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汽車(chē)產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究
汽車(chē)產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究
目前，各工程師在制定標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對(duì)于溫度變化類(lèi)的試驗(yàn)有很多不同的見(jiàn)解，且此類(lèi)試驗(yàn)名稱(chēng)過(guò)多，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些不恰當(dāng)?shù)氖褂梅椒?。本文特?duì)溫度變化類(lèi)試驗(yàn)進(jìn)行解讀，一方面對(duì)各類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析，另一方面推薦使用合適的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目有眾多名稱(chēng)：溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變、快速溫變、溫度沖擊、冷熱沖擊、溫度梯度、分級(jí)溫度等名稱(chēng)。且不同體系的標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的試驗(yàn)方法是不同的，如何區(qū)分這些試驗(yàn)項(xiàng)目，如何選擇試驗(yàn)項(xiàng)目，這需要對(duì)各類(lèi)型試驗(yàn)的來(lái)源以及其區(qū)別進(jìn)行分析。
本文針對(duì)的試驗(yàn)項(xiàng)目是溫度變化類(lèi)的，對(duì)于濕熱類(lèi)，溫濕度循環(huán)等試驗(yàn)項(xiàng)目后續(xù)再以專(zhuān)題敘述。
1、 溫度變化試驗(yàn)
1.1 來(lái)源
各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中的溫度變化試驗(yàn)均來(lái)源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗(yàn)。
1.2 定義
溫度變化試驗(yàn)，為設(shè)置一定的溫度變化速率進(jìn)行高溫與低溫之間的轉(zhuǎn)變。故在實(shí)際應(yīng)用中有兩類(lèi)：一類(lèi)為慢速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常選擇參數(shù)為1℃/min），也既一般應(yīng)用中的溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變?cè)囼?yàn)（此三類(lèi)為一種試驗(yàn)）；另一類(lèi)為快速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常選擇參數(shù)為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min），也既一般應(yīng)用中的快速溫變?cè)囼?yàn)。溫度變化速率越快，考核越嚴(yán)酷。
1.3 目的及應(yīng)用范圍
本試驗(yàn)適用于組件、裝備或其它產(chǎn)品。為產(chǎn)品模擬帶電工作時(shí)隨溫度的變化，如在系統(tǒng)/組件工作時(shí)快速改變周?chē)鷾囟?。如果系統(tǒng)/組件處在熱浸透溫度（例如安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的系統(tǒng)/組件），高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產(chǎn)品在這期間的基本功能。為避免系統(tǒng)/組件內(nèi)的電熱擴(kuò)散抑制系統(tǒng)/組件達(dá)到低溫的效果，故在降溫階段將產(chǎn)品關(guān)閉。失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注：本試驗(yàn)不是壽命試驗(yàn)。
1.4 試驗(yàn)方法及參數(shù)
1.4.1 溫度變化試驗(yàn)：
各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，具體試驗(yàn)程序見(jiàn)圖1及圖2，圖1應(yīng)用于非發(fā)動(dòng)機(jī)艙產(chǎn)品，圖2應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙中零部件，因?yàn)槠渚哂邪l(fā)動(dòng)機(jī)熄火后的余熱考核，故在溫度變化中加入了極限高溫貯存的考核。
圖1溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
工作類(lèi)別3.2： 使用13.5V帶電工作
圖2 有后續(xù)加熱的溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
TNH：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后（停車(chē)），出現(xiàn)的zui高環(huán)境溫度
工作類(lèi)別3.2： 使用13.5V帶電工作
1.4.2 快速溫變?cè)囼?yàn)：
目前發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此類(lèi)項(xiàng)目，如GM3172 ，其具體試驗(yàn)方法參加圖3，此類(lèi)試驗(yàn)屬于加速壽命試驗(yàn)方法，故一般不推薦應(yīng)用于認(rèn)證試驗(yàn)中。
圖3快速溫變曲線
1.5 差異及應(yīng)用分析
以上的兩項(xiàng)試驗(yàn)，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，由于其更能貼合日常中產(chǎn)品的使用情況，快速溫變?cè)囼?yàn)適用于壽命加速試驗(yàn)，其具體的加速因子及方法，后續(xù)專(zhuān)稿論述。
溫度變化試驗(yàn)的特點(diǎn)：產(chǎn)品在試驗(yàn)中工作、溫度變化的速率一定、循環(huán)數(shù)一般設(shè)置30個(gè)循環(huán)以?xún)?nèi)、極限溫度值（因此項(xiàng)試驗(yàn)為工作+存儲(chǔ)類(lèi)試驗(yàn)，故其極限值根據(jù)產(chǎn)品使用情況不同有兩種方案供選擇，具體看參見(jiàn)圖1，圖2）；此為產(chǎn)品性能考核試驗(yàn)（非壽命試驗(yàn)）。附表為一外部公司的推薦參數(shù)，以供大家參考。
表1 產(chǎn)品溫度變化試驗(yàn)參數(shù)推薦表
產(chǎn)品在極限溫度中的貯存時(shí)間參加表2 。
表2 產(chǎn)品重量與其溫度浸入時(shí)間的關(guān)系
從圖4和圖5可以看出，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的元器件和含元器件、零部件較少的整機(jī)，一般選擇5次循環(huán)就可以了。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所用元器件、零部件較多的整機(jī)選擇10次循環(huán)就可以將絕大部分故障原因暴露出來(lái)。為了設(shè)備、整機(jī)和儀器可靠性更高，有時(shí)也可能選擇20到30次循環(huán)。
2、 冷熱沖擊試驗(yàn)
2.1 來(lái)源
各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中的冷熱沖擊試驗(yàn)均來(lái)源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N：溫度變化中的Na 。在特定時(shí)間內(nèi)快速溫度變化試驗(yàn)。
2.2 定義
在特定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速溫度變化，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般設(shè)定為手動(dòng)2～3 分鐘，自動(dòng)少于30 秒，小試件則少于10 秒。常用術(shù)語(yǔ)中的溫度沖擊試驗(yàn)也屬于冷熱沖擊試驗(yàn)。
2.3 目的及應(yīng)用范圍
這是一個(gè)加速試驗(yàn)，模擬車(chē)輛中大量的慢溫度循環(huán)。對(duì)應(yīng)實(shí)際車(chē)輛溫度循環(huán)，用較快的溫度變化率及更寬的溫度變化范圍，加速是可行的。失效模式為因老化和不同的溫度膨脹系數(shù)導(dǎo)致的材料裂化或密封失效。本試驗(yàn)將導(dǎo)致機(jī)械缺陷（裂縫），不要求帶電工作
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