汽車產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究與探討
冷熱沖擊試驗(yàn)研究
目前，，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對于溫度變化類的試驗(yàn)有很多不同的見解，且此類試驗(yàn)名稱過多，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些不恰當(dāng)?shù)氖褂梅椒ā１疚奶貙囟茸兓愒囼?yàn)進(jìn)行解讀，一方面對各類試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析，另一方面推薦使用合適的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗(yàn)項(xiàng)目有眾多名稱：溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變、快速溫變、溫度沖擊、冷熱沖擊、溫度梯度、分級溫度等名稱。且不同體系的標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的試驗(yàn)方法是不同的，如何區(qū)分這些試驗(yàn)項(xiàng)目，如何選擇試驗(yàn)項(xiàng)目，這需要對各類型試驗(yàn)的來源以及其區(qū)別進(jìn)行汽車產(chǎn)品環(huán)境冷熱沖擊試驗(yàn)研究與探討：
1、 溫度變化試驗(yàn)
1.1 來源
各類標(biāo)準(zhǔn)中的溫度變化試驗(yàn)均來源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗(yàn)。
1.2 定義
為設(shè)置一定的溫度變化速率進(jìn)行高溫與低溫之間的轉(zhuǎn)變。故在實(shí)際應(yīng)用中有兩類：一類為慢速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常選擇參數(shù)為1℃/min），也既一般應(yīng)用中的溫度變化、溫度循環(huán)、溫度交變試驗(yàn)（此三類為一種試驗(yàn)）；另一類為快速的溫度變化試驗(yàn)，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常選擇參數(shù)為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min），
1.3 應(yīng)用范圍
本試驗(yàn)適用于組件、裝備或其它產(chǎn)品。為產(chǎn)品模擬帶電工作時(shí)隨溫度的變化，如在系統(tǒng)/組件工作時(shí)快速改變周圍溫度。如果系統(tǒng)/組件處在熱浸透溫度（例如安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的系統(tǒng)/組件），高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產(chǎn)品在這期間的基本功能。為避免系統(tǒng)/組件內(nèi)的電熱擴(kuò)散抑制系統(tǒng)/組件達(dá)到低溫的效果，失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注：本試驗(yàn)不是壽命試驗(yàn)。
1.4 試驗(yàn)方法及參數(shù)
1.4.1 溫度變化試驗(yàn)：
各類標(biāo)準(zhǔn)中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，具體試驗(yàn)程序見圖1及圖2，圖1應(yīng)用于非發(fā)動(dòng)機(jī)艙產(chǎn)品，圖2應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙中零部件，因?yàn)槠渚哂邪l(fā)動(dòng)機(jī)熄火后的余熱考核，故在溫度變化中加入了極限高溫貯存的考核。
圖1溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
圖2 有后續(xù)加熱的溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
TNH：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后（停車），出現(xiàn)的*高環(huán)境溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
1.4.2 快速溫變試驗(yàn)：
目前發(fā)現(xiàn)部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此類項(xiàng)目，如GM3172 ，其具體試驗(yàn)方法參加圖3，此類試驗(yàn)屬于加速壽命試驗(yàn)方法，故一般不推薦應(yīng)用于認(rèn)證試驗(yàn)中。
圖3快速溫變曲線
1.5 差異及應(yīng)用分析
以上的兩項(xiàng)試驗(yàn)，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗(yàn)，由于其更能貼合日常中產(chǎn)品的使用情況，快速溫變試驗(yàn)適用于壽命加速試驗(yàn)，其具體的加速因子及方法，后續(xù)專稿論述。
1.6 重要參數(shù)解析
溫度變化試驗(yàn)的特點(diǎn)：產(chǎn)品在試驗(yàn)中工作、溫度變化的速率一定、循環(huán)數(shù)一般設(shè)置30個(gè)循環(huán)以內(nèi)、極限溫度值（因此項(xiàng)試驗(yàn)為工作+存儲類試驗(yàn)，故其極限值根據(jù)產(chǎn)品使用情況不同有兩種方案供選擇，具體看參見圖1，圖2）；此為產(chǎn)品性能考核試驗(yàn)（非壽命試驗(yàn)）。附表為一外部公司的推薦參數(shù)，以供大家參考。
表1 產(chǎn)品溫度變化試驗(yàn)參數(shù)推薦表
| 循環(huán)數(shù) | 30個(gè) |
| *低環(huán)境溫度 | Tmin（產(chǎn)品低溫工作極限溫度） |
| *高環(huán)境溫度 | Tmax（產(chǎn)品高溫工作極限溫度） |
| 溫度變化速率 | 4℃/min |
| 產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定時(shí)間（存儲時(shí)間） | 見表2 |
| 抽樣數(shù)量 | 應(yīng)用 | 數(shù)量（件） | 產(chǎn)品舉例 |
| **類 | 20 | 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、**氣囊??制器、胎壓監(jiān)視器 |
| 操控類 | 15 | 雨量傳感器、光照傳感器、門開關(guān) |
| 便攜類 | 10 | CD機(jī)、娛樂系統(tǒng) |
| 操作狀態(tài) | 見圖1、圖2 |
操作狀態(tài) 見圖1、圖2
產(chǎn)品在極限溫度中的貯存時(shí)間參加表2 。
表2 產(chǎn)品重量與其溫度浸入時(shí)間的關(guān)系
| 產(chǎn)品重量（kg） | 浸入時(shí)間（保溫時(shí)間min） |
| ＜0.34 | 20 |
| 0.34-0.68 | 30 |
| 0.68-0.91 | 40 |
| 0.91-1.36 | 50 |
| 1.36-4.53 | 75 |
| ＞4.53 | 待定義 |
＞4.53 待定義
從圖4和圖5可以看出，結(jié)構(gòu)比較簡單的元器件和含元器件、零部件較少的整機(jī)，一般選擇5次循環(huán)就可以了。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所用元器件、零部件較多的整機(jī)選擇10次循環(huán)就可以將絕大部分故障原因暴露出來。為了設(shè)備、整機(jī)和儀器可靠性更高，有時(shí)也可能選擇20到30次循環(huán)。
2、 冷熱沖擊試驗(yàn)
2.1 來源
各類標(biāo)準(zhǔn)中的冷熱沖擊試驗(yàn)均來源于IEC 60068-2-14 試驗(yàn)方法N：溫度變化中的Na 。在特定時(shí)間內(nèi)快速溫度變化試驗(yàn)。
2.2 定義
在特定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速溫度變化，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般設(shè)定為手動(dòng)2～3 分鐘，自動(dòng)少于30 秒，小試件則少于10 秒。常用術(shù)語中的溫度沖擊試驗(yàn)也屬于冷熱沖擊試驗(yàn)。