可靠性试验之“气候环境试验”

气候环境试验主要包括:高温试验、低温试验、快速温变试验、冷热冲击试验、恒温恒湿试验、温度变化试验、交变湿热试验、温湿度组合循环试验、盐雾试验、IP等级试验、UV...


气候环境试验主要包括:高温试验、低温试验、快速温变试验、冷热冲击试验、恒温恒湿试验、温度变化试验、交变湿热试验、温湿度组合循环试验、盐雾试验、IP等级试验、UV试验、氙灯试验、气体腐蚀试验、低气压试验、臭氧老化试验、高压蒸煮试验等,根据不同产品、不同应用场景、不同认证标准,需要进行的测试项目也不一样,大家可以根据要求进行选择。

本文主要针对前面几种常见的进行介绍,相关标准已经给出,有需要的可以参考进行。

温度相关试验根据不同技术规范要求不同,有的要求在升(降)温后须有稳定时间,有的要求在恢复常温后须有恢复时间,具体要求一定要参见相关产品的技术规范要求。

1、低温试验

低温环境试验依据GB/T 2423.1-2008中规定的测试方法进行测试,分为低温工作和低温存储测试。试验的严酷等级主要由试验温度和持续的时间决定,应优先从GB/T 2423.1-2008中的4.1和4.2小节中进行选取。

只有在以下情况下,才认为试验样品是散热的:当温度达到稳定时(见GB/T 2421中相应内容),在自由空气的条件下(例如,低气流速度循环)测量的试验样品表面最热点的温度超过试验样品周围空气温度5K以上。当相关规定要求进行贮存或运输试验,或未指定在试验期间施加负载,低温试验Ab是适用的。

  • 低温贮存时选择Ab(非散热试验样品),低温工作时依据升温期间是否带电选择Ad或Ae(散热试验样品,工作时试验样品最热点肯定比周围温度高5K)。

  • 其中,Ad比Ae严酷,因为Ad是突然在低温环境下启动,而Ae是随着环境温度降低一直处于工作状态的。

1.1、低温存储

低温存储试验依据GB/T 2423.1-2008试验Ab规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示试验,低温存储试验共经历3个阶段,降温和升温速率为不大于1℃/min(不超过5min时间的平均值)。

低温存储试验方法示意图(-40度为示意,实际温度参见相关标准)

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试通过后断开试验样品电源,试验箱内环境降温至存储温度-40℃。

  • B阶段,低温存储:试验箱内温度稳定至存储温度-40℃,保持16小时。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱温度至常温,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

1.2、低温工作

低温工作试验依据GB/T2423.1-2008试验Ae规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示试验,低温试验共经历3个阶段,降温和升温速率为不大于1℃/min(不超过5min时间的平均值)。

低温工作试验方法(0度为示意)

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试过程中试验样品应一直保持上电状态,试验箱内环境降温至工作下限温度0℃。

  • B阶段,低温工作:试验箱内温度降至低温工作温度下限0℃,进行2小时中间检测,检验完成后保持试验样品上电状态。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱温度至常温,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

2、高温试验

只有在以下情况下,才认为试验样品是散热的:当温度达到稳定时(见GB/T 2421中相应内容),在自由空气的条件下(例如,低气流速度循环)测量的试验样品表面最热点的温度超过试验样品周围空气温度5K以上。当相关规定要求进行贮存或运输试验,或未指定在试验期间施加负载,低温试验Bb是适用的。

  • 低温贮存时选择Bb(非散热试验样品),低温工作时依据升温期间是否带电选择Bd或Be(散热试验样品,工作时试验样品最热点肯定比周围温度高5K)。

2.1、高温存储

高温存储试验依据GB/T 2423.2-2008试验Bb规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示试验,高温试验共经历3个阶段,降温和升温速率不大于1℃/min(不超过5min时间的平均值)。

高温存储试验方法(60度为示意)

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试通过后断开试验样品电源,试验箱内环境升温至存储温度60℃。

  • B阶段,高温存储:试验箱内温度稳定至存储温度60℃,保持16小时。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱温度至常温,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

2.2、高温工作

高温工作试验依据GB/T 2423.2-2008试验Bd规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示试验,高温试验共经历3个阶段,降温和升温速率不大于1℃/min(不超过5min时间的平均值)。

高温工作试验方法(50度为示意)

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试通过后断开试验样品电源,试验箱内环境升温至存储温度50℃。

  • B阶段,高温工作:试验箱内温度升至高温工作温度上限50℃,进行2小时中间检测,检验完成后关断试验样品电源。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱温度至常温,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

3、恒定湿热试验

3.1、恒定湿热存储

恒定湿热存储试验依据GB/T 2423.3-2016试验Cab规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示的试验,湿热试验共经历3个阶段,降温和升温速率不大于1℃/min。

湿热存储试验方法(40度和93%为示意)

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试通过后断开试验样品电源,试验箱内环境升温至存储温度40℃,试验箱内湿度升至93%。

  • B阶段,湿热存储:试验箱内温度稳定至存储温度40℃,试验箱内湿度稳定至93%,保持48小时。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱至常温大气环境,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

3.2、恒定湿热工作

恒定湿热工作试验依据GB/T 2423.3-2006试验Cab规定进行。试验样品在试验箱内进行如下图所示的试验,湿热试验共经历3个阶段,降温和升温速率不大于1℃/min.

湿热存储试验方法

  • A阶段,初始检验:在试验箱处于常温大气环境时对试验样品进行初始检验,测试通过后断开试验样品电源,试验箱内环境升温至存储温度40℃,试验箱内湿度升至93%。

  • B阶段,湿热工作:试验箱内温度保持为40℃,试验箱内湿度降至90%,并保持温度、湿度稳定一段时间后加电开启试验样品,进行2小时中间检测,检验完成后切断试验样品电源。

  • C阶段,最终检验:恢复试验箱至常温大气环境,并在大气条件下保持温度稳定后,进行最终检验。

4、交变湿热试验

交变湿热环境试验依据GB/T 2423.4-2008中规定的测试方法进行测试,在相对湿度维持在较高水平下的一个或多个温度循环。主要适用于确定元件、设备或其他产品在高湿度与温度循环变化组合且通常会在试验样品表面产生凝露的条件下使用、运输和贮存的适应性。所以交变湿热一般不怎么做,一般只做恒定湿热即可。

试验的严酷等级取决于温度循环的上限和循环次数,严酷程度可以参考下表:

项目

试验项目

环境要求及试验时间

测试内容

1

交变湿热工作

温度55℃,循环进行1次,每个循环需要24小时

初始测试、中间测试(每隔两小时)、最后测试

  • 恒定湿热试验要求,湿度变化过程中试验样品表面不能产生凝露。

  • 交变湿热试验要求,湿度的控制应能保证试验样品表面凝露。

其他的一些气候环境试验本文就不再一一介绍,实际应用过程中一定要参照相关产品的技术规范要求,再结合国标进行试验方案设计。