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汽車產品環境冷熱沖擊試驗研究
目前，各工程師在制定標準，執行標準時對于溫度變化類的試驗有很多不同的見解，且此類試驗名稱過多，導致實際應用中出現了一些不恰當的使用方法。本文特對溫度變化類試驗進行解讀，一方面對各類試驗項目進行分析，另一方面推薦使用合適的標準項目，以供各工程師參考使用。
溫度變化類試驗項目有眾多名稱：溫度變化、溫度循環、溫度交變、快速溫變、溫度沖擊、冷熱沖擊、溫度梯度、分級溫度等名稱。且不同體系的標準中應用的試驗方法是不同的，如何區分這些試驗項目，如何選擇試驗項目，這需要對各類型試驗的來源以及其區別進行分析。
本文針對的試驗項目是溫度變化類的，對于濕熱類，溫濕度循環等試驗項目后續再以專題敘述。
1、 溫度變化試驗
1.1 來源
各類標準中的溫度變化試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N：溫度變化中的 Nb 。在特定溫度變率之溫度變化試驗。
1.2 定義
溫度變化試驗，為設置一定的溫度變化速率進行高溫與低溫之間的轉變。故在實際應用中有兩類：一類為慢速的溫度變化試驗，其溫度變化速率＜3℃/min（一般各標準經常選擇參數為1℃/min），也既一般應用中的溫度變化、溫度循環、溫度交變試驗（此三類為一種試驗）；另一類為快速的溫度變化試驗，其溫度變化速率≥3℃/min（一般各標準經常選擇參數為3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min），也既一般應用中的快速溫變試驗。溫度變化速率越快，考核越嚴酷。
1.3 目的及應用范圍
本試驗適用于組件、裝備或其它產品。為產品模擬帶電工作時隨溫度的變化，如在系統/組件工作時快速改變周圍溫度。如果系統/組件處在熱浸透溫度（例如安裝在發動機上的系統/組件），高溫階段附加的短暫溫度峰值要確保產品在這期間的基本功能。為避免系統/組件內的電熱擴散抑制系統/組件達到低溫的效果，故在降溫階段將產品關閉。失效模式為溫度變化引起的電氣故障。
注：本試驗不是壽命試驗。
1.4 試驗方法及參數
1.4.1 溫度變化試驗：
各類標準中建議采用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，具體試驗程序見圖1及圖2，圖1應用于非發動機艙產品，圖2應用于發動機艙中零部件，因為其具有發動機熄火后的余熱考核，故在溫度變化中加入了極限高溫貯存的考核。
圖1溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
圖2 有后續加熱的溫度變化曲線
TOB：高溫極限工作溫度
TUB：低溫極限工作溫度
TNH：發動機熄火后（停車），出現的zui高環境溫度
工作類別3.2： 使用13.5V帶電工作
1.4.2 快速溫變試驗：
目前發現部分企業標準中有此類項目，如GM3172 ，其具體試驗方法參加圖3，此類試驗屬于加速壽命試驗方法，故一般不推薦應用于認證試驗中。
圖3快速溫變曲線
1.5 差異及應用分析
以上的兩項試驗，推薦使用ISO 16750-4 5.3.1 溫度變化試驗，由于其更能貼合日常中產品的使用情況，快速溫變試驗適用于壽命加速試驗，其具體的加速因子及方法，后續專稿論述。
溫度變化試驗的特點：產品在試驗中工作、溫度變化的速率一定、循環數一般設置30個循環以內、極限溫度值（因此項試驗為工作+存儲類試驗，故其極限值根據產品使用情況不同有兩種方案供選擇，具體看參見圖1，圖2）；此為產品性能考核試驗（非壽命試驗）。附表為一外部公司的推薦參數，以供大家參考。
表1 產品溫度變化試驗參數推薦表
產品在極限溫度中的貯存時間參加表2 。
表2 產品重量與其溫度浸入時間的關系
從圖4和圖5可以看出，結構比較簡單的元器件和含元器件、零部件較少的整機，一般選擇5次循環就可以了。結構比較復雜，所用元器件、零部件較多的整機選擇10次循環就可以將絕大部分故障原因暴露出來。為了設備、整機和儀器可靠性更高，有時也可能選擇20到30次循環。
2、 冷熱沖擊試驗
2.1 來源
各類標準中的冷熱沖擊試驗均來源于IEC 60068-2-14 試驗方法N：溫度變化中的Na 。在特定時間內快速溫度變化試驗。
2.2 定義
在特定時間內進行快速溫度變化，轉換時間一般設定為手動2～3 分鐘，自動少于30 秒，小試件則少于10 秒。常用術語中的溫度沖擊試驗也屬于冷熱沖擊試驗。
2.3 目的及應用范圍
這是一個加速試驗，模擬車輛中大量的慢溫度循環。對應實際車輛溫度循環，用較快的溫度變化率及更寬的溫度變化范圍，加速是可行的。失效模式為因老化和不同的溫度膨脹系數導致的材料裂化或密封失效。本試驗將導致機械缺陷（裂縫），不要求帶電工作
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