Test di scossa termica, spesso indicato come test di scossa a temperatura, ciclo di temperatura o test di scossa a alta e bassa temperatura,è una prova ambientale cruciale utilizzata per valutare la capacità dei materiali e dei prodotti di resistere a rapidi e estremi cambiamenti di temperaturaNoi di Dongguan Precision comprendiamo l'importanza di questi test per garantire l'affidabilità e la durata dei vostri prodotti in vari ambienti operativi.

Secondo gli standard comeGJB 150.5A-2009 3.1- eMIL-STD-810F 503.4 (2001), un rapido cambiamento della temperatura atmosferica circostante superiore a10 gradi Celsius al minutoTuttavia, è importante notare che i test di shock di temperatura effettivi spesso impiegano tassi di cambiamento ancora più gravi, spesso citati come maggiori di20°C/min, 30°C/min, 50°C/min, o anche più veloce.

Cosa causa questi rapidi cambiamenti di temperatura?

Diversi scenari reali possono portare a fluttuazioni di temperatura rapide, come evidenziato da standard comeGB/T 2423.22-2012 (Prove ambientali - Parte 2: prove - prova N: variazione di temperatura):

• Trasferimento di attrezzature tra ambienti a temperatura drasticamente diversa (ad esempio, da interno a esterno).
• Rifrescamento improvviso a causa della pioggia o dell'immersione in acqua fredda.
• Condizioni in cui si trovano le apparecchiature aeree montate all'esterno.
• Condizioni specifiche di trasporto e di stoccaggio.
• gradienti di calore generati internamente all'interno di apparecchiature alimentate.
• raffreddamento rapido dei componenti con sistemi di raffreddamento attivi.
• Processi di produzione.

La frequenza, l'entità e la durata di questi cambiamenti di temperatura sono tutti fattori critici.

Perché è importante effettuare il test di shock a temperatura?

Come indicato nelGJB 150.5A-2009 (Metodi di prova ambientali di laboratorio per attrezzature militari, parte 5: prova di shock a temperatura), questo criterio è applicato in diversi contesti:

• Simulazione dell'ambiente normale:Valutare le apparecchiature destinate ad essere utilizzate in aree in cui è probabile che si verifichino rapidi cambiamenti della temperatura dell'aria.e parti interne vicine alla superficie durante le transizioni tra ambienti caldi e freddi, le rapide ascensioni a grandi altitudini, o addirittura le gocce d'aria dagli aerei.
• Screening di sicurezza e stress ambientale (ESS):Identificare potenziali problemi di sicurezza e difetti latenti nelle apparecchiature esposte a variazioni di temperatura inferiori a livelli estremi (entro i limiti di progettazione).Può anche essere utilizzato come test di screening con temperature più estreme per rivelare potenziali debolezze.

Gli effetti dello shock da temperatura:

I rapidi cambiamenti di temperatura possono avere effetti significativi e vari sulle apparecchiature, in particolare sulle parti vicine alle superfici esterne.più lento è il cambiamento di temperatura e meno pronunciato l'impattoL'imballaggio protettivo può anche mitigare questi effetti. Lo shock da temperatura può causare problemi operativi temporanei o permanenti.

A) Effetti fisici:

1. Fratturazione di contenitori di vetro e strumenti ottici.
2. La presa o lo scioglimento di parti in movimento.
3. Rottura di propellenti solidi in esplosivi.
4. Velocità di espansione o contrazione differenziale di materiali dissimili, che porta a deformazioni indotte.
5. Deformazione o rottura dei componenti.
6. Rottura dei rivestimenti superficiali.
7. Perforazione di contenitori sigillati.
8. Fallimento dell'isolamento.

B) Effetti chimici:

1. Separazione dei componenti.
2. Fallimento degli agenti chimici protettivi.

C) Effetti elettrici:

1. Modifiche dei componenti elettrici ed elettronici.
2. Guasti elettronici o meccanici dovuti a una rapida condensazione o formazione di ghiaccio.
3. Scarica elettrostatica.

Scopo della prova di scossa a temperatura:

• Sviluppo ingegneristico:Identificare i difetti di progettazione e di fabbricazione all'inizio del ciclo di vita del prodotto.
• Qualificazione e accettazione del prodotto:Per verificare la capacità di un prodotto di resistere a condizioni di shock a temperatura, fornendo dati per la finalizzazione del progetto e l'approvazione della produzione di massa.
• Screening dello stress ambientale (ESS):Per eliminare i guasti nei prodotti in età precoce.

Tipi di prove di variazione di temperatura:

Secondo le norme IEC e nazionali, esistono tre tipi principali di prove di variazione di temperatura:

1. Prova Na:Rapido cambiamento di temperatura con tempi di transizione specifici; aria come mezzo.
2. Prova Nb:Variazione di temperatura con un tasso di variazione specificato; aria come mezzo.
3. Test Nc:Rapido cambiamento di temperatura con due bagni liquidi; liquido come mezzo.

Le prove Na e Nb utilizzano l'aria come mezzo di trasferimento del calore e in genere hanno tempi di transizione più lunghi rispetto alle prove Nc,che utilizza liquidi (acqua o altri liquidi) per transizioni di temperatura molto più veloci.

Norme pertinenti:

Altre norme pertinenti includono MIL-STD-883 (Metodo 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 (Metodo 1011.1), GJB128A-97 (Metodo 1056), e varie norme interne delle aziende (ad esempio, automobilistiche).

Parametri chiave di prova:

• Temperatura ambiente di laboratorio
• Temperatura elevata
• Temperatura bassa
• Durata dell'esposizione a ciascuna temperatura estrema
• Tempo di transizione o tasso di variazione della temperatura
• Numero di cicli di prova

Tempo di stabilizzazione:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (stabilizzazione della temperatura):La temperatura dell'elemento da testare deve essere uniforme in tutte le sue parti esterne prima dell'inizio della transizione.

GB/T 2423.22-2012 7.2.1:Dopo aver collocato il campione di prova, la temperatura dell'aria deve raggiungere l'intervallo di tolleranza specificato entro il 10% della durata di esposizione.

Umidità relativa:

GB/T 2423.22-2012:Non menziona esplicitamente il controllo dell'umidità relativa.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (umidità relativa):La maggior parte delle procedure di prova non controlla l'umidità relativa, ma può influenzare in modo significativo i materiali porosi (ad esempio i materiali fibrosi) in cui l'umidità assorbita può muoversi e espandersi al congelamento.Se non specificatamente richiesto, il controllo dell'umidità non è generalmente considerato necessario per le prove di shock a temperatura secondo queste norme.

Tempo di transizione:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (Scelta del tempo di transizione):Per i metodi a due camere, se la transizione non può essere completata entro 3 minuti a causa della dimensione del campione,il tempo di transizione (t2) può essere aumentato purché non influisca sensibilmente sui risultati delle prove;, utilizzando la formula: t2 ≤ 0,05 * t3 (dove t3 è il tempo di stabilizzazione della temperatura del campione di prova).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (Tempo di transizione):Il tempo di transizione dovrebbe riflettere la durata effettiva dello shock di temperatura durante il ciclo di vita del prodotto.e qualsiasi tempo di transizione superiore a 1 minuto deve essere giustificato.

Velocità dell'aria:

GB/T 2423.22-2012:Non menziona esplicitamente la velocità dell'aria nella versione attuale (le versioni precedenti potrebbero aver specificato ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (Velocità dell'aria):La velocità dell'aria attorno all'oggetto di prova nella camera di prova non deve superare 1,7 m/s.a meno che una velocità diversa non sia giustificata dall'ambiente della piattaforma dell'apparecchiatura e specificata nelle condizioni di prova.

Montaggio e installazione dell'oggetto di prova:

L'elemento di prova deve essere montato in modo da simulare il più possibile le condizioni di utilizzo effettive, con le connessioni necessarie per gli strumenti di prova.

1. Assicurare l'accessibilità di tappi, coperture e punti di prova per valutare l'efficacia del dispositivo di protezione.
2. Sostituzione delle normali connessioni elettriche e meccaniche non utilizzate durante la prova con connessioni simulate per il realismo della prova.
3. La prova delle singole unità funzionali separatamente se l'elemento comprende più unità indipendenti.mantenere una distanza minima di 15 cm tra le unità e le pareti della camera per garantire una corretta circolazione dell'aria.
4. Proteggere l'oggetto di prova da contaminanti ambientali irrilevanti.

GB/T 2423.22-2012 7.2.2 (Montaggio o supporto dei campioni di prova):Se non diversamente specificato, le strutture di montaggio o di supporto devono avere una bassa conduttività termica per garantire l'isolamento efficace del campione di prova.devono essere posizionati in modo da consentire la libera circolazione dell'aria tra loro e le superfici della camera.

Determinazione del numero di cicli di prova:

Il ciclo di temperatura induce lo stress meccanico nell'elemento di prova, con una tensione interna che aumenta con il numero di cicli.

$N(\Delta T{)}^k=Constunt$

Dove:

• N = numero di cicli di temperatura
• ΔT = variazione di temperatura (differenza tra alte e basse temperature)
• k = Esponente (dipendente dal meccanismo di guasto)

Questo è talvolta indicato come la formula di Coffin-Manson e può essere riscritto per stimare il numero di cicli di prova (Nf2) necessari per simulare una vita utile desiderata (Nf1):

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

Dove:

• Nf1 = numero di cicli fino al guasto (durata effettiva di esercizio)
• Nf2 = numero di cicli fino al guasto (prova)
• ΔT1 = variazione di temperatura (ambiente di esercizio effettivo)
• ΔT2 = variazione di temperatura (condizioni di prova)
• k = 2 per i metalli che subiscono deformazione plastica sotto carico ciclico, 4 per le parti prevalentemente di plastica.

Esempio di calcolo:

Per un gruppo di supporti per pompe ad olio con una durata di servizio desiderata di 10 anni (2 avvio a freddo al giorno):

• Nf1 = 10 anni * 365 giorni/anno * 2 cicli/giorno = 7300 cicli
• ΔT1 = 50°C - 0°C = 50°C (intervallo di temperatura di esercizio effettivo)
• ΔT2 = 80°C - (-40°C) = 120°C (intervallo di temperatura di prova)
• k = 4 (supponendo componenti prevalentemente di plastica)

$N{f}^2=7300(50/$120- Sì.)4≈220cicli

Pertanto, circa 220 cicli di scossa di temperatura in determinate condizioni di prova possono simulare 10 anni di vita effettiva.

La comprensione di questi principi e parametri è fondamentale per progettare ed interpretare efficacemente i test di shock a temperatura.Forniamo una gamma di camere di scossa a temperatura e consulenza di esperti per aiutarvi a garantire l'affidabilità dei vostri prodotti in condizioni termiche estremeContattaci oggi per discutere le tue esigenze specifiche di test.