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          汽車產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究

          2011年09月02日 14:20:23人氣:741來源:東莞市越聯(lián)檢測儀器有限公司

           汽車產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究

           
           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)對于溫度變化類的試驗(yàn)有很多不同的見解,且此類試驗(yàn)名稱過多,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?。本文特對溫度變化類試?yàn)進(jìn)行解讀,一方面對各類試驗(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。
          溫度變化類試驗(yàn)項(xiàng)目有眾多名稱: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、分級溫度等名稱。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,這需要對各類型試驗(yàn)的來源以及其區(qū)別進(jìn)行分析。
          本文針對的試驗(yàn)項(xiàng)目是溫度變化類的,對于濕熱類,溫濕度循環(huán)等試驗(yàn)項(xiàng)目后續(xù)再以專題敘述。

          1、 溫度變化試驗(yàn)
          1.1 來源
          各類標(biāo)準(zhǔn)中的溫度變化試驗(yàn)均來源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N:溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變
          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:一類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)、溫度交變試驗(yàn)(此三類為一種試驗(yàn));另一類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)用中的快速溫變試驗(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)快速改變周圍溫度。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),出現(xiàn)的zui高環(huán)境溫度
          工作類別3.2: 使用13.5V帶電工作


          1.4.2 快速溫變試驗(yàn):
          目前發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此類項(xiàng)目,如GM3172 ,其具體試驗(yàn)方法參加圖3,此類試驗(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,快速溫變試驗(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)專稿論述。
          1.6 重要參數(shù)解析
          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)以內(nèi)、極限溫度值(因此項(xiàng)試驗(yàn)為工作+存儲類試驗(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
          循環(huán)數(shù)
          30個(gè)
          zui低環(huán)境溫度
          Tmin(產(chǎn)品低溫工作極限溫度)
          zui高環(huán)境溫度
          Tmax(產(chǎn)品高溫工作極限溫度)
          溫度變化速率
          4℃/min
          產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定時(shí)間(存儲時(shí)間)
          見表2
          抽樣數(shù)量
          應(yīng)用
          數(shù)量(件)
          產(chǎn)品舉例
          安全類
          20
          發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、安全氣囊控制器、胎壓監(jiān)視器
          操控類
          15
          雨量傳感器、光照傳感器、門開關(guān)
          便攜類
          10
          CD機(jī)、娛樂系統(tǒng)
          操作狀態(tài)
          見圖1、圖2
           
          操作狀態(tài) 見圖1、圖2

          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
          產(chǎn)品重量(kg)
          浸入時(shí)間(保溫時(shí)間min)
          <0.34
          20
          0.34-0.68
          30
          0.68-0.91
          40
          0.91-1.36
          50
          1.36-4.53
          75
          >4.53
          待定義
          >4.53 待定義
          從圖4和圖5可以看出,結(jié)構(gòu)比較簡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。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 來源
          各類標(biāo)準(zhǔn)中的冷熱沖擊試驗(yàn)均來源于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),模擬車輛中大量的慢溫度循環(huán)。對應(yīng)實(shí)際車輛溫度循環(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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