溫度沖擊試驗研究

目前，各工程師在制定標準，執行標準時對于溫度變化類的試驗有很多不同的見解，且此類試驗名稱過多，導致實際應用中出現了一些不恰當的使用方法。本文特對溫度變化類試驗進行解讀，一方面對各類試驗項目進行分析，另一方面推薦使用合適的標準項目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗項目有眾多名稱：溫度變化、溫度循環、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。且不同體系的標準中應用的試驗方法是不同的，如何區分這些試驗項目，如何選擇試驗項目，這需要對各類型試驗的來源以及其區別進行分析。
本文針對的試驗項目是溫度變化類的，對于濕熱類，溫濕度循環等試驗項目后續再以專題敘述。
1、溫度變化試驗
1.1 來源
各類標準中的溫度變化試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗。
1.2  定義
溫度變化試驗，為設置一定的溫度變化速率進行高溫與低溫之間的轉變。故在實際應用中有兩類：一類為慢速的溫度變化試驗，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標準經常選擇參數為1℃/min），也既一般應用中的溫度變化、溫度循環、溫度交變試驗（此三類為一種試驗）；另一類為快速的溫度變化試驗，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標準經常選擇參數為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min），也既一般應用中的快速溫變試驗。溫度變化速率越快，考核越嚴酷。
1.3  目的及應用范圍
本試驗適用于組件、裝備或其它產品。為產品模擬帶電工作時隨溫度的變化，如在系統/組件工作時快速改變周圍溫度。如果系統/組件處在熱浸透溫度（例如安裝在發動機上的系統/組件），高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產品在這期間的基本功能。為避免系統/組件內的電熱擴散抑制系統/組件達到低溫的效果，故在降溫階段將產品關閉。失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注：本試驗不是壽命試驗。
1.4  試驗方法及參數
1.4.1  溫度變化試驗：
各類標準中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，具體試驗程序見圖1及圖2，圖1應用于非發動機艙產品，圖2應用于發動機艙中零部件，因為其具有發動機熄火后的余熱考核，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：發動機熄火后（停車），出現的高環境溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
1.4.2  快速溫變試驗：
目前發現部分企業標準中有此類項目，如GM3172 ，其具體試驗方法參加圖3，此類試驗屬于加速壽命試驗方法，故一般不推薦應用于認證試驗中。
圖3快速溫變曲線
1.5  差異及應用分析
以上的兩項試驗，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，由于其更能貼合日常中產品的使用情況，快速溫變試驗適用于壽命加速試驗，其具體的加速因子及方法，后續專稿論述。
1.6  重要參數解析
溫度變化試驗的特點：產品在試驗中工作、溫度變化的速率一定、循環數一般設置30個循環以內、極限溫度值（因此項試驗為工作+存儲類試驗，故其極限值根據產品使用情況不同有兩種方案供選擇，具體看參見圖1，圖2）；此為產品性能考核試驗（非壽命試驗）。附表為一外部公司的推薦參數，以供大家參考。