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国军标GJB150.5A温度冲击试验常被忽视的问题

作者:tiemuzhen日期: 2022-06-23

随着我国在航天、航海领域的不断发展,对军用装备的环境可靠性的技术指标要求也更为严苛,为了提高军用装备的可靠性,温度冲击试验亦作为环境应力筛选工艺以剔除装备的早期故障,也可作为考核材料特性以及电气性能的一项重要手段。
目前国内温度冲击试验方法主要依据GJB 150.5A,该标准基于IEC 60068-2-14[1]并适应我国武器装备的特性而逐渐完善。主要适用于陆地、机载、舰船设备,包括一些民参军的设备。下面主要探讨一下GJB 150.5A温度冲击试验要求中大家最容易忽视的问题:
 
一、国军标GJB150.5A对温度冲击试验设备的要求
 试验设备要求:
所需要的试验设备可以在其中建立并保持试验条件的两个试验箱(室),或者一个双室试验箱,除另有规定外,试验箱应具有样品转换后5min内试验箱内的试验条件重新稳定的能力。也可使用搬运设备以实现样品在两箱之间的转换。
 
温度的要求:
若非试件操作以外的其他任何动作(例如非转换时间的打开箱门)使试件温度或试验箱空气温度产生明显的变化(大于2℃),则在继续试验前应使试件稳定到所要求的温度,除技术文件中另有规定外。
 
风速的要求:
GJB150.5A中要求,试验箱内样品周围的风速不应超过1.7m/s,除非装备平台环境已经证明采用其他风速是合理的,并提供了规定的试验条件。
以上几点要求,只要稍作改善大多数设备厂商都可以达到规范规定的技术要求,在此不多描述。
 
二、执行GJB150.5A军用标准的程序步骤
常见的温度冲击试验主要包括两个,一个是恒定极值温度冲击,另一个是基于高温循环的冲击,这两个冲击试验均可以使用冷热冲击试验箱来完成。
 
程序Ⅰ——恒定极值温度冲击步骤
 
 
 
a).将样品放入试验箱,以不超过3℃/min的速率将箱内空气温度调节到技术文件中的规定的低温值,保持此温度至技术文件中规定的时间。
b).在1min以内将样品转移到温度为T2的大气环境中,以生产技术文件中规定的温度冲击,并按照技术文件的规定保持此温度。
c).若技术文件中有要求,在可行的范围内温度冲击对样品的影响。
d).若要求方方向进行其他循环,则在1min以内将样品转移到工作区环境中,并按照技术文件的要求达到稳定,必要时评价温度冲击对样品的影响,然后继续进行试验,若要求在进行一次单向的温度冲击,则将样品以不大于3min的温度变化率返回工作环境并重复循环,若不要求其他温度冲击,则进行接下来步骤。
从标准上给出的图谱可以看出(见图1),试验循环自a至f为一个循环,但是试验开始却是以标准环境为起点,程序一的“a)”和“d)”项做了明确描述:需要以不大于3℃/min的速率将样品区调整到预定的低温环境开始冷热冲击循环,循环完毕时必须以不大于3℃/min的速率将样品区内温度恢复至标准环境。
目前业内几乎所有的冷热冲击设备供应商都只关注了冷热冲击的上下限极值,复归时间,以及循环数,并没有能够在一个环境箱中满足程序要求的试验方法,要么直接忽略这个试验步骤要么用两个箱子倒腾样品,以求近似符合试验程序要求。
注:无特别说明的情况下,所有的温度冲击试验项目,默认从低温开始循环,至于为何如此,请@金测检测
 
 
程序Ⅱ——基于高温循环的冲击步骤
 
 
a).将样品放入试验箱,以不超过3℃/min的速率将箱内空气温度调节到技术文件中的规定的低温极值,保持此温度至技术文件中规定的时间中。
b).在1min以内将样品转移至高温循环的最高空气温度中,一旦关上试验箱门,并使箱温恢复到峰值温度,立即按照适当的日循环部分使试验箱进入温度循环,直到箱内空气温度达到样品响应温度。按技术文件的规定保持此温度。
c).若不要求其他循环,样品以不超过3℃/min的温度变化速率返回到标准大气条件,再进行其他步骤。
从标准上给出的图谱可以看出(见图2),试验循环自a至f为一个循环,但是试验开始也是以标准环境为起点,程序二的“a)”和“c)”项做了明确描述:需要以不大于3℃/min的速率将样品区调整到预定的低温环境开始冷热冲击循环,循环完毕时必须以不大于3℃/min的速率将样品区内温度恢复至标准环境。
 
 
三、武汉金测实验室执行国军标GJB150.5A冷热冲击试验的实力
以下曲线是武汉金测检测技术有限公司按照火箭军某客户的要求运转的GJB150.5A的冷热冲击曲线,其试验过程完全按照GJB150.5A的要求执行,可以最大程度的降低测试风险。



 

 
武汉金测实验室配备先进的冷热冲击试验箱对样品进行温度冲击试验,分别有二箱吊篮式和三箱式冷热冲击试验箱,其中,二箱吊篮式冷热冲击试验箱拥有高温、低温两个试验箱,在冲击工作时,吊篮可在10秒内快速移动样品至相应的工作室,在5分钟内可恢复温度稳定,完成瞬时的温度转换冲击。
而三箱式温度冲击试验箱有三个工作室,试验样品放在实验区静置是不能移动的,温度转换主要是通过改变风道的方法,将预冷室或预热室的温度带入工作室,实现高、低温度的快速冲击变化;由于三箱式比两箱式多增加了一个工作室区域,在升降温时,对设备的预冷热量的要求更高,其设备的功率及蓄能装置配置也会更强,同样能实现10秒内样品在两箱之间的温度转换,及转换后5分钟重新稳定试验条件的能力。
设备的核心功能就是升降温速率,速率越快说明检测结果效果更好。武汉金测实验室冷热冲击试验箱在为样品做试验时,通过控制器设置好试验条件及参数,可实现以不大于3℃/min的升温速率,将箱内温度上升到试验指定温度,并保持高温稳定温度至项目指定时间;完成10秒内将样品转换到低温循环的温度中,同样可实现以不大于3℃/min 的降温速率下降到指定温度,保持低温稳定温度至项目指定时间。

 
设备核心优势:
1、控制器采用PID自动演算控制,温度控制精度高;
2、可完成以不超过3℃/min的温变速率将箱内空气温度升、降温至室温。
3、出风口于回风口感知器检测控制,风门机构切换时间为10秒内完成,冷热冲击温度恢复时间为5分钟内完成;
4、先进科学的空气流通循环设计,使室内温度均匀,避免任何死角;
5、具备全自动,高精密系统回路、任一机件动作,具有PLC锁定处理;
6、设有控温传感器和超温保护功能,各项装置完善可靠,保证样品安全及试验温度稳定可控。
 
武汉金测实验室冷热冲击试验箱除能够执行满足GJB150.5A-2009等国军标准外,还可执行GB/T 2423.22、IEC 60068-2-13、IEC 60068-2-14、EIA-364-32、MIL-STD-202等其它温度冲击试验标准;也可根据客户的实际需求,完成各项非标试验项目。 
 
四、适应领域 
冷热冲击试验主要用来测试材料结构或复合材料,在瞬间下经极高温及低温的连续环境下所能忍受的程度,藉以在最短时间内试验其热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。适合于军用器材、电子电工、汽车电子、金属材料、化学、建材、通讯组件、航天工业、电子芯片IC、IT等领域产品。

武汉金测检测技术有限公司有着多年的军用品检测经验,提供军用品检测服务,检测资质齐全,实验室设备先进且数量多,研发及技术团队强大,严格把控实验细节,7-15个工作日出具军用品检测报告,检测报告支持扫码查询真伪,为客户提供科学有效的实验方案和强大的技术支持,提供一站式军品检测服务。