溫度沖擊試驗是將裝備暴露在低于極端溫度變化速率下通常出現(xiàn)的安全性問題和潛在的缺陷,經(jīng)過相應(yīng)的工程處理后,也可以作為一種篩選試驗,用來激發(fā)裝備暴露在低于極端溫度變化條件下會出現(xiàn)的潛在缺陷。
典型的應(yīng)用場景包含如下:
裝備在熱區(qū)域或低溫環(huán)境之間轉(zhuǎn)換;
通過高性能運載工具,從地面高溫環(huán)境升到高空;
僅用外部材料(包裝或裝備表面材料)進行試驗時,從處在高空和低溫條件下熱的飛機防護殼體內(nèi)向外空投。
一、溫度沖擊試驗?zāi)芗ぐl(fā)裝備哪些故障或問題
1) 玻璃容器和光學(xué)儀器的碎裂;
2) 運動部件的卡緊或松弛;
3) 爆炸物中固態(tài)藥丸或藥柱產(chǎn)生裂紋;
4) 不同材料的收縮或膨脹率、或誘發(fā)應(yīng)變速率不同;
5) 零部件的變形或破裂;
6) 表面涂層開裂;
7) 密封艙泄漏;
8) 絕緣保護失效。
9) 電氣和電子元器件的變化;
10) 快速冷凝水或結(jié)霜引起電子或機械故障;
11) 靜電過量。
二、檢測項目或試驗程序
恒定極值溫度沖擊、高溫循環(huán)沖擊試驗
a). 程序 I—— 恒定。程序I 的每個極值沖擊條件采用恒定的溫度。因為在許多情況下,溫度沖擊 本身比其他溫度效應(yīng)重要得多,所以試驗可以用兩個恒定溫度進行。特別是在希望采用更嚴(yán)酷 的沖擊(例如要評價安全性或初始設(shè)計)時和在要使用極值溫度時要采用恒定溫度沖擊程序。
b). 程序Ⅱ——循環(huán)。若要求對真實環(huán)境進行仔細(xì)地模擬時,應(yīng)使用程序Ⅱ,因為高溫是隨著相應(yīng) 的日循環(huán)出現(xiàn)的。根據(jù)有關(guān)文件確定裝備應(yīng)達到的功能(工作要求),并確定會引起溫度沖擊的環(huán)境。
三、溫度沖擊試驗方法步驟程序
I—— 恒定極值溫度沖擊試驗步驟
a).將樣品放入試驗箱,以不超過3℃/min的速率將箱內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)到技術(shù)文件中的規(guī)定的低溫值,保持此溫度至技術(shù)文件中規(guī)定的時間。
b).在1min以內(nèi)將樣品轉(zhuǎn)移到溫度為T2的大氣環(huán)境中,以生產(chǎn)技術(shù)文件中規(guī)定的溫度沖擊,并按照技術(shù)文件的規(guī)定保持此溫度。
c).若技術(shù)文件中有要求,在可行的范圍內(nèi)溫度沖擊對樣品的影響。
d).若要求方方向進行其他循環(huán),則在1min以內(nèi)將樣品轉(zhuǎn)移到工作區(qū)環(huán)境中,并按照技術(shù)文件的要求達到穩(wěn)定,必要時評價溫度沖擊對樣品的影響,然后繼續(xù)進行試驗,若要求再進行一次單向的溫度沖擊,則將樣品以不大于3min的溫度變化率返回工作環(huán)境并重復(fù)循環(huán),若不要求其他溫度沖擊,則進行接下來步驟。從標(biāo)準(zhǔn)上給出的圖譜可以看出(見圖1),試驗循環(huán)自a至f為一個循環(huán),但是試驗開始卻是以標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境為起點,程序一的“a)”和“d)”項做了明確描述:需要以不大于3℃/min的速率將樣品區(qū)調(diào)整到預(yù)定的低溫環(huán)境開始冷熱沖擊循環(huán),循環(huán)完畢時必須以不大于3℃/min的速率將樣品區(qū)內(nèi)溫度恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。
程序Ⅱ——基于高溫循環(huán)的沖擊步驟
a).將樣品放入試驗箱,以不超過3℃/min的速率將箱內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)到技術(shù)文件中的規(guī)定的低溫極值,保持此溫度至技術(shù)文件中規(guī)定的時間中。
b).在1min以內(nèi)將樣品轉(zhuǎn)移至高溫循環(huán)的最高空氣溫度中,一旦關(guān)上試驗箱門,并使箱溫恢復(fù)到峰值溫度,立即按照適當(dāng)?shù)娜昭h(huán)部分使試驗箱進入溫度循環(huán),直到箱內(nèi)空氣溫度達到樣品響應(yīng)溫度。按技術(shù)文件的規(guī)定保持此溫度。
c).若不要求其他循環(huán),樣品以不超過3℃/min的溫度變化速率返回到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件,再進行其他步驟。從標(biāo)準(zhǔn)上給出的圖譜可以看出(見圖2),試驗循環(huán)自a至f為一個循環(huán),但是試驗開始也是以標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境為起點,程序二的“a)”和“c)”項做了明確描述:需要以不大于3℃/min的速率將樣品區(qū)調(diào)整到預(yù)定的低溫環(huán)境開始冷熱沖擊循環(huán),循環(huán)完畢時必須以不大于3℃/min的速率將樣品區(qū)內(nèi)溫度恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。
四、技術(shù)要求
試驗設(shè)備要求:所需要的試驗設(shè)備可以在其中建立并保持試驗條件的兩個試驗箱(室),或者一個雙室試驗箱,除另有規(guī)定外,試驗箱應(yīng)具有樣品轉(zhuǎn)換后5min內(nèi)試驗箱內(nèi)的試驗條件重新穩(wěn)定的能力。也可使用搬運設(shè)備以實現(xiàn)樣品在兩箱之間的轉(zhuǎn)換。
溫度的要求:若非試件操作以外的其他任何動作(例如非轉(zhuǎn)換時間的打開箱門)使試件溫度或試驗箱空氣溫度產(chǎn)生明顯的變化(大于2℃),則在繼續(xù)試驗前應(yīng)使試件穩(wěn)定到所要求的溫度,除技術(shù)文件中另有規(guī)定外。
風(fēng)速的要求:GJB150.5A中要求,試驗箱內(nèi)樣品周圍的風(fēng)速不應(yīng)超過1.7m/s,除非裝備平臺環(huán)境已經(jīng)證明采用其他風(fēng)速是合理的,并提供了規(guī)定的試驗條件。
溫度穩(wěn)定:試件溫度穩(wěn)定(在轉(zhuǎn)換之前)的時間至少應(yīng)保證試件整個外部的度均一致。
相對濕度:大部分試驗方案都不控制相對濕度。但是溫度沖擊試驗過程中的相對濕度,對某些常見的多孔滲水材料(如纖維材料)可能有顯著的影響--滲入的濕氣可以移動并在結(jié)冰時會膨脹。除專門提出要求外,否則不必考慮控制相對濕度。
轉(zhuǎn)換時間:應(yīng)保證轉(zhuǎn)換時間能反映壽命期剖面中實際溫度沖擊的相應(yīng)時間。轉(zhuǎn)換時間應(yīng)盡可能短,但若轉(zhuǎn)換時間大于1min,則應(yīng)證明這些額外的時間是合理的。
五、試驗前需要提供的信息
a) .試件的技術(shù)狀態(tài);
b) .試驗溫度極值或試件溫度變化率;
c) .在每個溫度下的暴露時間;
d). 試件響應(yīng)溫度(根據(jù) GJB 150.3A-2009);e). 對于程序Ⅱ,高溫循環(huán)的具體參數(shù)和該循環(huán)的初始溫度;
f) .必要時用于確定溫度響應(yīng)和溫度穩(wěn)定的溫度傳感器的安裝位置(說明在試件的哪個部件、哪個 組件/結(jié)構(gòu)上)。
六、溫度沖擊試驗檢測結(jié)果評價
受試樣機、組件或裝備外觀結(jié)構(gòu)應(yīng)無損壞,殼體無變形,無開裂等;對于能上電的受試樣機,受試樣機的工作性能是否有下降。
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