溫度沖擊試驗和溫度循環試驗都是環境可靠性試驗的一種,驗證產品在溫度變化中質量和穩定性情況。同樣對于溫度變化的測試,兩者不同點又在哪里呢?
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溫度沖擊試驗
溫度沖擊試驗是使用比在實際環境中更短的時間,對試驗樣品進行加速試驗,以考察其失效機理,同時須注意避免其它應力原因引起的失效機理。
引起溫度沖擊的原因有:回流焊、干燥、再加工及修理等制造、修理工藝中引起劇烈溫度變化的因素。
溫度沖擊試驗應用于產品測試的典型情況如下:
1) 產品在高溫和低溫之間的轉換;
2) 將產品從地面的高溫環境快速升到高空的低溫環境;
3) 將產品從處在高空和低溫條件下的飛機防護殼體由內向外空投。
那么,進行溫度沖擊試驗有哪些重要因素呢?
1. 暴露條件
依據產品在實際應用過程中,所處的地理位置情況、現場數據等確定試驗溫度,也可根據其最極端的非工作溫度要求來確定試驗溫度。
2. 高低溫持續時間
試驗持續時間(沖擊次數)的確定,應根據產品實際應用過程中遇到的情況來確定。因此,有以下幾種情況的沖擊試驗:
1)根據恒定極值溫度的單方向溫度沖擊,針對暴露于單方向溫度沖擊可能性很小的產品,在每種相應條件下進行至少一次沖擊;
2)根據恒定極值溫度的單循環沖擊,針對暴露于溫度沖擊環境可能僅為一次的設備;
3)根據恒定極值溫度的多循環沖擊,當預測產品更頻繁地暴露于沖擊環境時,幾乎沒有用于證實具體沖擊次數的可用數據。

圖1-恒定極值溫度的單方向溫度沖擊

圖2 -恒定極值溫度的單循環沖擊

圖3-恒定極值溫度的多循環沖擊
3. 轉換時間
GJB 150中要求高低溫極值之間的轉換時間不大于5min;而GJB 150A中要求轉換時間不大于1min,以達到最大的溫度沖擊效果。當轉換時間超過1min時,應說明超時的合理性。
4. 溫度變化速率
具體體現在升溫/降溫速率不低于30℃/分鐘。溫度變化范圍很大,同時試驗嚴酷度還隨著溫度變化率的增加而增加。
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溫度循環試驗
溫度循環試驗,就是將試驗樣品曝露于預設溫度和濕度交替的試驗環境中,評估樣品經溫度、濕度環境循環或儲存后之功能特性變化,也常被稱為熱循環試驗或高低溫循環試驗。ESS是主要適用于產品研制階段及生產階段的可靠性篩選試驗。
為避開溫度沖擊影響,試驗時的溫度變化率必須小于20℃/分鐘。同時為達到蠕變及疲勞損傷的效果,推薦試驗溫度循環為25℃~100℃,或也可基于產品的用途使用0℃~100℃的循環試驗,曝露時間為各15分鐘。
溫度循環的技術指標包括:高溫溫度、高溫保持時間、下降速率、低溫溫度、低溫保持時間、上升速率、循環次數。試驗的嚴苛程度取決于高/低溫、濕度和曝露持續時間。
測試參考標準有 : GB/T 2423.34-2012、IEC 60068-2-38:2009、JESD22-A104F:2020等。

圖4-常見溫循試驗曲線圖
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兩者區別
溫度沖擊試驗與溫度循環試驗的差異主要是應力負荷機理不同。溫度沖擊試驗主要考察由于蠕變及疲勞損傷引起的失效,而溫度循環主要考察由于剪切疲勞引起的失效。
溫度沖擊試驗容許使用二槽式試驗裝置,溫度循環試驗使用單槽式試驗裝置。在二槽式箱體內,溫度變化率要大于50℃/分鐘。
綜上,溫度沖擊的關鍵在于沖擊,這是與溫度循環最大的區別,而不在于溫度變化率。溫度循環是從某個溫度逐漸變化到某個溫度,中間的每個溫度點都會經歷。
溫度沖擊會突然跳過中間的某些溫度點進行溫度變化,這就要求溫度沖擊一定要在不同的溫區進行變化,從這一點來上講兩箱式溫度沖擊箱更符合溫度沖擊試驗的要求。