1 前言

溫度沖擊試驗(yàn)可用于考核產(chǎn)品對(duì)周圍環(huán)境溫度急劇變化的適應(yīng)性，是裝備設(shè)計(jì)定型的鑒定試驗(yàn)和批生產(chǎn)階段的例行試驗(yàn)中不可缺少的試驗(yàn)項(xiàng)目，在有些情況下也可用于環(huán)境應(yīng)力篩選?？梢哉f，它在驗(yàn)證和提高裝備的環(huán)境適應(yīng)性方面應(yīng)用的頻度僅次于振動(dòng)與高低溫試驗(yàn)。本文對(duì)這二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的這一試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比分析。

2 試驗(yàn)?zāi)康暮蛻?yīng)用對(duì)象

表1列出了二個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)中溫度沖擊試驗(yàn)的目的和應(yīng)用對(duì)象

2.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

二個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)中溫度沖擊試驗(yàn)敘述的試驗(yàn)?zāi)康幕疽恢拢皇潜磉_(dá)方式略有區(qū)別。應(yīng)當(dāng)指出，這種表達(dá)方式比較含糊和籠統(tǒng)。實(shí)際上溫度沖擊試驗(yàn)作為一種工具，應(yīng)用在產(chǎn)品研制生產(chǎn)的不同階段時(shí)其目的是不同的。工程研制階段可用于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝缺陷；產(chǎn)品定型或設(shè)計(jì)鑒定和批產(chǎn)階段用于驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)溫度沖擊環(huán)境的適應(yīng)性，為設(shè)計(jì)定型和批產(chǎn)驗(yàn)收決策提供依據(jù)；作為環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)用時(shí)，目的是剔除產(chǎn)品的早期故障。

2.2應(yīng)用介質(zhì)

MIL-STD-810F的溫度沖擊試驗(yàn)中規(guī)定使用的介質(zhì)限于空氣，而GB2423溫度變化試驗(yàn)中的，Na、Nb使用的介質(zhì)也為空氣。Ne試驗(yàn)使用的介質(zhì)是液體。使用什么樣的介質(zhì)主要取決于產(chǎn)品實(shí)際壽命期內(nèi)遇到的介質(zhì)類型。顯然使用液體作為介質(zhì)進(jìn)行的溫度沖擊試驗(yàn)更為嚴(yán)酷。

3 對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的要求

表2列出了二個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)中溫度沖擊試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)箱的要求，由于都是屬于溫度試驗(yàn)的范疇，因此其對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)箱的要求與對(duì)溫度試驗(yàn)箱的要求類似，其主要區(qū)別是增加了溫度沖擊試驗(yàn)中開箱放入試驗(yàn)樣品后試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度恢復(fù)到規(guī)定試驗(yàn)溫度的時(shí)間要求。下面對(duì)各種要求作一說明。

表2二個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)中溫度沖擊試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備要求

3.1 風(fēng)速要求

從表2可看出，溫度沖擊試驗(yàn)箱內(nèi)的風(fēng)速均要求小于等于2m/s。這一要求是要確保受試產(chǎn)品在試驗(yàn)中不會(huì)因受到過高的氣流作用，產(chǎn)生與實(shí)際使用中差異過大的熱傳導(dǎo)。試驗(yàn)箱內(nèi)有一定風(fēng)速有利于箱內(nèi)溫度快速均勻，而風(fēng)速過大則會(huì)導(dǎo)致受試產(chǎn)品受風(fēng)面熱交換遠(yuǎn)大于背風(fēng)面而在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生不符臺(tái)實(shí)際熱傳導(dǎo)的現(xiàn)象。

3.2 對(duì)試驗(yàn)箱空氣溫度恢復(fù)時(shí)間的要求

從表2可以看出，GB2423是小于等于試驗(yàn)時(shí)間（指產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間）的10%，而MIL-STD-810F則明確小于等于5min。提出這一要求的目的在于要求試驗(yàn)箱有較大的熱沉以確保受試產(chǎn)品真正經(jīng)受溫度突然沖擊的環(huán)境。

3.3 對(duì)箱壁溫度與試驗(yàn)溫度的差值要求

表2中還規(guī)定了箱壁溫度與試驗(yàn)溫度的差值要求，這是為了避免因二者之間溫差太大而造成過大的輻射加熱效應(yīng)，從而使受試產(chǎn)品產(chǎn)生溫度不均勻。

4 試驗(yàn)條件

表3列出了二個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)的溫度沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)條件

4.1 試驗(yàn)溫度

從表3看出，GB2423中對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)上、下限不作明確規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)中給出了一系列的高、低溫等級(jí)，具體上下限溫度由使用者根據(jù)受試產(chǎn)品壽命期實(shí)際可能遇到的極端高低溫，從相近的等級(jí)中選取。可見該標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)融入了一些剪裁思想，要求標(biāo)準(zhǔn)的使用者分析受試產(chǎn)品壽命期可能遇到的極端環(huán)境，作為其確定上，下限溫度的根據(jù)，但是標(biāo)準(zhǔn)中推薦了試驗(yàn)溫度等級(jí)，因此溫度沖擊的上下限值只能在這些等級(jí)中選取和組合，使試驗(yàn)溫度得到適當(dāng)?shù)囊?guī)范化和園整化。

MIL-STD-810F標(biāo)準(zhǔn)中不再規(guī)定試驗(yàn)溫度，要求使用者按預(yù)計(jì)部署情況剪裁確定，標(biāo)準(zhǔn)中不給出具體的溫度值或需要按其圓整化的標(biāo)準(zhǔn)溫度等級(jí)。為了便于剪裁，810F中提供了針對(duì)以下幾種情況確定上下限溫度的方法。

a、裝在飛機(jī)設(shè)備艙內(nèi)的機(jī)載設(shè)備隨飛機(jī)處于沙漠或熱帶地區(qū)環(huán)境，受日曬加熱后飛機(jī)迅速起飛，幾分鐘后又處于所在飛行高度對(duì)應(yīng)的極端低溫中從而使該設(shè)備經(jīng)受從熱到冷的溫度沖擊。并適當(dāng)考慮設(shè)備在機(jī)上位置，飛機(jī)飛行速度和環(huán)控系統(tǒng)工作對(duì)其周圍溫度的影響，Z終確定模擬高空低溫的低濕溫度。地面高溫極端溫度則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐腪高溫度和金屬殼體引起的致熱輻射效應(yīng)造成內(nèi)部升溫程度確定。

b、將設(shè)備用運(yùn)輸機(jī)空運(yùn)并空投到沙漠地區(qū)。此時(shí)使設(shè)備經(jīng)受從冷到熱的沖擊。由于飛機(jī)貨艙內(nèi)一般不空調(diào)、其內(nèi)部運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備在高空遇到的溫度與高空環(huán)境溫度基本一致，設(shè)備空投到地面遇到的Z高溫度可以先從MIL-STD-810F高溫試驗(yàn)方法表501.4-1和501.4-2中查取。若處于基本熱區(qū)，空氣的Z高溫度為43℃；若處于熱區(qū)，空氣Z高溫度為49℃，還要適當(dāng)考慮地表放熱產(chǎn)生的氣溫升高情況，Z終確定溫度沖擊試驗(yàn)用的高溫溫度。

c、設(shè)備在寒冷地區(qū)從戶外進(jìn)入具備加熱措施的倉(cāng)庫(kù)，維修場(chǎng)所或基地建筑物內(nèi)，或者裝入有加熱措施的貨艙。此時(shí)設(shè)備也是經(jīng)受從冷到熱的沖擊。低溫極端溫度可根據(jù)MIL-STD-810F方法502《低溫》中2.3.1節(jié)推薦的方法確定。

d、溫度沖擊試驗(yàn)還可用于工程研制階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷和環(huán)境應(yīng)力篩選剔除早期故障，此時(shí)的高、低溫極值則可根據(jù)其目的確定。一般采用極端溫度或更加嚴(yán)酷的溫度。

4.2 保持時(shí)間

個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)保持時(shí)間規(guī)定也有些微差別，原則上都是受試產(chǎn)品在試驗(yàn)溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間， GB2423中給出10min到3h的5個(gè)時(shí)間等級(jí)，由使用方根據(jù)測(cè)得的產(chǎn)品溫度穩(wěn)定時(shí)間，采用與其Z相近的時(shí)間作為保持時(shí)間；而MIL-STD-810F方法503.4中則不規(guī)定具體時(shí)間或可選時(shí)間等級(jí)，直接采用產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間或產(chǎn)品在環(huán)境中真實(shí)暴露時(shí)間。在溫度沖擊試驗(yàn)中，Z為關(guān)健的是建立起不同材料熱脹冷縮不一致造成的應(yīng)力。實(shí)際熱沖擊Z可能發(fā)生在受試產(chǎn)品的外部，有關(guān)資料指出不必達(dá)到整個(gè)產(chǎn)品溫度穩(wěn)定，而只要受試產(chǎn)品外表面溫度與試驗(yàn)溫度一致就行。這一意見雖有一定道理，實(shí)施起來也有一定困難，因?yàn)椴豢赡茉诋a(chǎn)品表面安裝許多傳感器，此外，產(chǎn)品各部分傳熱能力不一致，受試產(chǎn)品內(nèi)部鄰近部件熱容量也不一致，因此確定起來有難度。

4.3 循環(huán)次數(shù)或沖擊次數(shù)

GB2423分別規(guī)定了溫度沖擊循環(huán)次數(shù)為3次和5次，而MIL-STD-810F則要求應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定沖擊次數(shù)，暴露在溫度沖擊環(huán)境中的可能性很小的設(shè)備只進(jìn)行一次，無(wú)法確定未來實(shí)際經(jīng)受多少次溫度沖擊時(shí)則至少3次或3次以上，若掌握實(shí)際使用中會(huì)經(jīng)受到的沖擊次數(shù)，應(yīng)將其作為溫度沖擊試驗(yàn)中沖擊的次數(shù)。

4.4 轉(zhuǎn)換時(shí)間

二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)的轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)定不一致。MIL-STD-810F方法503.4規(guī)定時(shí)間Z短，僅為1min，GB2423規(guī)定為2-3min。實(shí)際試驗(yàn)操作中，5min的轉(zhuǎn)換時(shí)間顯然是長(zhǎng)了，不管是小受試產(chǎn)品人工搬運(yùn)，還是大受試產(chǎn)品用專用裝置搬運(yùn)，實(shí)際時(shí)間都不會(huì)超過1min。MIL-STD-810F中規(guī)定1min雖然沒有太大的科學(xué)依據(jù)，但確實(shí)比較合理。

5 溫度沖擊試驗(yàn)的起始沖擊溫度

雖然一般的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)的起始溫度不予提及或不做硬性規(guī)定，但這卻是試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)必須考慮的問題，因?yàn)樯婕暗皆囼?yàn)是結(jié)束在低溫還是高溫狀態(tài)，這決定了是否需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行烘干，而導(dǎo)致延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間。如果試驗(yàn)結(jié)束在低濕狀態(tài)，受試產(chǎn)品從試驗(yàn)箱（室）內(nèi)取出后，應(yīng)在正常的試驗(yàn)大氣條件下進(jìn)行恢復(fù)，直至樣品到達(dá)溫度穩(wěn)定，這一操作難免使試驗(yàn)樣品表面產(chǎn)生凝露引入濕度對(duì)產(chǎn)品的影響。從而改變?cè)囼?yàn)的性質(zhì)。MIL-STD-810F與GB2423中速兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中畫的試驗(yàn)曲線圖，都是從低溫開始試驗(yàn)，可見以低溫作為沖擊起始溫度，是更好的試驗(yàn)方法。