試驗丨溫度沖擊試驗應用概述
更新時(shí)間：2022-05-19 點(diǎn)擊次數：1258
溫度沖擊試驗是考核設備在經(jīng)受周?chē)髿猸h(huán)境的極速變化時(shí)，設備外觀(guān)、設備電性能等是否會(huì )遭受影響，或者失效的過(guò)程。本試驗應用于裝備周?chē)赡軙?huì )發(fā)生溫度急劇變化的情況。用來(lái)評價(jià)溫度的急劇變化對裝備內部的器件、結構以及外觀(guān)等造成的影響。典型情況如下：2) 將裝備從地面的高溫環(huán)境快速升到高空的低溫環(huán)境。3) 將裝備從處在高空和低溫條件下熱的飛機防護殼體內向外空投。
1. 暴露條件
應依據裝備在實(shí)際應用過(guò)程中所處的地理位置情況、現場(chǎng)數據等確定試驗溫度，也可根據其最的非工作溫度要求確定試驗溫度。GJB 150中規定了高低溫試驗溫度分別為70℃、-55℃。而GJB 150A中則建議使用能夠反應裝備實(shí)際應用地域的溫度情況，不只僅限于一個(gè)特定的極值范圍。高溫：選用裝備實(shí)際應用的工作和貯存地理區內可能會(huì )出現的高溫。選實(shí)測值，若沒(méi)有實(shí)測值，則選用其地面高溫極值條件。低溫：選用飛機在空中飛行工作期間的低溫度(受裝備周?chē)h(huán)境條件、飛行條件和機上環(huán)境控制系統的性能的影響)。選實(shí)測值，若沒(méi)有實(shí)測值，則選用高空低溫。
2. 高低溫持續時(shí)間
本試驗的目的是確定快速的溫度變化對裝備的影響，因此，試件暴露于極值溫度的持續時(shí)間應為裝備的實(shí)際工作時(shí)間或溫度穩定的時(shí)間。GJB 150中規定持續時(shí)間一般為1h，或者是溫度達到穩定的時(shí)間，當溫度穩定的時(shí)間超過(guò)1h，則使用溫度穩定時(shí)間。試驗持續時(shí)間（沖擊次數）的確定，應根據裝備實(shí)際應用過(guò)程中遇到的情況來(lái)確定。因此可以分為如下幾種情況的沖擊試驗，見(jiàn)圖1～圖3：1）基于恒定極值溫度的單方向溫度沖擊，對暴露于單方向溫度沖擊可能性很小的設備，在每種相應的條件下至少進(jìn)行一次沖擊；2）基于恒定極值溫度的單循環(huán)沖擊，對暴露于溫度沖擊環(huán)境可能僅為一次的設備；3）基于恒定極值溫度的多循環(huán)沖擊，當預計設備更頻繁的暴露于沖擊環(huán)境時(shí)，幾乎沒(méi)有可用的數據可用于證實(shí)具體的沖擊次數。
3.轉換時(shí)間
GJB 150中要求高低溫極值之間的轉換時(shí)間不大于5min；而GJB 150A中要求轉換時(shí)間盡可能短，沒(méi)有合理理由，轉換時(shí)間要求不大于1min，以達到最大的溫度沖擊效果。有時(shí)因試件尺寸等原因而必須使用運送設備來(lái)完成轉移，轉換時(shí)間可能超過(guò)1min，當轉換時(shí)間超過(guò)1min時(shí)，應說(shuō)明超過(guò)的時(shí)間的合理性。
4.溫度變化速率
GJB 150中規定，對于溫度沖擊試驗，要求產(chǎn)品在高低溫箱之間快速轉換，轉換時(shí)間小于等于5min；而GJB 150A中則要求溫度變化速率小于3℃/min。按照溫度沖擊試驗的基本要求及實(shí)施過(guò)程，實(shí)驗室常見(jiàn)的幾種溫度沖擊試驗設備包括：1）使用兩獨立的高、低溫試驗箱（圖4）建立并保持試驗條件，通過(guò)試件的轉運達到溫度沖擊的過(guò)程；2）一臺立的雙室試驗箱（圖5），試驗箱內分為高溫區和低溫區，可將樣件放入高溫區內，分別調整試驗箱高溫區和低溫區的溫度，通過(guò)吊籃實(shí)現樣件在高溫區和低溫區之間的轉換；3）樣件不移動(dòng)的單室試驗箱（圖6），將樣件擺放在一個(gè)固定的溫度場(chǎng)內，試驗箱內包含兩個(gè)獨立的高、低溫蓄能區，通過(guò)兩個(gè)獨立的進(jìn)氣、抽氣的氣動(dòng)活門(mén)調節試驗箱內的溫場(chǎng)。溫度沖擊試驗的過(guò)程中容易出現的問(wèn)題
相對濕度在大部分試驗中都需要控制。但是溫度沖擊試驗過(guò)程中，由于相對濕度可能會(huì )對某些多孔滲水材料有影響，滲入的濕氣可能在裝備內部發(fā)生移動(dòng)甚至膨脹。部分試驗箱通過(guò)箱內的濕度傳感器或加入液氮來(lái)控制相對濕度。除專(zhuān)門(mén)提出要求外，否則不比考慮控制相對濕度。試驗設備在完成轉換后重新達到溫度穩定的時(shí)間
GJB 150中要求試驗設備在完成轉換后重新達到溫度穩定的時(shí)間，為轉換后試驗設備應不超過(guò)試驗溫度保持時(shí)間的10%，而GJB150A中要求為轉換后試驗設備應不超過(guò)5min。試驗人員在試驗過(guò)程中容易將此時(shí)間誤認為溫度轉換的時(shí)間，轉換的時(shí)間實(shí)際是要求樣件在此時(shí)間內達到了一次溫度沖擊的過(guò)程。而若樣件內部包含溫度滯后性較大的器件，在樣件進(jìn)行溫度沖擊的轉換后，樣件本身帶有很大的熱容量，會(huì )影響試驗箱內溫度的穩定過(guò)程及時(shí)間，那么就需要設備具有一定的能力在規定的時(shí)間內達到溫度穩定。若存在多個(gè)此類(lèi)型的樣件同時(shí)進(jìn)行試驗，樣件表面的溫度對試驗箱的影響更大，溫度更不容易達到穩定，即溫度穩定的時(shí)間更長(cháng)，因此不建議在同一臺試驗設備內同時(shí)進(jìn)行試驗，應單獨進(jìn)行，以減少設備溫度穩定的時(shí)間，保證試驗能夠按照標準要求準確完成。
1. GJB 150中試驗方向的選擇
溫度沖擊試驗方向的選擇在標準中有不同的解析方式，GJB 150中規定裝備在常溫狀態(tài)下放入高溫試驗箱，再轉入低溫試驗箱，進(jìn)行三個(gè)循環(huán)后裝備處于低溫試驗箱內。若此時(shí)將裝備從低溫試驗箱內轉出，裝備本身的低溫狀態(tài)至于常溫狀態(tài)下，可能會(huì )使裝備內表面產(chǎn)生冷凝水，造成裝備的性能損壞。為避免此類(lèi)現象的發(fā)生，就需要將裝備放置在50℃左右的高溫試驗箱中進(jìn)行烘干處理，待裝備的冷凝水消除后再恢復至常溫待溫度穩定后再進(jìn)行性能測試。但此操作過(guò)程增加烘干處理無(wú)形中增加了裝備的試驗周期，因此建議裝備實(shí)際試驗過(guò)程中先放入低溫試驗箱進(jìn)行試驗，那么試驗將會(huì )在高溫試驗箱結束， 可直接恢復至常溫進(jìn)行測試，縮短了裝備的試驗周期。
2.GJB 150A中試驗方向的選擇
GJB 150A標準中程序Ⅰ和程序Ⅱ人為的規定從低溫開(kāi)始，但若更為接近實(shí)際的話(huà)，也可從高溫開(kāi)始。試驗曲線(xiàn)見(jiàn)圖7。標準中要求先將試件放入試驗箱，以不超過(guò)3℃/min的速率將箱內空氣溫度調節到技術(shù)文件中的低溫極值（圖中的a），保持此溫度至技術(shù)文件中規定的時(shí)間（圖中的a～b）；然后在1min之內（圖中的b～c）將試件轉移到溫度為T(mén)2的大氣環(huán)境中，以產(chǎn)生技術(shù)文件中規定的溫度沖擊，并按技術(shù)文件的規定保持此溫度（圖中的c～e）；此為基于恒定極值溫度的單方向溫度沖擊，若技術(shù)文件有要求，在可行的范圍內評價(jià)溫度沖擊對試件的影響；若要求反方向進(jìn)行其他循環(huán)，則在1min之內將試件轉換到T1環(huán)境中（圖中的e～f），并按技術(shù)文件要求達到穩定（圖中的f～g），至此為基于恒定極值溫度的單循環(huán)沖擊，必要時(shí)可評價(jià)溫度沖擊的影響，然后繼續試驗；若要求做基于恒定極值溫度的多循環(huán)沖擊，則需要重復進(jìn)行b～g的整個(gè)循環(huán)過(guò)程，以致完成技術(shù)文件的循環(huán)次數要求。循環(huán)結束后，則將試件以不大于3℃/min的溫度變化速率返回到標準大氣條件。由上述試驗過(guò)程可見(jiàn)，標準中的試驗從T1環(huán)境1min之內轉換到T2環(huán)境開(kāi)始，至返回至T1環(huán)境保持規定的時(shí)間為一個(gè)循環(huán)過(guò)程（圖2中b～g）。試驗開(kāi)始時(shí)試件從標準環(huán)境降溫至T1環(huán)境溫度，在T1環(huán)境下保持此溫度至技術(shù)文件中規定的時(shí)間。此過(guò)程為試驗的預處理階段，因此若試驗從低溫段開(kāi)始，則試驗結束在低溫段；若試驗從高溫段開(kāi)始，則試驗結束在高溫段。為防止試件在試驗結束后表面產(chǎn)品凝露，需要增加烘干恢復的過(guò)程，同時(shí)增加了試驗周期，建議試驗從高溫段開(kāi)始。不同類(lèi)型溫度沖擊試驗設備在試驗的過(guò)程中容易出現的問(wèn)題
使用兩獨立的高、低溫試驗箱建立并保持試驗條件，通過(guò)試件的轉運達到溫度沖擊的過(guò)程。此方法在試驗過(guò)程中要求兩臺試驗箱之間的距離盡量短，以實(shí)現在規定的時(shí)間內溫度沖擊的過(guò)程；并且要求兩個(gè)獨立的試驗箱放入樣件后重新達到穩定的時(shí)間能滿(mǎn)足標準的要求。使用一獨立的雙室試驗箱進(jìn)行試驗，分別對兩個(gè)箱室進(jìn)行高、低溫的控制，在試驗的過(guò)程中需要防止樣件在兩個(gè)箱室之間轉換的過(guò)程中，不應出現樣件移動(dòng)導致樣件外觀(guān)受損影響試驗結果的問(wèn)題發(fā)生。通過(guò)拉籃實(shí)現轉換的過(guò)程是否完整，即樣件是否*轉換至高溫箱室或低溫箱室。還應注意兩個(gè)箱室分別溫度控制的范圍是否滿(mǎn)足標準的要求，例如GJB150A要求樣件從室溫升至或降至初始溫度，試驗結束后由低溫或高溫恢復至室溫。以及若低溫結束需要對樣件進(jìn)行烘干處理如何實(shí)現的過(guò)程。不作高低溫分區的單室試驗箱，將樣件擺放在一個(gè)固定的溫度場(chǎng)內，試驗箱內包含兩個(gè)獨立的高、低溫蓄能區，通過(guò)兩個(gè)獨立的進(jìn)氣、抽氣的氣動(dòng)活門(mén)調節試驗箱內的溫場(chǎng)。該類(lèi)型設備在試驗過(guò)程中需要將原試驗箱內的溫度經(jīng)過(guò)抽氣活門(mén)抽走，再打開(kāi)另外一個(gè)蓄能區的活門(mén)將空氣放進(jìn)去，此過(guò)程容易造成溫場(chǎng)內溫度穩定的時(shí)間不能滿(mǎn)足要求。但此類(lèi)型設備由于樣件是固定不動(dòng)的，所以較適用于過(guò)程中需要測試的樣件的試驗。通過(guò)以上內容可以得知，溫度沖擊試驗的試驗條件是由樣件所處的真實(shí)環(huán)境因素決定的，試驗設備的選取不但要考慮是否滿(mǎn)足具體的技術(shù)條件指標，還應考慮試驗的過(guò)程是否會(huì )加劇樣件的試驗過(guò)程及對樣件產(chǎn)生的影響。而沖擊方向的確定須由設計人員考慮，從試驗周期考慮建議試驗從高溫段開(kāi)始，則高溫段結束。在技術(shù)文件無(wú)明確要求的情況下，實(shí)驗室在實(shí)際過(guò)程中可依據樣件的實(shí)際情況選用合適的試驗設備，確定試驗的持續時(shí)間、沖擊次數及試驗方法。
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