GB 2424.13溫度變化試驗導(dǎo)則，溫濕度循環(huán)試驗箱標準！

1 引言
溫濕度循環(huán)試驗箱標準導(dǎo)則推薦給有關(guān)設(shè)計和試驗人員在應(yīng)用溫度變化試驗規(guī)范時提供指導(dǎo)。溫度變化試驗的目的在于確定溫度變化或連續(xù)溫度變化對試驗樣品的影響。
本導(dǎo)則不適用于僅僅是考核高溫和低溫的影響作用。對這些作用,要使用高溫或低溫試驗。溫度變化試驗的作用決定于;
溫變條件試驗的高溫和低溫溫度值;
—-試驗樣品保持在這些溫度條件中的試驗時間;–由高到低(或由低到高)溫度間的變化速率;
條件試驗的循環(huán)次數(shù);
一–試驗樣品輸人或輸出的總熱量。

溫濕度循環(huán)試驗箱現(xiàn)場的溫度變化情況：
溫度逐漸變化情況在貯存、運輸或不工作狀態(tài)時,產(chǎn)品(設(shè)備或裝置)內(nèi)部的元件,所受到的外界環(huán)境溫度變化的影響要比其外表面的零部件慢些。內(nèi)部元器件所受到的溫度變化是逐漸變化的.
溫度迅速變化的情況:
(1)當產(chǎn)品從溫暖的室內(nèi)環(huán)境中搬到寒冷的室外環(huán)境或者是相反情況的時候.
(2)當戶外產(chǎn)品或經(jīng)強烈太陽輻射后,受到突然的雨淋或浸泡在冷水里突然冷卻時.
(3)裝在飛機上非密封艙中的產(chǎn)品,在飛機迅速升高或下降時.
(4)在某些運輸和儲存過程中.
(5)在某些使用過程中,如設(shè)備開動后,當內(nèi)部有高溫度變化梯度的發(fā)熱(如電阻器)或冷卻(如人工冷卻驗裝置)元件時,該元件或其鄰近的產(chǎn)品就會因輻射影響而受到溫度迅速變化的應(yīng)力.
(6)在某些生產(chǎn)過程中也會產(chǎn)生迅速的溫度變化。
溫度變化嚴酷程度除決定于溫度變化速度外,尚有溫度變化幅度、循環(huán)次數(shù)及其時間間隔等參數(shù).
當高溫和低溫之間的交換時間愈小時,試驗樣品所受的熱應(yīng)力愈大。當交換時間為二、三分鐘時,小件試驗樣品由于各部分溫度易于均衡,故其所受之熱應(yīng)力要比大件試驗樣品小得多。
溫度變化時試驗樣品所受的熱應(yīng)力,是同該試驗樣品在運輸時從某一極值溫度大氣中,于數(shù)分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換到另-極值溫度大氣中有關(guān)。
在某一環(huán)境溫度下， 試驗的溫升或溫降對元件或零部件和對設(shè)備或裝置的影響是不盡相同的。由低溫環(huán)境轉(zhuǎn)換到高溫環(huán)境時,在產(chǎn)品或元件上出現(xiàn)露或霜，會引起某些附加的應(yīng)力. 在不希望有這些額外應(yīng)力的地方,必須適當?shù)乜刂聘邷丨h(huán)境中的濕度，以減少其影響。

溫度變化試驗的設(shè)計
(1)在設(shè)計溫變試驗時,必須確定高溫溫度和低溫溫度值,這可采用有關(guān)產(chǎn)品使用環(huán)境條件標準,或有關(guān)產(chǎn)品標準中規(guī)定的溫度變化值指標，
高溫和低溫溫度是指試驗樣品的周圍環(huán)境溫度的高檔溫度和低檔溫度,這些溫度大多數(shù)試驗樣品將會達到,只是時間稍為滯后一些.在某些情況,如戶外產(chǎn)品受太陽輻射的影響,其高溫值會大于環(huán)境溫度的上限值.因此這些溫度變化值是試驗樣品使用中短時間內(nèi)會遇到的溫度變化值。
(2)規(guī)定從一種溫度到另一種溫度轉(zhuǎn)換的時間 ,若用一箱法試驗時 ,則應(yīng)確定升溫或降溫的速率.這一試驗是加速了的，其變化速率要較實際的快一些。
(3)規(guī)定兩種溫度下的暴露時間.
(4)從室溫到低溫,經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換,再到高溫,而后又回到室溫的這一過程叫做一 一個試驗循環(huán).(5)確定試驗循環(huán)的次數(shù)時,在給定時間內(nèi)試驗的溫度變化次數(shù)是比實際上遇到的次數(shù)要多.

試驗的目的和試驗方法的選擇
溫度變化試驗不作為精確地模擬現(xiàn)場條件的試驗。溫度變化試驗的目的是給予試驗樣品應(yīng)力,以便確定它們的設(shè)計或制造是否正確。
在下列情況,推薦進行溫度變化試驗,
評定溫度變化期間的電氣性能,用試驗Nb。3.2.1.2 評定溫度變化期間的機械性能,用試驗Nb。
評定在規(guī)定的溫度急劇變化次數(shù)后的電氣性能,用試驗Na或試驗Nc。
評定機械部件和材料以及材料組合耐溫度急劇變化的適應(yīng)性,用試驗Na或試驗Nc.
評定部件的結(jié)構(gòu)耐人工應(yīng)力的適應(yīng)性,用試驗Na或試驗Nc。
GB/T2423中所規(guī)定的溫度變化試驗,不是用來評定在兩種極端溫度的穩(wěn)定狀態(tài)下工作時的材料常數(shù)或電氣性能的差別。

試驗方法的選用
根據(jù)對試驗樣品考核的要求選擇以下試驗方法:
(1)考核溫度變化期間的電氣性能時,用試驗Nb-具有規(guī)定溫度變化率的溫度變化試驗方法.
(2)考核溫度變化期間的機械性能時,用試驗Nb-具有規(guī)定變化率的溫度變化試驗方法。
(3)考核在規(guī)定溫度急劇變化次數(shù)后的電氣性能,用試驗Na (具有規(guī)定轉(zhuǎn)換時間的溫度變化試驗方法)或試驗Nc (溫度快速變化、兩液槽法)。
(4)考核機械部件及材料和材料組合耐抗溫度急劇變化的適應(yīng)性,用試驗Na或試驗Nc .
(5)考核部件的結(jié)構(gòu)耐抗人工應(yīng)力的適應(yīng)性,用試驗Na或試驗Nc。4暴露時間的選擇
暴露時間取決于試驗樣品(或其易受損壞部分)達到周圍空氣或液槽溫度時的熱平衡時間。故應(yīng)當根據(jù)試驗樣品的熱時間常數(shù)來選擇試樣暴露所需要的時間。由于大件試驗樣品(產(chǎn)品或設(shè)備)內(nèi)部和表面的熱時間常數(shù)可能相差很大,故以考慮最里面或蕞易受損壞部分的熱時間常數(shù)為妥。
試驗樣品的熱時間常數(shù)取決于周圍介質(zhì)(在試驗Na和Nb中是空氣,在試驗Nc中是水或,其它液體)的性質(zhì)和運動速度。因此,希望在試驗時的實際周圍環(huán)境條件中通過試驗把它測定出來。
試驗樣品在某一周圍環(huán)境溫度中的溫度變化,大致符合指數(shù)規(guī)律.如在高溫試驗時,當溫度變化幅值為D時,則試驗樣品的溫升過程如下式及下圖所示。
注: d為試驗1個質(zhì)溫度和試驗樣品溫度之差。
D為冷熱(低溫和高溫)試驗溫度之差,為TB-TA。
由_上表可知,若要試驗樣品溫度與試驗介質(zhì)溫度之差d值愈小,則需要的暴露時間也就愈長.一般取d= (0.05 ~0.02)D即可,即試驗暴露時間取(3 ~ 4)t就可以了,否則暴露時間雖然延長了較多,而試驗樣品的溫度則變化不大。

轉(zhuǎn)換時間的選擇
在兩箱法兩槽法中,如果是大件試驗樣品,若=、三分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換不了,則在對試驗結(jié)果沒有顯著影響的情況下,轉(zhuǎn)換時間可以增加為:
t2 ≤0.05 τ
式中t2為轉(zhuǎn)換時間,為試驗樣品的熱時間常數(shù)，
實際上，由于大件試驗樣品的熱時間常數(shù)較大,周圍較大的溫度變化對其內(nèi)部部件的影響是較緩慢的6溫度變化速率的選擇
在一箱法中,當箱體溫度由低溫變到高溫或由高溫變到低溫時.試驗樣品除受高溫(或低溫)溫度影響外,還受溫度的變化速率的影響。溫度變化速率的選擇應(yīng)根據(jù)試驗樣品在使用或運貯過程中實際可能遇到的情況來確定,本導(dǎo)則第3章提供了一些溫度迅速變化的實際例子 .
對于實際安裝使用于棚下的某些固定的設(shè)備,當需要模擬與溫度日變化有關(guān)的較慢的溫度變化時(通常這-變化速率大大低于10C/分鐘) , 這時雖可應(yīng)用Nb試驗方法,但溫度變化速率應(yīng)在有關(guān)標準中加以規(guī)定和說明.7應(yīng)用溫度變化試驗的注意事項
(1)應(yīng)當了解一一個試驗樣品內(nèi)部的溫度變化的情況,如溫度變化的速率取決于其所用材料的熱傳導(dǎo)特性,以及熱容量的主體分布及其尺寸的大小.在試驗樣品表面上某點的溫度變化情況,大體上是遵循指數(shù)規(guī)律.在穩(wěn)定的周圍環(huán)境溫度下，其納部某點的溫度變化情況就同樣大體上是遵循指數(shù)規(guī)律.但是當周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化時, 對大件試驗樣品來說,特別是在大件試驗樣品內(nèi)部,這種交替的指數(shù)升降會重委起來,第一階段的溫度(高溫)變化未完成,又經(jīng)歷第二階段的(如低溫)變化,這時就類似于恒定溫度下間斷_工作制時的情況,試驗樣品一會兒按指數(shù)升溫,一會兒又按指數(shù)降溫冷卻，導(dǎo)致鋸齒形的周期性的變化 ,其幅度將比所施加的試驗條件的高低溫變化幅值要小,特別是在大試驗樣品內(nèi)部將小得多(視條件試驗時間而定) . 如”下圖所示

(2)在溫度變化試驗時,應(yīng)當考慮試驗樣品和試驗箱(室J或液槽間的熱傳輸?shù)臋C理。這可從低溫和高溫試驗導(dǎo)則中得到指導(dǎo).對于試驗樣品周圍的冷卻或熱介質(zhì)是流動的流體時,其散熱或吸熱效率是大不一樣的,靜止的空或液體的換熱效率是低的,而高速運動的空或液體將大大提高熱交換的效率.

(3)用水作試驗介質(zhì)的兩水槽法(試驗Nc)，只應(yīng)當用于密封的及對水不敏感的試驗樣品.對水侵入后會導(dǎo)致性能惡化的試驗樣品則應(yīng)當采用其它液體(如油等)來進行試驗。
在設(shè)計用其它液體進行試驗時,應(yīng)考慮這種液體的傳熱特性與水的差異.8再現(xiàn)性
條件試驗程序?qū)υ囼灥脑佻F(xiàn)性有一定的影響 ,如條件試驗前的溫度,以及先進行高溫試驗還是低溫試驗。試驗參數(shù)的精確程度對試驗結(jié)果的再現(xiàn)性有重大的影響,如:
(1)高溫,低溫試驗溫度的偏差值，
(2)試驗溫度的變化速率。
(3)熱傳輸機理如熱在對流、輻射、傳導(dǎo)方面的分配情況,特別是空氣循環(huán)速度及方向的差異將有重大的影響.
(4)試驗1個質(zhì)特性的差異,如氣體和液體的密度等.
(5)試驗樣品在試驗箱(室)內(nèi)或液槽內(nèi)放置的位置與狀態(tài)、方向等。試驗樣品對試驗的再現(xiàn)性的影響
溫度變化試驗的結(jié)果,因受試驗樣品在下列參數(shù)方面的差別而受到影響:(1)試驗樣品熱容量的大小,使用材料的特性與重量、面積等;
(2)試驗樣品表面的熱量及其傳輸在試驗樣品表面上的分布情況:
(3)試驗樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱傳導(dǎo)特性的不均勻;
(4)試驗樣品結(jié)構(gòu)及材料的熱膨脹特性,及由此而產(chǎn)生的機械性能(如熱彈性與抗張強度).上的差異情況;
(5)試驗樣品的結(jié)構(gòu)尺寸及其配合公差;
(6)影響試驗樣品內(nèi)部溫度分布的其它性質(zhì),如內(nèi)部元件安裝位置的差異所引|起的等.

試驗的組合
溫度變化試驗N蕞好是用作組合試驗的一部分,但這時應(yīng)很好地考慮組合試驗的順序.這是因為對有些產(chǎn)品類型的損壞,不能在試驗N方法的最后測試中顯現(xiàn)出來,而只是在其后的試驗才顯現(xiàn)出來.在溫度變化試驗之后,再順序進行下列試驗時,有可能較快地顯現(xiàn)溫度變化試驗的影響,例如。
(1)密封試驗Q;(2)’振動試驗Fc;
(3)恒定濕熱試驗Ca;
(4)交變濕熱(12+ 12小時循環(huán))試驗Db ;
溫度的快速變化兩液槽法試驗Nc ,不應(yīng)當用來代替密封試驗Q。

試驗的時間安排
條件試驗的時間應(yīng)盡可能這樣來安排,即使所配置的循環(huán)次數(shù)的整數(shù)適在日常的工作時間內(nèi),并應(yīng)照顧到試驗樣品的恢復(fù)時間或最后檢測的時間。
如果出于某些原因,如避兔在夜間或非通常的_工作時間轉(zhuǎn)換而影響檢測的安排,有必要將試驗樣品繼續(xù)在試驗箱(室)中保留比規(guī)定時間t ,較長的時間時,則應(yīng)保留在冷箱中而不是在熱箱中,以減小或避免可能產(chǎn)生的老化效應(yīng)。

檢測項目:
在溫度變化試驗時,應(yīng)該預(yù)先考慮試驗樣品的特點與性質(zhì),及其在溫度變化條件影響下可能損壞的機理,并據(jù)此來確定初始檢測和蕞后檢測的項目及內(nèi)容。
在某些情況下，只要檢查試驗樣品在溫度變化試驗后的機械損壞就可以了。對于試驗樣品為設(shè)備,或材料與結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品時,則應(yīng)當優(yōu)先考慮在溫度變化試驗期間的性能檢測。

因此,在進行溫度變化試驗前應(yīng)對試驗樣品進行認真的考慮,試驗結(jié)果能否考核溫度變化的影響,多半取決于對試驗樣品的結(jié)構(gòu)、性能等在溫度迅速變化影響下所產(chǎn)生的損壞機理等技術(shù)資料有無基本的了解與掌握。