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    GJB150.5A軍用裝備做溫度沖擊試驗的方法及流程!

    返回列表 來源:劍喬儀器 瀏覽: 70 發布日期:2021-06-04

    摘要:本文介紹了溫度沖擊試驗的基本原理和試驗技術及GJB150.5A-2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法 溫度沖擊試驗》試驗程序、試驗條件和試驗順序和剪裁過程。最后以模擬試驗的方式,通過應用溫度沖擊試驗方法過程的剪裁,為實驗室應用溫度沖擊試驗提供了示例,具體詳情也可在線咨詢劍喬儀器廠家!

     

    關鍵詞:GJB 150A;溫度沖擊;環境試驗

     

    隨著我國在航天、船海領域的不斷發展,武器裝備的作戰使用環境日益復雜。嚴峻的作戰環境,對于裝備的可靠性、安全性以及電氣性能提出了更加嚴苛的技術指標要求。為了提高裝備的可靠性,溫度沖擊試驗作為環境應力篩選工藝以剔除裝備早期故障,亦可作為考核材料特性以及電氣性能的一種手段。

     

    1、溫度沖擊試驗概述

     

    目前國內溫度沖擊試驗方法主要依據GJB 150.5A,該標準基于IEC 60068-2-14[1]并適應我國武器裝備的特性而逐漸完善。下面對GJB 150.5A作簡要介紹并分析試驗方法、試驗程序以及試驗條件。

     

    1.1試驗方法

     

    進行溫度沖擊試驗的目的是驗證裝備的物理特性(材料)或性能指標在經受周圍大氣溫度的急劇變化(溫度沖擊)時是否會引起改變,利用在不同溫度情況下因熱脹冷縮所產生的應力來考驗被試品質量的試驗。溫度沖擊模擬產品貯存或運輸過程中從一個極熱(極冷)的環境中突然進入一個極冷(極熱)的環境,因此,一般用兩個試驗箱(冷箱和熱箱)或一個試驗箱中的兩個室(冷室和熱室),實現被試品在冷熱室之間快速轉移[2]。

     

    當采用高溫試驗箱和低溫試驗箱進行溫度變化試驗時,試驗箱的放置應便于被試品在兩箱之間迅速轉換。低溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規定的試驗環境熱力學溫度不應超過8 %,高溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規定的試驗環境熱力學溫度不應超過3 %,同時被試品不受任何發熱和冷卻元件的直接輻射。

     

    如研制總要求或有關標準沒有特殊要求,溫度沖擊試驗的溫度條件至少要包括被試品相應規定的最高溫度條件和最低溫度條件。高低溫轉換時間通常不低于3 min,轉換時間過長達不到溫度沖擊效果。采用溫度沖擊試驗箱進行試驗,轉換時間通常比較短;采用高溫試驗箱和低溫試驗箱交替法進行試驗時轉換時間通常比較長。

     

    1.2試驗程序

     

    溫度沖擊試驗主要包括兩個試驗程序[3]:程序Ⅰ——恒定和程序Ⅱ——循環。雖然兩個程序都涉及溫度條件和性能測試,但高溫沖擊極值存在不同:

     

    1)程序Ⅰ——恒定。程序Ⅰ的每個極值沖擊條件采用恒定的溫度。在諸多情況下,溫度沖擊本身比其他溫度效應重要得多,所以試驗可采用兩個恒定溫度進行。特別是在希望采用更嚴酷的沖擊(例如需對安全性進行評價以及考核初始設計合理性方面)時和在要使用極值溫度時要采用恒定溫度沖擊程序。

     

    2)程序Ⅱ——循環。若要求對真實環境進行仔細地模擬時,應使用程序Ⅱ,因為高溫是隨著相應的日循環出現的。根據相關技術文件確定裝備應達到的功能(工作使用要求),并確定會引起溫度沖擊的環境。

     

    在實驗室環境中,通常根據武器裝備的設計溫度指標選用程序Ⅰ進行試驗,若裝備承制方技術文件對于程序Ⅱ有明確的要求則按照程序Ⅱ進行試驗。武器裝備使用環境可能包含多個設備平臺,程序Ⅱ存在一定的局限性;而若按照程序Ⅰ進行試驗,是針對武器裝備的設計指標進行考核,能夠更充分的驗證裝備的技術特性和電氣性能是否滿足設計要求。

     

    1.3試驗條件

     

    應根據相關技術文件的規定、應力篩選要求選定隨用的試驗條件和試驗技術。若有實測數據,則應使用實測數據。本實驗將暴露條件歸納為飛機飛行暴露、空運-沙漠暴露和陸運或空運-寒冷暴露等
     

    2)根據實際使用環境溫度數據或技術文件要求選擇試驗溫度。若沒有數據或文件,可根據裝備預計的部署應用情況或將要部署的區域,或根據其最極端的非工作溫度要求確定試驗溫度;亦可采用能夠反映預期的極端貯存條件的試驗條件。溫度范圍應反映預期的使用情況,而不是任意選擇一個溫度范圍;

     

    3)應按裝備預期的貯存、運輸或使用時的技術狀態進行試驗;

     

    4)試件溫度穩定(在轉換之前)的時間至少應保證試件外表面溫度均勻一致(±2 ℃以內)。

     

    5)除技術文件專門提出要求外,不考慮控制相對濕度。針對某些對于濕度敏感的材料(如纖維材料)應在試驗前對試驗箱進行除濕操作;

     

    6)應保證溫度轉換時間能夠反映壽命期剖面中實際溫度沖擊的狀態。轉換時間應盡可能的短,但若能證明這些額外的時間是合理的,轉換時間亦可大于1 min;

     

    7)受試裝備應盡可能在低溫保溫結束至高溫保溫結束期間通電檢測電氣性能,若試驗過程中無法滿足測試條件則于試驗結束后進行電氣性能測試。

     

    2、實驗室中溫度沖擊試驗的剪裁實例

     

    2.1受試樣品簡介

     

    1)受試樣品為某型DC;

     

    2)受試樣品主要作戰環境為飛機外掛。

     

    2.2試驗項目的剪裁

     

    根據受試產品的使用環境,可以確定其主要暴露于高低溫環境之中。據此,為了更全面真實的模擬產品的使用環境,確定需要對裝備進行溫度沖擊試驗。溫度的迅速變化預期會對裝備內部模塊組件的電氣性能產生顯著的影響;為充分驗證該型裝備應對溫度沖擊的適應性,進行溫度沖擊試驗。

     

    選定了試驗方法,然后對溫度沖擊試驗的試驗條件進行分析。由于受試產品使用服役于多地域,且受高溫日照影響有限,所以在確定溫度沖擊試驗條件時,考慮按照產品設計極限值進行,選取試驗程序Ⅰ。按GJB 150.5A規定,要求溫度轉換前受試產品能夠達到溫度穩定,所以將溫度穩定時間設定為4 h;此外,需考慮試驗箱內濕度對裝備的影響。因受試產品在使用環境下濕度相對較小,僅在存放時會經受濕熱因素影響,所以,在溫度沖擊試驗過程中不考慮濕度。

     

    受試產品屬長期處于貯存狀態,執行作戰任務時短期內隨飛機處于高層大氣中,使用不頻繁,故而按GJB 150.5A最低循環沖擊次數不小于3次的要求,選取最低試驗循環沖擊次數3次(3次高溫沖擊,2次低溫沖擊)。溫度轉換時間按標準要求盡量小于1 min,確實無法滿足時說明理由,由于傳統溫度沖擊試驗設備內部空間無法滿足受試產品整體放置的需求,選擇相鄰高低溫試驗箱通過兩箱法實現溫度沖擊,能夠滿足在3 min內實現溫度轉換的要求(技術文件要求轉換時間小于10 min)。

     

    考慮受試產品的實際壽命期間所經歷的環境狀態,將溫度沖擊試驗定于高低溫、濕熱、振動試驗后進行。至此,該型吊艙裝備溫度沖擊試驗項目剪裁完成,可選擇試驗設備,開始試驗實施。

     

    2.3試驗實施

     

     

    選取哈丁試驗生產的BHT 7150-5F型步入式快速溫變濕熱試驗箱兩套,該設備溫度變化速率大于5 ℃/min,且試驗日期在其檢定有效期內。試驗實施前經預試驗驗證,試驗箱可滿足在樣品轉換試驗箱(小于30 s)后在不大于3 min內恢復試驗保溫溫度要求。
     

    2.3.1 試驗前準備

     

    1)首先清潔裝備表面污垢,記錄已有外殼損傷狀態;

     

     

    2)清潔后,將受試產品放置于試驗箱靠近中間的有效容積內并在實驗室標準大氣條件下(溫度15 ℃~35 ℃,相對濕度20 %~80 %)[4]達到穩定,放置要求如下:①模擬實際安裝使用狀態放置;②表面距箱壁距離不應小于15 cm,,確保試驗箱內循環空氣的流通。

    3)對受試產品進行外觀檢查機初始檢測,記錄結果;

     

    4)關閉試驗箱門,堵好箱體通孔,準備試驗運行。

     

    2.3.2 試驗程序運行

     

    1)將高低溫試驗箱分別手動升降溫至-55 ℃和70 ℃,待試驗箱溫度達到設定值后開始計時;

     

    2)待受試產品在低溫試驗箱中保溫時間達到4 h后,開啟試驗箱門,在最短時間內手動轉移至高溫試驗箱中;關閉試驗箱門,使高溫試驗室在3 min內恢復至設定溫度值;

     

    3)待受試產品在高溫試驗箱中保溫時間達到4 h后,開啟試驗箱門,迅速轉移至低溫試驗箱中;關閉試驗箱門,使低溫試驗室在3 min內恢復至設定溫度值;

     

    4)重復步驟2)3次,步驟3)2次,在最后一次高溫室保溫結束后以不大于3 ℃/min的速率恢復至實驗室常溫溫度(15 ℃~35 ℃,20 %RH~80 %RH),保持至溫度穩定;

     

    5)恢復結束后,在試驗的標準大氣條件下對受試產品進行外觀和功能/性能檢測,最終便可得出該型產品經歷溫度沖擊試驗的結果。

     

    3、結論

     

    本文綜述了GJB 150.5A-2009溫度沖擊試驗方法,對試驗目的、試驗程序、試驗過程進行了詳細描述,結合典型的溫度沖擊試驗案例,介紹了具體試驗過程中標準的剪裁方法及試驗流程,為裝備在實驗室環境下開展溫度沖擊試驗提供理論指導。

    4. 相關溫度沖擊試驗設備,有冷熱沖擊試驗箱,恒溫恒濕試驗箱,高低溫試驗箱,三綜合試驗箱,具體請咨詢劍喬儀器廠家!

     

    參考文獻:

    [1]IEC 60068-2-14, Basic environmentaltesting procedures[S].

    [2]齊久成. 海洋水文裝備試驗[M]. 國防工業出版社, 2015.

    [3]GJB 150.5A-2009, 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第5部分:溫度沖擊試驗[S].

    [4]GJB 150.1A-2009, 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第1部分:通用要求[S].

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