或膨脹率、或誘發應變速率不同;
5) 零部件的變形或破裂;
6) 表面塗層開(kāi)裂;
7) 密封艙洩漏;
8) 絕緣保護失效。
b)典型化學效應有:
1)各組分(fēn)分(fēn)離(lí);
2)化學試劑保護失效。
C)典型電效應有:
1)電氣和電子元器件的變化;
2)快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障;
3)靜電過量。
溫度沖擊試驗的目的:工(gōng)程研制階段可用于發現産品的設計和工(gōng)藝缺陷;産品定型或設計鑒定和量産階段用于驗證産品對溫度沖擊環境的适應性,爲設計定型和量産驗收決策提供依據;作爲環境應力篩選應用時,目的是剔除産品的早期故障。
溫度變化試驗的類型,根據IEC和國家标準,分(fēn)爲三種:
1、 試驗Na:規定轉換時間的快速溫度變化;空氣;
2、 試驗Nb:規定變化速率的溫度變化;空氣;
3、 試驗Nc:兩液槽法快速溫度變化;液體(tǐ);
上面3種試驗,1、2以空氣作爲介質,第3種以液體(tǐ)(水或其它液體(tǐ))作爲介質。1、2的轉換時間較長,3的轉換時間較短。
标準:
IEC 60068-2-14:2009《環境試驗第2~14部分(fēn):試驗方法試驗N:溫度變化》
GB/T 2423.22-2012《環境試驗第2部分(fēn):試驗方法試驗N:溫度變化》
MIL-STD-810F 方法503.4:溫度沖擊試驗
GJB 150.5A-2009 《軍用裝備實驗室環境試驗方法第5部分(fēn):溫度沖擊試驗》
GJB 150.5-1986
MIL-STD-202G 方法107G:熱沖擊試驗
GJB 360B-2009 《電子及電氣元件試驗方法》中(zhōng)的方法107溫度沖擊試驗。
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
EIAJ ED-2531A
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/電子元件通用規範---環境/耐久性 9.4.2
等标準。
試驗參數包括下(xià)列各項:
——試驗室環境溫度;
——高溫;
——低溫;
——暴露持續時間;
——轉換時間或變化速率;
——試驗循環數。