冷熱沖擊氣候試驗箱

一、 冷熱沖擊氣候試驗箱工作原理與結構特點

1. 基本原理：

• 兩箱式（提籃式）：經(jīng)典和常見的類型。分為高溫區(qū)（上室或左室）和低溫區(qū)（下室或右室），中間是一個可移動的樣品籃（吊籃）。測試時，樣品籃在預設時間內(nèi)，通過氣動或電機驅(qū)動，在兩個箱體之間快速移動，使樣品瞬間暴露在另一個溫度環(huán)境中。轉(zhuǎn)換時間極短（通常小于10秒）。

• 三箱式（靜態(tài)式）：分為高溫區(qū)、低溫區(qū)和測試區(qū)（樣品區(qū)）。通過切換風道閥門，將高溫或低溫氣流快速引入測試區(qū)，對靜止不動的樣品進行沖擊。樣品始終處于測試區(qū)，避免了機械運動帶來的振動風險。

2. 關鍵結構組成：

• 箱體結構：通常為三室或兩室。內(nèi)膽采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼（如SUS304），外部為鋼板噴塑。

• 制冷系統(tǒng)：核心部件之一，通常采用復疊式制冷（含一級和二級壓縮機組），使用環(huán)保制冷劑（如R404A、R23），確保能達到-65℃甚至更低的低溫。

• 加熱系統(tǒng)：采用鎳鉻合金電熱絲或鰭片式加熱器，配合PID+SSR控制，能快速升至+200℃左右的高溫。

• 送風循環(huán)系統(tǒng)：內(nèi)置多翼式強力離心風機，確保箱內(nèi)溫度均勻和快速的熱交換。

• 樣品籃/風門轉(zhuǎn)換機構：兩箱式的提籃移動機構或三箱式的風門切換機構，要求動作可靠、迅速。

• 控制系統(tǒng)：核心大腦，通常為彩色觸摸屏PLC或?qū)Ｓ每刂破?。用于設置溫度、時間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)，并實時監(jiān)控和記錄過程。

二、 主要技術參數(shù)

1. 溫度范圍：

• 高溫箱：通常 +60℃ ~ +200℃（或+150℃）

• 低溫箱：通常 0℃ ~ -75℃（常見規(guī)格有-55℃、-65℃）

2. 沖擊溫度：指樣品實際承受的溫度值，通常為高溫端和低溫端的設定值。

3. 轉(zhuǎn)換時間：這是關鍵指標。指樣品從一個溫區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個溫區(qū)，或測試區(qū)溫度達到設定值的時間。通常要求 < 10秒（兩箱式機械移動）或 < 5秒（三箱式氣動風門）。

4. 溫度恢復時間：沖擊后，測試區(qū)溫度恢復到設定值所需的時間。通常要求 < 5分鐘。

5. 樣品區(qū)尺寸：內(nèi)部有效空間容積，根據(jù)測試產(chǎn)品大小選擇。

6. 溫度偏差與均勻度：箱內(nèi)各點溫度的穩(wěn)定性和一致性指標。

7. 曝露時間：樣品在高溫或低溫下保持的時間，可從幾分鐘到幾小時可調(diào)。

8. 循環(huán)次數(shù)：高低溫沖擊的完整循環(huán)次數(shù)。

三、 測試標準

冷熱沖擊氣候試驗箱的設計和測試方法遵循一系列國際、國家和行業(yè)標準，主要包括：

• 電工電子產(chǎn)品：

• IEC 60068-2-14：國際電工委員會標準，基礎標準。

• GB/T 2423.22：中國國家標準（等效采用IEC標準）。

• 汽車行業(yè)：

• ISO 16750-4：道路車輛電氣電子設備環(huán)境試驗。

• IEC 60721：環(huán)境條件分類。

• 其他：JIS C 0025（日本工業(yè)標準）等。

四、 應用領域

• 電子元器件：IC芯片、電阻電容、PCB電路板、BGA封裝等。

• 通訊設備：手機、基站、光纖設備等。

• 汽車工業(yè)：發(fā)動機控制單元（ECU）、傳感器、電池、燈具、連接器等。

• 航空航天：機載設備、衛(wèi)星組件等。

• 材料研究：復合材料、金屬材料、涂層、橡膠密封件等。

五、 操作流程簡述

1. 樣品準備：將待測樣品正確安裝于樣品架上。

2. 參數(shù)設置：在控制器上設置高溫值、低溫值、高溫保持時間、低溫保持時間、循環(huán)次數(shù)等。

3. 預冷/預熱：設備提前將高溫室和低溫室降至/升至設定溫度并穩(wěn)定。

4. 開始測試：啟動程序，樣品籃開始自動在高低溫室間移動，或風門自動切換。

5. 過程監(jiān)控：觀察設備運行狀態(tài)和樣品情況。

6. 測試結束：設備自動完成設定循環(huán)后停止，取出樣品。

7. 恢復與檢測：讓樣品在常溫下恢復規(guī)定時間，然后進行外觀、電氣性能、機械性能等檢測評估。

六、 選型與使用注意事項

1. 選型要點：

• 溫度范圍：根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格要求或測試標準確定。

• 內(nèi)箱尺寸：考慮樣品大小、數(shù)量和擺放方式，預留足夠空間保證氣流暢通。

• 轉(zhuǎn)換時間和恢復時間：這是衡量設備性能等級的關鍵，需根據(jù)嚴格的標準要求選擇。

• 控制與數(shù)據(jù)記錄：是否需要編程、多段控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)導出等功能。

• 電源和氣源：確認設備所需的電壓、功率以及兩箱式是否需要壓縮空氣源。

2. 使用與維護：

• 正確放置樣品：不堵塞風道，負載應在規(guī)定范圍內(nèi)。

• 定期維護：清潔冷凝器過濾器，檢查制冷劑壓力，對運動部件（導軌、氣缸）進行潤滑，校準傳感器。

• 安全操作：高溫和低溫表面有燙傷或凍傷風險，移動部件有擠壓風險，需嚴格遵守操作規(guī)程。

總結

冷熱沖擊氣候試驗箱是現(xiàn)代可靠性工程中的“質(zhì)量衛(wèi)士"。它通過創(chuàng)造嚴酷的快速溫變環(huán)境，在短時間內(nèi)“催生"出產(chǎn)品可能存在的缺陷，幫助研發(fā)和改進人員提升產(chǎn)品的耐用性和質(zhì)量，廣泛應用于對可靠性要求高的行業(yè)。在選擇和使用時，需緊密結合測試標準、產(chǎn)品特性和設備性能參數(shù)，以確保試驗的有效性和準確性。