冷熱沖擊破壞性試驗箱主要類型與工作原理

根據(jù)樣品在高溫和低溫之間切換方式的不同，主要分為以下三種類型：

1. 兩箱式（提籃式）冷熱沖擊箱

• 結(jié)構(gòu)：擁有一個高溫箱、一個低溫箱和一個懸掛于兩者之間的提籃。測試樣品放置在提籃中。

• 工作流程：

1. 預(yù)處理：樣品在高溫箱或低溫箱中暴露一段時間。

2. 沖擊：提籃在電機的驅(qū)動下，在數(shù)秒內(nèi)從當(dāng)前溫區(qū)移動到另一個溫區(qū)。

3. 恢復(fù)：樣品在新溫區(qū)中保持預(yù)設(shè)時間。

4. 循環(huán)：重復(fù)此過程，完成設(shè)定的循環(huán)次數(shù)。

• 優(yōu)點：溫度轉(zhuǎn)換速率極快，溫變速率可達 15°C/sec ~ 30°C/sec 以上。高溫和低溫隔離，無干擾。

• 缺點：由于提籃需要機械運動，運行時有噪音和振動。

2. 三箱式（吊籃式）冷熱沖擊箱

• 結(jié)構(gòu)：擁有一個高溫箱、一個低溫箱和一個位于中間的測試區(qū)。樣品籃始終位于測試區(qū)。

• 工作流程：

1. 高溫箱和低溫箱的門關(guān)閉，對測試樣品進行溫度預(yù)處理。

2. 沖擊：通過氣動或機械方式，打開高溫箱（或低溫箱）與測試區(qū)之間的風(fēng)門，并通過風(fēng)扇將高溫（或低溫）氣流快速吹入測試區(qū)，對樣品進行沖擊。

3. 恢復(fù)：風(fēng)門關(guān)閉，樣品在測試區(qū)保持溫度。

4. 循環(huán)：切換風(fēng)門，進行反向沖擊。

• 優(yōu)點：測試樣品靜止不動，無移動產(chǎn)生的振動，適合對振動敏感的產(chǎn)品。

• 缺點：溫度轉(zhuǎn)換速率相對兩箱式稍慢，通常為 5°C/sec ~ 15°C/sec?？赡艽嬖谏倭康睦錈釟饬骰旌?。

3. 液體槽式冷熱沖擊箱

• 結(jié)構(gòu)：使用兩個液槽（高溫硅油槽和低溫硅油槽）來代替空氣作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。

• 工作流程：通過機械臂將樣品籃在兩個液槽之間快速切換。

• 優(yōu)點：高的熱傳導(dǎo)效率，溫變速率快，可達 30°C/sec ~ 50°C/sec 甚至更高。

• 缺點：設(shè)備復(fù)雜、昂貴；測試后樣品需要清潔；不適用于對液體敏感或不能接觸油污的產(chǎn)品。

• 應(yīng)用：主要用于航天等對溫度沖擊速率要求的領(lǐng)域。

 核心系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)組成

無論哪種類型，冷熱沖擊箱通常包含以下核心系統(tǒng)：

1. 箱體結(jié)構(gòu)：內(nèi)外箱通常采用高級不銹鋼（SUS304），中間填充高強度保溫材料（如超細玻璃纖維），確保絕熱。

2. 高溫系統(tǒng)：采用鎳鉻合金電加熱器，配合高性能風(fēng)機，確保高溫區(qū)快速升溫和溫度均勻。

3. 低溫系統(tǒng)：采用機械式壓縮制冷，通常使用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)（兩個或多個壓縮機串聯(lián)），以達到-55°C、-65°C甚至更低的溫度。

4. 控制系統(tǒng)：

• 核心：PLC（可編程邏輯控制器） + 觸摸屏人機界面。

• 功能：設(shè)定高低溫溫度、沖擊時間、循環(huán)次數(shù)、運行模式等，并可實時顯示溫度曲線和運行狀態(tài)。

5. 轉(zhuǎn)換機構(gòu)：

• 兩箱式：電機、鏈條/鋼絲繩、提籃。

• 三箱式：氣動風(fēng)門、風(fēng)道、循環(huán)風(fēng)機。

6. 安全保護系統(tǒng)：超溫保護、過流保護、壓縮機延時保護、漏電保護、樣品異常監(jiān)控等。

 關(guān)鍵性能參數(shù)

在選擇和使用冷熱沖擊箱時，需要關(guān)注以下參數(shù)：

• 溫度范圍：高溫范圍（如 +150°C, +200°C），低溫范圍（如 -40°C, -55°C, -65°C）。

• 高溫槽升溫時間：從常溫升至高溫度所需時間。

• 低溫槽降溫時間：從常溫降低溫度所需時間。

• 試驗槽溫度恢復(fù)時間：樣品轉(zhuǎn)換后，試驗槽溫度恢復(fù)到設(shè)定溫度所需時間（通常要求在5分鐘內(nèi)）。這是衡量沖擊性能的關(guān)鍵指標。

• 溫度轉(zhuǎn)換時間：從高溫到低溫或反之的切換時間，通常要求在 10秒以內(nèi)（兩箱式可做到5秒內(nèi)）。

• 溫度波動度：設(shè)備在穩(wěn)定時，控制點溫度的波動范圍。

• 溫度均勻度：在穩(wěn)定時，測試區(qū)域內(nèi)各點的溫度差異。

• 樣品籃尺寸/負載能力：能夠容納的樣品大小和重量。

• 主要應(yīng)用領(lǐng)域

• 電子電器：PCB、IC芯片、LED、汽車電子、手機、電腦、家電等

• 航空航天：衛(wèi)星、飛機零部件、導(dǎo)航系統(tǒng)。

• 汽車行業(yè)：發(fā)動機控制單元、傳感器、連接器、輪胎、密封件。

• 材料科學(xué)：塑料、橡膠、金屬、復(fù)合材料、涂層、粘合劑。

• 科研機構(gòu)與質(zhì)檢單位。

 標準與規(guī)范

冷熱沖擊試驗通常遵循一系列國際和國家標準，例如：

• IEC 60068-2-14

• MIL-STD-810H

• JESD22-A104

• GB/T 2423.22

這些標準對試驗條件（溫度、時間、轉(zhuǎn)換時間、循環(huán)次數(shù)）做出了明確規(guī)定。

安全操作與注意事項

1. 嚴禁測試物品：易燃、易爆、易揮發(fā)性物品及強腐蝕性物質(zhì)。

2. 樣品擺放：樣品應(yīng)合理放置，確保氣流循環(huán)暢通，不堵塞風(fēng)道。

3. 定期檢查：定期檢查電源線、電氣部件、制冷系統(tǒng)壓力等。

4. 個人防護：試驗過程中及結(jié)束后，箱內(nèi)溫度高低，嚴禁直接用手觸摸箱體和樣品，需佩戴高溫/低溫手套。

5. 設(shè)備接地：必須確保設(shè)備良好接地，以防靜電或漏電危險。

6. 緊急情況：熟悉急停開關(guān)的位置，遇到異常立即按下。總結(jié)

冷熱沖擊破壞性試驗箱是現(xiàn)代工業(yè)中的可靠性測試設(shè)備，它通過創(chuàng)造嚴酷的溫度劇變環(huán)境，在短時間內(nèi)暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為提升產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和壽命提供了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)支持。選擇合適的類型并嚴格按照規(guī)范操作，是確保測試有效性和安全性的關(guān)鍵。