Badanie wstrząsowe termiczne, często określane jako badanie wstrząsowe temperatury, cykle temperatury lub badanie wstrząsowe wysokiej i niskiej temperatury,jest kluczowym badaniem środowiskowym wykorzystywanym do oceny zdolności materiałów i produktów do wytrzymania szybkich i ekstremalnych zmian temperaturyW Dongguan Precision rozumiemy znaczenie tych testów w zapewnieniu niezawodności i trwałości produktów w różnych środowiskach operacyjnych.

Zgodnie ze standardamiGJB 150.5A-2009 3.1a takżeWymagania w zakresie bezpieczeństwa, szybka zmiana temperatury otoczenia atmosferycznego przekraczająca10 stopni Celsjusza na minutęJednakże ważne jest, aby zauważyć, że rzeczywiste testy szoku temperatury często wykorzystują jeszcze bardziej poważne tempo zmian, często cytowane jako większe niż20°C/min, 30°C/min, 50°C/min, lub nawet szybciej.

Co powoduje takie gwałtowne zmiany temperatury?

Różne rzeczywiste scenariusze mogą prowadzić do gwałtownych wahania temperatury, co wskazują normy takie jak:GB/T 2423.22-2012 (Próby środowiskowe - Część 2: Badania - Badanie N: zmiana temperatury):

• Przeniesienie sprzętu między drastycznie różnymi środowiskami o różnych temperaturach (np. w pomieszczeniach wewnętrznych i na zewnątrz).
• Nagłe ochłodzenie z powodu deszczu lub zanurzenia w zimnej wodzie.
• Warunki występowania zewnętrznie zamontowanego sprzętu lotniczego.
• Szczegółowe warunki transportu i przechowywania.
• Gradienty ciepła wytwarzane wewnętrznie w wyposażeniu napędzanym energią.
• Szybkie chłodzenie komponentów za pomocą systemów chłodzenia aktywnego.
• Procesy produkcyjne.

Częstotliwość, wielkość i czas trwania tych zmian temperatury są kluczowymi czynnikami.

Dlaczego ważne jest badanie temperatury w wyniku wstrząsu?

Jak opisano wGJB 150.5A-2009 (Metody badań środowiskowych w laboratoriach sprzętu wojskowego, część 5: badanie temperatury wstrząsowej), test ten stosuje się w kilku kontekstach:

• Symulacja normalnego środowiska:Ocena urządzeń przeznaczonych do użytku w obszarach, w których prawdopodobne są szybkie zmiany temperatury powietrza.i części wewnętrznych w pobliżu powierzchni podczas przejścia pomiędzy ciepłym i zimnym środowiskiem, szybkie wznoszenia się na duże wysokości, a nawet zrzuty z samolotów.
• Badanie bezpieczeństwa i środowiskowego stresu (ESS):W celu zidentyfikowania potencjalnych problemów bezpieczeństwa i ukrytych wad w sprzęcie narażonym na zmiany temperatury poniżej ekstremalnych poziomów (w granicach dopuszczalnych).Może być również stosowany jako test przesiewowy przy bardziej ekstremalnych temperaturach w celu wykrycia potencjalnych słabości..

Wpływ szoku temperatury:

Szybkie zmiany temperatury mogą mieć znaczący i zróżnicowany wpływ na urządzenia, zwłaszcza na części znajdujące się w pobliżu powierzchni zewnętrznych.Im wolniejsza zmiana temperatury, tym mniej wyraźny wpływ. Opakowania ochronne mogą również łagodzić te skutki. Wstrząs temperatury może powodować tymczasowe lub trwałe zakłócenia działania. Przykłady potencjalnych problemów obejmują:

A) Skutki fizyczne:

1. Pęknięcie pojemników szklanych i instrumentów optycznych.
2. Utrzymanie lub rozluźnianie ruchomych części.
3. Pęknięcie paliw stałych w materiałach wybuchowych
4. Różnice w szybkości rozszerzania lub kurczania różnych materiałów, prowadzące do wywołanego naprężenia.
5. Deformacja lub pęknięcie części.
6. Pękanie powłok powierzchniowych.
7. Wyciek zamkniętych obudow.
8. Uszkodzenie izolacji.

B) Skutki chemiczne:

1. Oddzielenie komponentów.
2. Niewydolność środków ochronnych chemicznych.

C) Efekty elektryczne:

1. Zmiany elementów elektrycznych i elektronicznych.
2. Uszkodzenia elektroniczne lub mechaniczne spowodowane szybkim kondensatem lub tworzeniem mrozu.
3. Rozładowanie elektrostatyczne.

Celem badań wstrząsowych w temperaturze:

• Rozwój inżynierii:Zidentyfikowanie wad projektowych i produkcyjnych na wczesnym etapie cyklu życia produktu.
• Kwalifikacja i akceptacja produktu:Weryfikacja zdolności produktu do wytrzymania w warunkach wstrząsu temperatury, dostarczanie danych do finalizacji projektu i zatwierdzenia produkcji masowej.
• Badanie środowiskowe nacisku (ESS):Wyeliminowanie wczesnych awarii w produktach.

Rodzaje badań zmian temperatury:

Zgodnie z normami IEC i krajowymi istnieją trzy główne rodzaje badań zmian temperatury:

1. Badanie Na:Szybka zmiana temperatury z określonymi czasami przejściowymi; powietrze jako medium.
2. Badanie Nb:Zmiana temperatury z określoną szybkością zmiany; powietrze jako medium.
3. Badanie Nc:Szybka zmiana temperatury przy użyciu dwóch płynnych kąpieli; płyn jako medium.

Badania Na i Nb wykorzystują powietrze jako medium przenoszenia ciepła i zazwyczaj mają dłuższy czas przejścia w porównaniu z badaniem Nc,który wykorzystuje cieczy (wodę lub inne cieczy) do znacznie szybszych przejść temperatury.

Odpowiednie normy:

Inne odpowiednie normy obejmują MIL-STD-883 (metoda 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 (metoda 1011.1), GJB128A-97 (metoda 1056) oraz różne wewnętrzne normy przedsiębiorstw (np. motoryzacyjne).

Kluczowe parametry badań:

• Temperatura otoczenia laboratoryjnego
• Wysoka temperatura
• Niska temperatura
• Długość ekspozycji przy każdej temperaturze ekstremalnej
• Czas przejściowy lub szybkość zmiany temperatury
• Liczba cykli badań

Czas stabilizacji:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (stabilizacja temperatury):Temperatura przedmiotu badawczego powinna być równomierna w całej jego zewnętrznej części przed rozpoczęciem przejścia.

GB/T 2423.22-2012 7.2.1:Po umieszczeniu próbki testowej temperatura powietrza powinna osiągnąć określony zakres tolerancji w ciągu 10% czasu ekspozycji.

Względna wilgotność:

GB/T 2423.22-2012:Nie wspomina wyraźnie o kontroli wilgotności względnej.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (np. wilgotność względna):Większość procedur badawczych nie kontroluje wilgotności względnej, ale może znacząco wpływać na materiały porowe (np. materiały włókniste), w których wchłaniana wilgoć może się poruszać i rozszerzać podczas zamarzania.O ile nie jest to wymagane, kontrola wilgotności nie jest ogólnie uznawana za konieczną do badań wstrząsowych temperatury zgodnie z tymi normami.

Czas przejściowy:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (Wybór czasu przejściowego):W przypadku metod dwukomorowych, jeżeli przejście nie może zostać zakończone w ciągu 3 minut ze względu na wielkość próbki,czas przejściowy (t2) można zwiększyć, o ile nie wpływa to w sposób zauważalny na wyniki badań;, przy użyciu wzoru: t2 ≤ 0,05 * t3 (gdzie t3 jest czasem stabilizacji temperatury próbki testowej).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (czas przejściowy):Czas przejściowy powinien odzwierciedlać rzeczywisty czas wstrząsu temperatury doświadczonego w trakcie cyklu życia produktu.i każdy czas przejściowy dłuższy niż 1 minuta powinien być uzasadniony.

Prędkość powietrza:

GB/T 2423.22-2012:Nie wspomina wyraźnie prędkości powietrza w obecnej wersji (starsze wersje mogły określać ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (prędkość powietrza):Prędkość powietrza wokół przedmiotu badawczego w komorze badawczej nie powinna przekraczać 1,7 m/s,o ile inne prędkości nie są uzasadnione środowiskiem platformy wyposażenia i określone w warunkach badania.

Montowanie i konfiguracja przedmiotu testowego:

Element badawczy powinien być zamontowany tak, aby możliwie jak najdokładniej symulować jego rzeczywiste warunki użytkowania, z niezbędnymi połączeniami dla przyrządów badawczych.

1. Zapewnienie dostępności wtyczek, osłon i punktów badawczych do oceny skuteczności urządzenia ochronnego.
2. Zastąpienie normalnych połączeń elektrycznych i mechanicznych nieużywanych podczas badania połączeniami symulowanymi w celu zapewnienia realistyczności badania.
3. Badanie poszczególnych jednostek funkcjonalnych oddzielnie, jeżeli element składa się z wielu niezależnych jednostek.utrzymywać minimalną odległość 15 cm między jednostkami a ścianami komory w celu zapewnienia prawidłowej cyrkulacji powietrza,.
4. Ochrona przedmiotu testowego przed nieistotnymi zanieczyszczeniami środowiskowymi.

GB/T 2423.22-2012 7.2.2 (Umocowanie lub wsparcie próbek):Jeżeli nie określono inaczej, konstrukcje montażowe lub nośne powinny mieć niską przewodność cieplną, aby zapewnić skuteczną izolację próbki testowej.powinny być umieszczone tak, aby umożliwić swobodny przepływ powietrza między nimi a powierzchniami komory.

Określenie liczby cykli badań:

Cykl temperatury wywołuje naprężenie mechaniczne w badanym przedmiocie, przy czym naprężenie wewnętrzne wzrasta wraz z liczbą cykli.

$N(\Delta T{)}^k=Const/t$

Gdzie:

• N = liczba cykli temperatury
• ΔT = zmiana temperatury (różnica między wysokimi a niskimi temperaturami)
• k = Wskaźnik (w zależności od mechanizmu awarii)

Jest to czasami określane jako formuła Coffina-Mansona i można ją przepisać w celu oszacowania liczby cykli badawczych (Nf2) potrzebnych do symulacji pożądanej długości użytkowania (Nf1):

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

Gdzie:

• Nf1 = liczba cykli do awarii (rzeczywisty okres eksploatacji)
• Nf2 = liczba cykli do awarii (badanie)
• ΔT1 = zmiana temperatury (rzeczywiste środowisko eksploatacyjne)
• ΔT2 = zmiana temperatury (warunki badania)
• k = 2 dla metali poddawanych deformacji plastycznej pod obciążeniem cyklicznym, 4 dla części głównie z tworzyw sztucznych.

Przykład obliczeń:

W przypadku zespołu uchwytów pompy olejowej o pożądanej długości użytkowania 10 lat (2 uruchomienia na zimno dziennie):

• Nf1 = 10 lat * 365 dni/rok * 2 cykle/dzień = 7300 cykli
• ΔT1 = 50°C - 0°C = 50°C (rzeczywisty zakres temperatury roboczej)
• ΔT2 = 80°C - (-40°C) = 120°C (zakres temperatury badania)
• k = 4 (założywszy, że komponenty są głównie z tworzyw sztucznych)

$N{f}^2=7300(50/$120- Nie.)4≈220cykle

W związku z tym około 220 cykli wstrząsów temperatury w podanych warunkach badań może symulować 10 lat rzeczywistej żywotności.

Zrozumienie tych zasad i parametrów ma kluczowe znaczenie dla efektywnego projektowania i interpretacji testów wstrząsowych temperatury.Zapewniamy szereg komór uderzeniowych o wysokiej temperaturze i eksperckie wskazówki, które pomogą Ci zapewnić niezawodność produktów w ekstremalnych warunkach termicznychSkontaktuj się z nami, aby omówić Twoje potrzeby.