温度冲击试验和温度循环试验都是环境可靠性试验的一种,验证产品在温度变化中质量和稳定性情况。同样对于温度变化的测试,两者不同点又在哪里呢?
1
温度冲击试验
温度冲击试验是使用比在实际环境中更短的时间,对试验样品进行加速试验,以考察其失效机理,同时须注意避免其它应力原因引起的失效机理。
引起温度冲击的原因有:回流焊、干燥、再加工及修理等制造、修理工艺中引起剧烈温度变化的因素。
温度冲击试验应用于产品测试的典型情况如下:
1) 产品在高温和低温之间的转换;
2) 将产品从地面的高温环境快速升到高空的低温环境;
3) 将产品从处在高空和低温条件下的飞机防护壳体由内向外空投。
那么,进行温度冲击试验有哪些重要因素呢?
1. 暴露条件
依据产品在实际应用过程中,所处的地理位置情况、现场数据等确定试验温度,也可根据其最极端的非工作温度要求来确定试验温度。
2. 高低温持续时间
试验持续时间(冲击次数)的确定,应根据产品实际应用过程中遇到的情况来确定。因此,有以下几种情况的冲击试验:
1)根据恒定极值温度的单方向温度冲击,针对暴露于单方向温度冲击可能性很小的产品,在每种相应条件下进行至少一次冲击;
2)根据恒定极值温度的单循环冲击,针对暴露于温度冲击环境可能仅为一次的设备;
3)根据恒定极值温度的多循环冲击,当预测产品更频繁地暴露于冲击环境时,几乎没有用于证实具体冲击次数的可用数据。
图1-恒定极值温度的单方向温度冲击
图2 -恒定极值温度的单循环冲击
图3-恒定极值温度的多循环冲击
3. 转换时间
GJB 150中要求高低温极值之间的转换时间不大于5min;而GJB 150A中要求转换时间不大于1min,以达到最大的温度冲击效果。当转换时间超过1min时,应说明超时的合理性。
4. 温度变化速率
具体体现在升温/降温速率不低于30℃/分钟。温度变化范围很大,同时试验严酷度还随着温度变化率的增加而增加。
2
温度循环试验
温度循环试验,就是将试验样品曝露于预设温度和湿度交替的试验环境中,评估样品经温度、湿度环境循环或储存后之功能特性变化,也常被称为热循环试验或高低温循环试验。ESS是主要适用于产品研制阶段及生产阶段的可靠性筛选试验。
为避开温度冲击影响,试验时的温度变化率必须小于20℃/分钟。同时为达到蠕变及疲劳损伤的效果,推荐试验温度循环为25℃~100℃,或也可基于产品的用途使用0℃~100℃的循环试验,曝露时间为各15分钟。
温度循环的技术指标包括:高温温度、高温保持时间、下降速率、低温温度、低温保持时间、上升速率、循环次数。试验的严苛程度取决于高/低温、湿度和曝露持续时间。
测试参考标准有 : GB/T 2423.34-2012、IEC 60068-2-38:2009、JESD22-A104F:2020等。
图4-常见温循试验曲线图
3
两者区别
温度冲击试验与温度循环试验的差异主要是应力负荷机理不同。温度冲击试验主要考察由于蠕变及疲劳损伤引起的失效,而温度循环主要考察由于剪切疲劳引起的失效。
温度冲击试验容许使用二槽式试验装置,温度循环试验使用单槽式试验装置。在二槽式箱体内,温度变化率要大于50℃/分钟。
综上,温度冲击的关键在于冲击,这是与温度循环最大的区别,而不在于温度变化率。温度循环是从某个温度逐渐变化到某个温度,中间的每个温度点都会经历。
温度冲击会突然跳过中间的某些温度点进行温度变化,这就要求温度冲击一定要在不同的温区进行变化,从这一点来上讲两箱式温度冲击箱更符合温度冲击试验的要求。