高低温试验,简单说就是把产品放进一个能精确控温的箱子里,让它经历设定的高温或低温环境,看它在储存、运输和使用过程中还能不能保持正常性能。它属于环境可靠性试验的一种,通常分为高温试验和低温试验,有时也会把温度循环、温度冲击放在一起讨论,但严格来说,这几类试验的应力和目的并不相同。
高低温试验主要用来回答什么问题
它要验证的不是产品“怕不怕冷、怕不怕热”这么笼统,而是特定温度条件对产品性能的影响。比如高温可能让材料软化、绝缘性能下降、电子元件参数漂移;低温可能让塑料变脆、润滑剂黏度上升、电池输出能力下降。试验的严苛程度主要取决于温度点、暴露持续时间,以及样品是在通电工作状态还是断电储存状态下接受试验。
常见应用对象包括电工电子产品、电子元器件、汽车零部件、材料、医疗器械、航空航天设备等。不同产品关注的重点不一样,有的看外观是否变形开裂,有的看功能是否正常,有的看试验后的绝缘电阻、精度或机械强度。
试验标准怎么看
高低温试验的标准不少,常见的有 GB/T 2423.1(低温试验方法)、GB/T 2423.2(高温试验方法),以及对应的国际标准 IEC 60068-2-1、IEC 60068-2-2。军工领域会参考 GJB 150.3A 和 GJB 150.4A 这类标准。设备本身也有技术条件标准,例如 GB/T 10592 对高低温试验箱的技术条件作出规定。
需要说明的是,标准编号和版本会更新,实际做试验时应以产品所属行业和客户要求指定的现行有效版本为准。不能简单套用一个温度点就认为适用于所有产品。
温度范围一般是多少
从设备能力看,常见高低温试验箱的温度范围大致在 -70℃ 至 +150℃ 之间,部分设备可覆盖更宽区间。从试验温度等级看,相关标准中列出的低温点包括 -65℃、-55℃、-40℃、-30℃、-25℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、+5℃ 等,高温点包括 +200℃、+175℃、+155℃、+125℃、+100℃、+85℃、+70℃、+65℃、+60℃、+55℃、+50℃、+45℃、+40℃、+35℃、+30℃ 等,温度允许偏差通常为 ±2℃。
这些数值是标准中给出的可选等级,不是每台设备都能全部覆盖,也不是每个产品都要做到极限。选型时要先看产品实际使用环境和对应标准要求,再看设备能否稳定达到该温度点。
试验设备由哪些部分组成
高低温试验箱一般由箱体、制冷系统、加热系统、空气循环系统和控制系统组成。箱体内胆多用不锈钢,外壳为冷轧钢板喷塑,中间有保温层。制冷系统常见单级或复叠式压缩机制冷,加热多采用电加热管,控制系统通过传感器和 PID 调节维持箱内温度。
试验箱内通常要求空气循环,以保证温度均匀。对于非散热样品,强迫空气循环有助于提高热交换效率;对于散热样品,是否采用强迫空气循环要按标准规定处理,避免气流对样品产生额外影响。
设备操作流程的基本步骤
操作流程可以概括为准备、设定、运行和检查四个阶段,但具体细节要按设备说明书和试验标准执行。
- 确认样品状态:明确样品是通电工作还是断电储存,是否属于散热样品,是否需要外接电源或信号线。
- 检查设备:确认试验箱温度传感器、制冷和加热系统正常,箱内无禁止测试的物品。爆炸物、可燃物、易燃气体等通常不允许放入普通高低温试验箱。
- 放置样品:样品不应靠近热源或阻挡出风口,摆放方式要保证箱内空气流通。需要接线的样品可通过测试孔引入线缆。
- 设定程序:根据标准或试验大纲设定温度点、升降温方式、保持时间和循环次数。温度渐变和温度突变是两种不同做法,前者先把样品放入室温箱内再逐渐升降温,后者是箱体达到规定温度后再放入样品。
- 运行与记录:待箱内温度达到设定值并稳定后开始计时,记录温度曲线和样品状态。持续时间常见可选 2h、16h、72h、96h 等,具体按标准要求确定。
- 试验后检查:取出样品,检查外观有无变形、开裂、起泡、镀层剥落,塑料件有无裂纹,橡胶件有无老化粘结,功能性能是否符合技术条件。
选型时要注意什么
选高低温试验箱,不能只看“最低温度”和“最高温度”两个数字。至少要关注有效工作空间的尺寸能否放下样品、温度均匀度和波动度是否满足标准、升降温速率是否够用、是否需要在试验中通电测试、设备的安全保护是否齐全。
如果试验涉及温度快速变化或温度冲击,那属于温度循环或冷热冲击范畴,对温变速率和切换机构的要求与普通高低温箱不同,不能混为一谈。普通高低温试验箱侧重恒定高温或低温条件下的适应性,温度冲击箱则侧重短时间内的剧烈温度交替。
另外,试验标准、设备能力和产品要求三者要对得上。设备标称范围很宽,不代表在任意温度点都能满足均匀性和波动度要求;产品标准要求的温度点,也要确认设备在该点能稳定运行。具体选型参数建议以设备厂家提供的技术资料和计量校准结果为准。