Thử nghiệm cú sốc nhiệt, thường được gọi là Thử nghiệm cú sốc nhiệt độ, Chu trình nhiệt độ hoặc Thử nghiệm cú sốc nhiệt độ cao thấp,là một thử nghiệm môi trường quan trọng được sử dụng để đánh giá khả năng của vật liệu và sản phẩm để chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng và cực đoanTại Dongguan Precision, chúng tôi hiểu tầm quan trọng của thử nghiệm này trong việc đảm bảo độ tin cậy và độ bền của sản phẩm của bạn trong các môi trường hoạt động khác nhau.

Theo các tiêu chuẩn nhưGJB 150.5A-2009 3.1vàMIL-STD-810F 503.4 (2001), một sự thay đổi nhanh chóng trong nhiệt độ khí quyển xung quanh vượt quá10 độ C mỗi phútTuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là các thử nghiệm sốc nhiệt độ thực tế thường sử dụng tỷ lệ thay đổi thậm chí nghiêm trọng hơn, thường được trích dẫn là lớn hơn20°C/min, 30°C/min, 50°C/min, hoặc thậm chí nhanh hơn.

Điều gì gây ra những thay đổi nhiệt độ nhanh chóng này?

Các kịch bản thực tế khác nhau có thể dẫn đến biến động nhiệt độ nhanh chóng, như được nhấn mạnh trong các tiêu chuẩn nhưGB/T 2423.22-2012 (Xét nghiệm môi trường - Phần 2: Thử nghiệm - Thử nghiệm N: Thay đổi nhiệt độ):

• Chuyển thiết bị giữa các môi trường nhiệt độ khác nhau đáng kể (ví dụ, trong nhà ra ngoài).
• Làm mát đột ngột do mưa hoặc ngâm trong nước lạnh.
• Các điều kiện được trải qua bởi thiết bị trên không gắn bên ngoài.
• Điều kiện vận chuyển và lưu trữ cụ thể.
• Các gradient nhiệt được tạo ra bên trong trong các thiết bị chạy bằng điện.
• Làm mát nhanh các thành phần với hệ thống làm mát tích cực.
• Các quy trình sản xuất.

Tần suất, cường độ và thời gian của những thay đổi nhiệt độ này đều là những yếu tố quan trọng.

Tại sao kiểm tra sốc nhiệt độ là quan trọng?

Như đã nêu trongGJB 150.5A-2009 (Phương pháp thử nghiệm môi trường trong phòng thí nghiệm thiết bị quân sự, Phần 5: Thử nghiệm sốc nhiệt độ), bài kiểm tra này được áp dụng trong một số bối cảnh:

• Mô phỏng môi trường bình thường:Để đánh giá thiết bị được thiết kế để sử dụng trong các khu vực có khả năng thay đổi nhiệt độ không khí nhanh chóng.và các bộ phận bên trong gần bề mặt trong quá trình chuyển đổi giữa môi trường nóng và lạnh, tăng nhanh lên độ cao cao, hoặc thậm chí rơi từ máy bay.
• Kiểm tra sức ép về an toàn và môi trường (ESS):Để xác định các vấn đề an toàn tiềm ẩn và các khiếm khuyết tiềm ẩn trong thiết bị tiếp xúc với tốc độ thay đổi nhiệt độ dưới mức cực (trong giới hạn thiết kế).Nó cũng có thể được sử dụng như một thử nghiệm sàng lọc với nhiệt độ cực đoan hơn để tiết lộ điểm yếu tiềm năng.

Những ảnh hưởng của cú sốc nhiệt độ:

Thay đổi nhiệt độ nhanh có thể có tác động đáng kể và đa dạng đến thiết bị, đặc biệt là đối với các bộ phận gần bề mặt bên ngoài.Sự thay đổi nhiệt độ chậm hơn và tác động ít rõ rệt hơn. Bao bì bảo vệ cũng có thể giảm thiểu những tác động này. Sốc nhiệt độ có thể gây ra suy giảm hoạt động tạm thời hoặc vĩnh viễn. Ví dụ về các vấn đề tiềm ẩn bao gồm:

A) Hiệu ứng về thể chất:

1. Phá vỡ thùng thủy tinh và các thiết bị quang học.
2. Giữ hoặc thả các bộ phận di chuyển.
3. Nứt các chất đẩy rắn trong chất nổ.
4. Tốc độ mở rộng hoặc co lại khác nhau của các vật liệu khác nhau, dẫn đến căng thẳng gây ra.
5. Sự biến dạng hoặc vỡ của các thành phần.
6. Rạn nứt lớp phủ bề mặt.
7. Rác thải của các vỏ kín.
8. Chất liệu cách nhiệt bị hỏng.

B) Hiệu ứng hóa học:

1. Phân tách các thành phần.
2. Chất hóa học bảo vệ bị hỏng.

C) Tác động điện:

1. Thay đổi các thành phần điện và điện tử.
2. Các lỗi điện tử hoặc cơ học do ngưng tụ nhanh hoặc hình thành đông lạnh.
3. Điện tĩnh điện.

Mục đích của thử nghiệm sốc nhiệt độ:

• Phát triển kỹ thuật:Để xác định các lỗi thiết kế và sản xuất sớm trong vòng đời sản phẩm.
• Trình độ và chấp nhận sản phẩm:Để xác minh khả năng của sản phẩm để chịu được môi trường sốc nhiệt độ, cung cấp dữ liệu để hoàn thiện thiết kế và phê duyệt sản xuất hàng loạt.
• Phân tích căng thẳng môi trường (ESS):Để loại bỏ sự thất bại sớm trong sản phẩm.

Các loại thử nghiệm thay đổi nhiệt độ:

Theo tiêu chuẩn IEC và quốc gia, có ba loại thử nghiệm thay đổi nhiệt độ chính:

1. Thử nghiệm Na:Sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng với thời gian chuyển đổi xác định; không khí là môi trường.
2. Thử nghiệm Nb:Thay đổi nhiệt độ với tốc độ thay đổi xác định; không khí là môi trường.
3. Kiểm tra Nc:Thay đổi nhiệt độ nhanh chóng bằng cách sử dụng hai bồn tắm chất lỏng; chất lỏng làm môi trường.

Các thử nghiệm Na và Nb sử dụng không khí làm môi trường truyền nhiệt và thường có thời gian chuyển tiếp dài hơn so với thử nghiệm Nc,sử dụng chất lỏng (nước hoặc chất lỏng khác) để chuyển đổi nhiệt độ nhanh hơn nhiều.

Tiêu chuẩn có liên quan:

Các tiêu chuẩn có liên quan khác bao gồm MIL-STD-883 (Phương pháp 1010), JESD22-A104D, JESD22-A106B, JIS C 60068-2-14:2011, JASO D 001, EIAJ ED-2531A, GB897.4-2008/IEC60086-4:2007, GJB548B-2005 (Phương pháp 1011.1), GJB128A-97 (Phương pháp 1056), và các tiêu chuẩn nội bộ khác nhau của công ty (ví dụ: ô tô).

Các thông số kiểm tra chính:

• Nhiệt độ môi trường phòng thí nghiệm
• Nhiệt độ cao
• Nhiệt độ thấp
• Thời gian phơi nhiễm ở mỗi nhiệt độ cực
• Thời gian chuyển đổi hoặc tốc độ thay đổi nhiệt độ
• Số chu kỳ thử nghiệm

Thời gian ổn định:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (Đứng ổn định nhiệt độ):Nhiệt độ của vật liệu thử nghiệm phải đồng đều trên toàn bộ các phần bên ngoài của nó trước khi chuyển đổi bắt đầu.

GB/T 2423.22-2012 7.2.1:Sau khi đặt mẫu thử, nhiệt độ không khí nên đạt đến phạm vi dung sai được chỉ định trong vòng 10% thời gian phơi nhiễm.

Độ ẩm tương đối:

GB/T 2423.22-2012:Không đề cập rõ ràng đến kiểm soát độ ẩm tương đối.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (Relative Humidity):Hầu hết các quy trình thử nghiệm không kiểm soát độ ẩm tương đối. Tuy nhiên, nó có thể ảnh hưởng đáng kể đến vật liệu xốp (ví dụ: vật liệu sợi) nơi độ ẩm hấp thụ có thể di chuyển và mở rộng khi đông lạnh.Trừ khi được yêu cầu cụ thể, kiểm soát độ ẩm thường không được coi là cần thiết cho thử nghiệm sốc nhiệt độ theo các tiêu chuẩn này.

Thời gian chuyển đổi:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (Chọn thời gian chuyển tiếp):Đối với phương pháp hai buồng, nếu quá trình chuyển đổi không thể hoàn thành trong vòng 3 phút do kích thước mẫu,Thời gian chuyển đổi (t2) có thể được tăng miễn là nó không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả thử nghiệm, sử dụng công thức: t2 ≤ 0,05 * t3 (t3 là thời gian ổn định nhiệt độ của mẫu thử).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (Thời gian chuyển tiếp):Thời gian chuyển đổi nên phản ánh thời gian sốc nhiệt độ thực tế trải qua trong vòng đời của sản phẩm.và bất kỳ thời gian chuyển đổi nào vượt quá 1 phút đều phải được lý do.

Tốc độ bay:

GB/T 2423.22-2012:Không đề cập rõ ràng đến tốc độ không khí trong phiên bản hiện tại (các phiên bản cũ có thể đã chỉ định ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (Tốc độ không khí):Tốc độ không khí xung quanh vật thể thử nghiệm trong buồng thử nghiệm không được vượt quá 1,7 m/s.trừ khi tốc độ khác được biện minh bởi môi trường nền tảng thiết bị và được chỉ định trong điều kiện thử nghiệm.

Thiết lập và lắp đặt vật liệu thử nghiệm:

Các thiết bị thử nghiệm nên được gắn để mô phỏng các điều kiện sử dụng thực tế của nó càng gần càng tốt, với các kết nối cần thiết cho các thiết bị thử nghiệm.

1. Đảm bảo khả năng tiếp cận các phích cắm, nắp và điểm thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của thiết bị bảo vệ.
2. Thay thế các kết nối điện và cơ học bình thường không được sử dụng trong quá trình thử nghiệm bằng các kết nối mô phỏng để thực tế hóa thử nghiệm.
3. Kiểm tra các đơn vị chức năng riêng biệt nếu mặt hàng bao gồm nhiều đơn vị độc lập.duy trì khoảng cách tối thiểu 15 cm giữa các đơn vị và các bức tường của buồng để đảm bảo lưu thông không khí thích hợp.
4. Bảo vệ vật liệu thử nghiệm khỏi các chất gây ô nhiễm môi trường không liên quan.

GB/T 2423.22-2012 7.2.2 (Đặt hoặc hỗ trợ các mẫu thử):Trừ khi có quy định khác, các cấu trúc gắn hoặc hỗ trợ nên có độ dẫn nhiệt thấp để đảm bảo mẫu thử được cách nhiệt hiệu quả.chúng nên được đặt để cho phép lưu thông không khí tự do giữa chúng và bề mặt buồng.

Xác định số chu kỳ thử nghiệm:

Chu trình nhiệt độ gây ra căng thẳng cơ học trong vật liệu thử nghiệm, với căng thẳng bên trong tăng theo số chu kỳ.

$N(\Delta T{)}^k=Constmộtt$

Ở đâu:

• N = Số chu kỳ nhiệt độ
• ΔT = Thay đổi nhiệt độ (sự khác biệt giữa nhiệt độ cao và thấp)
• k = Exponent (tùy thuộc vào cơ chế thất bại)

Điều này đôi khi được gọi là công thức Coffin-Manson và có thể được viết lại để ước tính số chu kỳ thử nghiệm (Nf2) cần thiết để mô phỏng tuổi thọ dịch vụ mong muốn (Nf1):

$N{f}^2=N{f}^1{\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{\Delta T^1}{\Delta T^{2/}}\right)}^k$

Ở đâu:

• Nf1 = Số chu kỳ đến khi bị hỏng (thời gian sử dụng thực tế)
• Nf2 = Số chu kỳ đến khi thất bại (kiểm tra)
• ΔT1 = Thay đổi nhiệt độ (môi trường hoạt động thực tế)
• ΔT2 = Thay đổi nhiệt độ (trạng thái thử nghiệm)
• k = 2 đối với kim loại bị biến dạng nhựa dưới tải chu kỳ, 4 đối với các bộ phận chủ yếu là nhựa.

Ví dụ:

Đối với một tập hợp hỗ trợ máy bơm dầu với tuổi thọ sử dụng mong muốn là 10 năm (2 khởi động lạnh mỗi ngày):

• Nf1 = 10 năm * 365 ngày/năm * 2 chu kỳ/ngày = 7300 chu kỳ
• ΔT1 = 50°C - 0°C = 50°C (phạm vi nhiệt độ hoạt động thực tế)
• ΔT2 = 80°C - (-40°C) = 120°C (phạm vi nhiệt độ thử nghiệm)
• k = 4 (giả sử các thành phần chủ yếu là nhựa)

$N{f}^2=7300(50/$120​)4≈220chu kỳ

Do đó, khoảng 220 chu kỳ sốc nhiệt độ trong các điều kiện thử nghiệm cho thấy có thể mô phỏng 10 năm tuổi thọ thực tế.

Hiểu được các nguyên tắc và tham số này là rất quan trọng để thiết kế và giải thích các thử nghiệm sốc nhiệt độ hiệu quả.chúng tôi cung cấp một loạt các buồng sốc nhiệt độ và hướng dẫn chuyên gia để giúp bạn đảm bảo độ tin cậy của sản phẩm của bạn trong điều kiện nhiệt cực kỳLiên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để thảo luận về nhu cầu xét nghiệm cụ thể của bạn.