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目前,各工程师在制定标准,执行标准时对于温度变化类的试验有很多不同的见解,且此类试验名称过多,导致实际应用中出现了一些不恰当的使用方法。本文特对温度变化类试验进行解读,一方面对各类试验项目进行分析,另一方面推荐使用合适的标准项目,以供各工程师参考使用。
温度变化类试验项目有众多名称:温度变化、温度循环、温度交变、快速温变、温度冲击、冷热冲击、温度梯度、分级温度等名称。且不同体系的标准中应用的试验方法是不同的,如何区分这些试验项目,如何选择试验项目,这需要对各类型试验的来源以及其区别进行分析。
本文针对的试验项目是温度变化类的,对于湿热类,温湿度循环等试验项目后续再以专题叙述。
1、温度变化试验
1.1 来源
各类标准中的温度变化试验均来源于IEC 60068-2-14 试验方法N:温度变化中的 Nb 。在特定温度变率之温度变化试验。
1.2 定义
温度变化试验,为设置一定的温度变化速率进行高温与低温之间的转变。故在实际应用中有两类:一类为慢速的温度变化试验,其温度变化速率<3℃/min(一般各标准经常选择参数为1℃/min),也既一般应用中的温度变化、温度循环、温度交变试验(此三类为一种试验);另一类为快速的温度变化试验,其温度变化速率≥3℃/min(一般各标准经常选择参数为3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min),也既一般应用中的快速温变试验。温度变化速率越快,考核越严酷。
1.3 目的及应用范围
本试验适用于组件、装备或其它产品。为产品模拟带电工作时随温度的变化,如在系统/组件工作时快速改变周围温度。如果系统/组件处在热浸透温度(例如安装在发动机上的系统/组件),高温阶段附加的短暂温度峰值要确保产品在这期间的基本功能。为避免系统/组件内的电热扩散抑制系统/组件达到低温的效果,故在降温阶段将产品关闭。失效模式为温度变化引起的电气故障。
注:本试验不是寿命试验。
1.4 试验方法及参数
1.4.1 温度变化试验:
各类标准中建议采用ISO 16750-4 5.3.1 温度变化试验,具体试验程序见图1及图2,图1应用于非发动机舱产品,图2应用于发动机舱中零部件,因为其具有发动机熄火后的余热考核,故在温度变化中加入了极限高温贮存的考核。
图1温度变化曲线
TOB:高温极限工作温度
TUB:低温极限工作温度
工作类别3.2: 使用13.5V带电工作
图2 有后续加热的温度变化曲线
TOB:高温极限工作温度
TUB:低温极限工作温度
TNH:发动机熄火后(停车),出现的高环境温度
工作类别3.2: 使用13.5V带电工作
1.4.2 快速温变试验:
目前发现部分企业标准中有此类项目,如GM3172 ,其具体试验方法参加图3,此类试验属于加速寿命试验方法,故一般不推荐应用于认证试验中。
图3快速温变曲线
1.5 差异及应用分析
以上的两项试验,推荐使用ISO 16750-4 5.3.1 温度变化试验,由于其更能贴合日常中产品的使用情况,快速温变试验适用于寿命加速试验,其具体的加速因子及方法,后续专稿论述。
1.6 重要参数解析
温度变化试验的特点:产品在试验中工作、温度变化的速率一定、循环数一般设置30个循环以内、极限温度值(因此项试验为工作+存储类试验,故其极限值根据产品使用情况不同有两种方案供选择,具体看参见图1,图2);此为产品性能考核试验(非寿命试验)。附表为一外部公司的推荐参数,以供大家参考。
表1 产品温度变化试验参数推荐表
循环数 | 30个 | ||
低环境温度 | Tmin(产品低温工作极限温度) | ||
高环境温度 | Tmax(产品高温工作极限温度) | ||
温度变化速率 | 4℃/min | ||
产品的温度稳定时间(存储时间) | 见表2 | ||
抽样数量 | 应用 | 数量(件) | 产品举例 |
安全类 | 20 | 发动机控制器、安全气囊控制器、胎压监视器 | |
操控类 | 15 | 雨量传感器、光照传感器、门开关 | |
便携类 | 10 | CD机、娱乐系统 | |
操作状态 |
|
温度冲击试验箱 技术规格:
型号(CM) | SET-A | SET-B | SET-C | SET-D | SET-G | |
内部尺寸 | 40×35×35 | 50×50×40 | 60×50×50 | 70×60×60 | 80×70×60 | |
外部尺寸 | 140×165×165 | 150×190×175 | 160×190×185 | 170×240×195 | 180×260×200 | |
结构 | 三箱式(预冷箱)(预热箱)(测试箱) | |||||
气门装置 | 强制的空气装置气门 | |||||
内箱材质 | SUS#304不锈钢 | |||||
外箱材质 | 冷轧钢板静电喷塑 | |||||
冷冻系统 | 机械压缩二元式 复叠制冷方式 | |||||
转换时间 | <10Sec | |||||
温度恢复时间 | <5min | |||||
温度均匀度 | ≤2℃ | |||||
温度偏差 | ±2℃ | |||||
温度波动度 | ≤±0.5℃ | |||||
冷却方式 | 水冷 | |||||
驻留时间 | 30 min | |||||
温度范围 | 预热温度 | +60~200℃(40min) | ||||
高温冲击 | +60~150℃ | |||||
预冷温度 | +20℃~-80℃(70min) | |||||
低温冲击 | -10℃~-40℃/-55℃/-65℃ | |||||
传感器 | JIS RTD PT100Ω × 3 (白金传感器) | |||||
控制器 | 液晶显示触摸屏PLC控制器 | |||||
控制方式 | 靠积分饱和PID,模糊算法 平衡式调温P.I.D + P.W.M + S.S.R | |||||
标准配置 | 附照明玻璃窗口1套、试品架2个、测试引线孔1个 | |||||
安全保护 | 漏电、短路、超温、缺水、电机过热、压缩机超压、超载、过电流保护 | |||||
电源电压 | AC380V 50Hz三相四线+接地线 |