Pruebas de choque térmico, a menudo denominadas pruebas de choque a temperatura, ciclos de temperatura o pruebas de choque a altas y bajas temperaturas,Es un ensayo ambiental crucial utilizado para evaluar la capacidad de los materiales y productos para soportar cambios de temperatura rápidos y extremos.En Dongguan Precision, entendemos la importancia de estas pruebas para garantizar la fiabilidad y durabilidad de sus productos en varios entornos operativos.

Según estándares comoGJB 150.5A-2009 3.1ySe trata de un sistema de control de las emisiones de gases de escape., un cambio rápido en la temperatura atmosférica de los alrededores que excede10 grados por minutoSin embargo, es importante tener en cuenta que las pruebas de choque de temperatura reales a menudo emplean tasas de cambio aún más severas, a menudo citadas como mayores queSe aplicarán las siguientes medidas:, o incluso más rápido.

¿Qué causa estos rápidos cambios de temperatura?

Varios escenarios del mundo real pueden conducir a fluctuaciones rápidas de temperatura, como se destaca en estándares comoGB/T 2423.22-2012 (ensayos ambientales - Parte 2: ensayos - ensayo N: cambio de temperatura):

• Transferencia de equipos entre entornos de temperaturas drásticamente diferentes (por ejemplo, de interior a exterior).
• Refrigeración repentina debido a la lluvia o inmersión en agua fría.
• Condiciones experimentadas por el equipo aerotransportado montado en el exterior.
• Condiciones específicas de transporte y almacenamiento.
• Gradientes de calor generados internamente dentro de los equipos de alimentación.
• Refrigeración rápida de los componentes con sistemas de refrigeración activos.
• Procesos de fabricación.

La frecuencia, magnitud y duración de estos cambios de temperatura son factores críticos.

¿Por qué es importante la prueba de choque a temperatura?

Como se describe enGJB 150.5A-2009 (Métodos de ensayo ambiental de laboratorio de equipos militares, parte 5: ensayo de choque a temperatura), este criterio se aplica en varios contextos:

• Simulación del entorno normal:Para evaluar los equipos destinados a ser utilizados en zonas en las que es probable que se produzcan cambios rápidos de temperatura del aire, se evalúa el impacto en superficies externas, componentes montados en el exterior,y partes internas cerca de la superficie durante las transiciones entre ambientes calientes y fríos, ascensiones rápidas a grandes alturas, o incluso caídas aéreas desde aviones.
• Evaluación de la seguridad y del estrés ambiental (ESS):Identificar posibles problemas de seguridad y defectos latentes en equipos expuestos a tasas de cambio de temperatura por debajo de niveles extremos (dentro de los límites de diseño).También se puede utilizar como prueba de detección con temperaturas más extremas para revelar posibles debilidades.

Los efectos del choque de temperatura:

Los cambios rápidos de temperatura pueden tener efectos significativos y variados en los equipos, en particular en las piezas cercanas a las superficies exteriores.Cuanto más lento sea el cambio de temperatura y menos pronunciado sea el impactoEl embalaje protector también puede mitigar estos efectos. El choque de temperatura puede causar impedimentos operativos temporales o permanentes.

A) Efectos físicos:

1. Fracturación de recipientes de vidrio e instrumentos ópticos.
2. Apretamiento o aflojamiento de piezas móviles.
3. Fragmentación de los propulsores sólidos en explosivos.
4. Las velocidades diferenciales de expansión o contracción de materiales diferentes, que conducen a una deformación inducida.
5. Deformación o ruptura de los componentes.
6. Ruptura de las capas superficiales.
7. Fugas de los recintos sellados.
8. Fallo del aislamiento.

B) Efectos químicos:

1. Separación de los componentes.
2. Fallo de los agentes químicos de protección.

C) Efectos eléctricos:

1. Cambios en los componentes eléctricos y electrónicos.
2. Fallas electrónicas o mecánicas debidas a la condensación rápida o a la formación de heladas.
3. Descarga electrostática.

El objetivo de las pruebas de choque a temperatura:

• Desarrollo de ingeniería:Identificar los defectos de diseño y fabricación al principio del ciclo de vida del producto.
• Calificación y aceptación del producto:Verificar la capacidad de un producto para soportar entornos de choque de temperatura, proporcionando datos para la finalización del diseño y la aprobación de la producción en masa.
• Detección del estrés ambiental (ESS):Eliminar las fallas de los productos en la primera etapa de su vida.

Tipos de ensayos de cambio de temperatura:

Según las normas IEC y nacionales, existen tres tipos principales de ensayos de cambio de temperatura:

1. Prueba Na:Cambio rápido de temperatura con tiempos de transición especificados; aire como medio.
2. Prueba Nb:Cambio de temperatura con una tasa de cambio especificada; aire como medio.
3. En el ensayo Nc:Cambio rápido de temperatura mediante dos baños líquidos; líquido como medio.

Los ensayos Na y Nb utilizan aire como medio de transferencia de calor y suelen tener tiempos de transición más largos en comparación con los ensayos Nc,que utiliza líquidos (agua u otros líquidos) para transiciones de temperatura mucho más rápidas.

Las normas pertinentes:

Otras normas pertinentes incluyen MIL-STD-883 (Método 1010), JESD22-A104D, JESD22-A106B, JIS C 60068-2-14:2011, JASO D 001, EIAJ ED-2531A, GB897.4-2008/IEC60086-4: el número de unidad de ensayo y el número de unidad de ensayo.2007, GJB548B-2005 (Método 1011.1), GJB128A-97 (Método 1056) y varias normas internas de la empresa (por ejemplo, automotriz).

Parámetros de ensayo clave:

• Temperatura ambiente del laboratorio
• Temperatura alta
• Baja temperatura
• Duración de la exposición a cada temperatura extrema
• Tiempo de transición o velocidad de cambio de temperatura
• Número de ciclos de ensayo

Tiempo de estabilización:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (Estabilización de la temperatura):La temperatura del objeto de ensayo debe ser uniforme en todas sus partes exteriores antes de que comience la transición.

Se aplicarán las siguientes medidas:2.1:Después de colocar la muestra de ensayo, la temperatura del aire debe alcanzar el intervalo de tolerancia especificado dentro del 10% de la duración de la exposición.

Humedad relativa:

Se aplicarán las disposiciones siguientes:No menciona explícitamente el control de la humedad relativa.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (Humedad relativa):La mayoría de los procedimientos de ensayo no controlan la humedad relativa, pero puede afectar significativamente a los materiales porosos (por ejemplo, materiales fibrosos) donde la humedad absorbida puede moverse y expandirse al congelarse.A menos que se requiera específicamente, el control de la humedad generalmente no se considera necesario para los ensayos de choque de temperatura según estas normas.

Tiempo de transición:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (elección del tiempo de transición):Para los métodos de dos cámaras, si la transición no puede completarse en 3 minutos debido al tamaño de la muestra,el tiempo de transición (t2) puede aumentarse siempre que no afecte notablemente los resultados del ensayo., utilizando la fórmula: t2 ≤ 0,05 * t3 (donde t3 es el tiempo de estabilización de la temperatura de la muestra de ensayo).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (Tiempo de transición):El tiempo de transición debe reflejar la duración real del choque de temperatura experimentado durante el ciclo de vida del producto.y cualquier tiempo de transición superior a 1 minuto debe justificarse.

Velocidad del aire:

Se aplicarán las disposiciones siguientes:No menciona explícitamente la velocidad del aire en la versión actual (las versiones anteriores podrían haber especificado ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (Velocidad del aire):La velocidad del aire alrededor del objeto de ensayo en la cámara de ensayo no debe exceder de 1,7 m/s.a menos que el entorno de la plataforma del equipo justifique una velocidad diferente y se especifique en las condiciones de ensayo..

Instalación y montaje del objeto de ensayo:

El objeto de ensayo debe montarse para simular lo más posible sus condiciones reales de uso, con las conexiones necesarias para los instrumentos de ensayo.

1. Asegurar la accesibilidad de los enchufes, tapas y puntos de ensayo para evaluar la eficacia del dispositivo de protección.
2. Sustitución de las conexiones eléctricas y mecánicas normales no utilizadas durante el ensayo por conectores simulados para lograr el realismo del ensayo.
3. ensayo de unidades funcionales individuales por separado si el elemento comprende varias unidades independientes.mantener una distancia mínima de 15 cm entre las unidades y las paredes de la cámara para garantizar una correcta circulación de aire..
4. Protección del objeto de ensayo de contaminantes ambientales irrelevantes.

Se aplicarán las siguientes medidas:2.2 (Montaje o soporte de las muestras de ensayo):A menos que se especifique lo contrario, las estructuras de montaje o de soporte deben tener una baja conductividad térmica para garantizar que la muestra de ensayo esté aislada eficazmente.deben colocarse para permitir la libre circulación de aire entre ellas y las superficies de la cámara..

Determinación del número de ciclos de ensayo:

El ciclo de temperatura induce una tensión mecánica en el objeto de ensayo, con una tensión interna que aumenta con el número de ciclos.

$No(DT.{)}^{el}=C.\; LasoNoeltunt$

Donde:

• N = número de ciclos de temperatura
• ΔT = cambio de temperatura (diferencia entre temperaturas altas y bajas)
• k = Exponente (dependiente del mecanismo de falla)

Esto a veces se conoce como la fórmula de Coffin-Manson y se puede reescribir para estimar el número de ciclos de prueba (Nf2) necesarios para simular una vida útil deseada (Nf1):

$No{f}^2=No{f}^1{\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{D{T.}^1}{D{T.}^{2/}}\right)}^{el}$

Donde:

• Nf1 = Número de ciclos hasta el fallo (vida útil real)
• Nf2 = Número de ciclos hasta el fallo (ensayo)
• ΔT1 = cambio de temperatura (entorno de servicio real)
• ΔT2 = cambio de temperatura (condiciones de ensayo)
• k = 2 para metales que experimentan deformación plástica bajo carga cíclica, 4 para piezas predominantemente de plástico.

Ejemplo de cálculo:

Para un conjunto de soportes de bomba de aceite con una vida útil deseada de 10 años (2 arranques en frío por día):

• Nf1 = 10 años * 365 días al año * 2 ciclos al día = 7300 ciclos
• ΔT1 = 50°C - 0°C = 50°C (rango de temperatura de funcionamiento real)
• La temperatura de ensayo se calculará en función de la temperatura de ensayo.
• k = 4 (suponiendo que los componentes sean predominantemente de plástico)

$No{f}^2=7300(50/$120- ¿ Qué?)4- ¿ Qué?220ciclos

Por lo tanto, aproximadamente 220 ciclos de choque de temperatura en las condiciones de ensayo dadas pueden simular 10 años de vida útil real.

Comprender estos principios y parámetros es crucial para diseñar e interpretar eficazmente las pruebas de choque de temperatura.Proporcionamos una gama de cámaras de choque de temperatura y orientación de expertos para ayudarle a garantizar la fiabilidad de sus productos en condiciones térmicas extremasPóngase en contacto con nosotros hoy para discutir sus necesidades específicas de pruebas.