高低溫試驗知識匯總

高低溫試驗箱產品規格：

SEH-150  CE表示溫度0℃ / CR表示-20℃ / CL表示-40℃ / CS表示-70℃

溫度試驗是質量與可靠性工程師經常開展的環境試驗，但要真正做好溫度試驗，需要掌握的知識內容很多，本文介紹溫度試驗主要知識點，供學習參考。

溫度對試件的影響 

溫度相關試驗是環境試驗入門，包括高溫試驗、低溫試驗、溫度變化試驗。高低溫試驗主要驗證產品在極值溫度條件下是否發生變形或功能影響，是否可以正常運作。溫度變化試驗主要測試產品反復承受溫度極值的耐受力。 

高溫條件下試件的失效模式

產品所使用零件、材料在高溫時可能發生軟化、效能降低、特性改變、潛在破壞、氧化等現象。 

高溫環境對設備的主要影響有：

a. 填充物和密封條軟化或融化； b. 潤滑劑粘度降低，揮發加快，潤滑作用減小； 

c. 電子電路穩定性下降，絕緣損壞； d. 加速高分子材料和絕緣材料老化，包括氧化、開裂、化學反應等；

e. 材料膨脹造成機械應力增大或磨損增大。

 
低溫條件下試件的失效模式

產品所使用零件、材料在低溫時可能發生龜裂、脆化、可動部卡死、特性改變等現象。 

低溫環境對設備的主要影響有：

 a. 使材料發硬變脆； b. 潤滑劑粘度增加，流動能力降低，潤滑作用減小； c. 電子元器件性能發生變化； d. 水冷凝結冰； e. 密封件失效； f. 材料收縮造成機械結構變化。

溫度變化條件下試件的失效模式

 產品所使用零件、材料在溫度劇烈變化時可能發生機械故障、開裂、密封損壞、泄漏等現象。 

溫度劇烈變化對設備的主要影響有： 

a. 使部件裝配點或焊接點松動或脫落；b. 使材料本身開裂；c. 電子元器件性能發生變化；d. 密封件失效造成泄漏；
非散熱試件和散熱試件

試件內不產生熱量的為非散熱試件。在實驗室可以采用以下較嚴格的定義：在沒有強迫空氣循環的自由空氣條件和試驗用標準大氣規定的氣壓（86－106kPa）下，試驗樣品溫度達到穩定后，試驗樣品表面最熱點溫度與環境溫度之差小于5℃的試驗樣品。 

若環境溫度不變時，非散熱試件的熱流方向如下：在環境溫度較高時，熱由環境大氣傳入試件；反之，熱由試件傳入周圍大氣。熱傳輸過程將不斷進行直至試件各部分的溫度均達到周圍大氣溫度為止。此后熱傳輸過程停止。非散熱試件的最后穩定溫度是放置試驗樣品試驗箱的平均溫度。

 試件內有熱量產生為散熱試件。較嚴格的定義為在沒有強迫空氣循環的自由空氣條件和試驗用標準大氣規定的氣壓（86－106kPa）下，試驗樣品溫度達到穩定后，試驗樣品表面最熱點溫度與環境溫度之差大于5℃的試驗樣品。 

散熱試件產生的熱量不斷向周圍環境大氣發散，直至試件產生的熱量與耗散在周圍大氣中的熱量相平衡，試件溫度達到穩定。當環境溫度上升或下降時，試件內部的溫度也將隨著一同上升或下降，直至達到新的平衡。散熱試件的最后穩定溫度需要進行反復測量，當試件的溫度每變化3℃后測量其間的時間間隔，當相鄰兩段時間間隔之比大于1.7時，認為已達到溫度穩定狀態。

產品

對于目前的產品來說，在未工作狀態產品本身不產生熱量，因此在試件未工作狀態進行的溫度試驗都可作為非散熱試件來處理。在工作狀態進行溫度試驗的產品目前主要有燃油泵，點火線圈，怠速調節器等。這些產品如在工作條件下進行溫度試驗都應作為散熱試件。特別是點火線圈，工作時的發熱量較大，應對其上的溫度進行監測。

試驗區域空氣速度的影響 

試驗區域中空氣和試驗樣品間的熱交換效率取決于空氣流動的速度。

對于非散熱試件，較高的空氣流動速度可以使試件各部分的溫度較快速的達到周圍空氣的溫度。一般在試驗區域未擺放試件的情況下，空氣流動速度應不低于2m/s。

對于散熱試件，試件樣品最熱點的溫度高于周圍環境溫度時，應在無強迫空氣流動（自由空氣條件）的環境下進行試驗，否則試件的溫度將被降低，從而減小試驗的嚴酷程度。

試驗區域中試件的擺放 

多個樣品在同一試驗箱進行高溫實驗時，應保證所有樣品都處在同一環境溫度下，并具有相同的安裝條件。對于散熱樣品而言，各個試件之間不能因輻射散熱而影響到其它試件，即試件間間隔應足夠大，這樣對于單個試件來說，其他散熱試件輻射到其上的熱量所造成的溫度變化就很小，到可忽略的程度。對于非散熱試件，溫度保持不變的高溫或低溫試驗，試件間的間距可以不做要求，因為溫度恒定后試件的溫度與溫度試驗箱內的溫度保持一致，不發生熱量交換，試件間的間距對試驗不會產生影響。非散熱試件的溫度變化試驗試件間則應該保持間隔，使試驗件之間有足夠的空氣流動，加速試件與溫度試驗箱之間的熱交換，使試件盡快達到試驗的溫度。

試驗持續的時間的確定 

在化學中一條常用的規律是在高溫下反應的速度要快一些。 這一規律被應用到技術中，以便進行加速試驗，這也被稱為阿侖尼斯方程。 

阿侖尼斯關系從數學上的表示為：    

AF(T)=e^(EA/K)*(1/T實際– 1/T試驗室) 

式中數值：

AF= 加速度系數            Ea=激活能             K=玻爾茲曼常數(8.65×10-5ev/K)  

T實際=在實際負荷下的溫度(絕對溫度)          T實驗室=在實驗室負荷下的溫度(絕對溫度)  

為確定加速度系數激活能必須是已知的，對于一般的電子元件經常采用的值是：Ea=0.44Ev  

( 在產品不工作時進行的低溫或高溫實驗，試驗的持續時間為試驗樣品達到溫度穩定后，根據試驗樣品的特點和試驗目的確定。也可從下列等級中選取：2，16，72，96h。t = t穩定+ to (to由計算產生或=2，16，72，96h) 。