冷热冲击试验研究


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），出现的最高环境温度
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。