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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(fā)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(shù)及GJB150.5A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)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(yīng)用溫度沖擊試驗方法過程的剪裁,為實驗室應(yīng)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(guān)鍵詞:GJB 150A;溫度沖擊;環(huán)境試驗

 

隨著我國在航天、船海領(lǐng)域的不斷發(fā)展,武器裝備的作戰(zhàn)使用環(huán)境日益復(fù)雜。嚴(yán)峻的作戰(zhàn)環(huán)境,對于裝備的可靠性、安全性以及電氣性能提出了更加嚴(yán)苛的技術(shù)指標(biāo)要求。為了提高裝備的可靠性,溫度沖擊試驗作為環(huán)境應(yīng)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(nèi)溫度沖擊試驗方法主要依據(jù)GJB 150.5A,該標(biāo)準(zhǔn)基于IEC 60068-2-14[1]并適應(yīng)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(jìn)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(biāo)在經(jīng)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(chǎn)生的應(yīng)力來考驗被試品質(zhì)量的試驗。溫度沖擊模擬產(chǎn)品貯存或運輸過程中從一個極熱(極冷)的環(huán)境中突然進(jìn)入一個極冷(極熱)的環(huán)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(xiàn)被試品在冷熱室之間快速轉(zhuǎn)移[2]。

 

當(dāng)采用高溫試驗箱和低溫試驗箱進(jìn)行溫度變化試驗時,試驗箱的放置應(yīng)便于被試品在兩箱之間迅速轉(zhuǎn)換。低溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規(guī)定的試驗環(huán)境熱力學(xué)溫度不應(yīng)超過8 %,高溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規(guī)定的試驗環(huán)境熱力學(xué)溫度不應(yīng)超過3 %,同時被試品不受任何發(fā)熱和冷卻元件的直接輻射。

 

如研制總要求或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)規(guī)定的最高溫度條件和最低溫度條件。高低溫轉(zhuǎn)換時間通常不低于3 min,轉(zhuǎn)換時間過長達(dá)不到溫度沖擊效果。采用溫度沖擊試驗箱進(jìn)行試驗,轉(zhuǎn)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(jìn)行試驗時轉(zhuǎn)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(huán)。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(yīng)重要得多,所以試驗可采用兩個恒定溫度進(jìn)行。特別是在希望采用更嚴(yán)酷的沖擊(例如需對安全性進(jìn)行評價以及考核初始設(shè)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(huán)。若要求對真實環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)地模擬時,應(yīng)使用程序Ⅱ,因為高溫是隨著相應(yīng)的日循環(huán)出現(xiàn)的。根據(jù)相關(guān)技術(shù)文件確定裝備應(yīng)達(dá)到的功能(工作使用要求),并確定會引起溫度沖擊的環(huán)境。

 

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

 

1.3試驗條件

 

應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)文件的規(guī)定、應(yīng)力篩選要求選定隨用的試驗條件和試驗技術(shù)。若有實測數(shù)據(jù),則應(yīng)使用實測數(shù)據(jù)。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(jù)實際使用環(huán)境溫度數(shù)據(jù)或技術(shù)文件要求選擇試驗溫度。若沒有數(shù)據(jù)或文件,可根據(jù)裝備預(yù)計的部署應(yīng)用情況或?qū)⒁渴鸬膮^(qū)域,或根據(jù)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(yù)期的極端貯存條件的試驗條件。溫度范圍應(yīng)反映預(yù)期的使用情況,而不是任意選擇一個溫度范圍;

 

3)應(yīng)按裝備預(yù)期的貯存、運輸或使用時的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行試驗;

 

4)試件溫度穩(wěn)定(在轉(zhuǎn)換之前)的時間至少應(yīng)保證試件外表面溫度均勻一致(±2 ℃以內(nèi))。

 

5)除技術(shù)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(yīng)在試驗前對試驗箱進(jìn)行除濕操作;

 

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

 

7)受試裝備應(yīng)盡可能在低溫保溫結(jié)束至高溫保溫結(jié)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(jié)束后進(jìn)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(zhàn)環(huán)境為飛機外掛。

 

2.2試驗項目的剪裁

 

根據(jù)受試產(chǎn)品的使用環(huán)境,可以確定其主要暴露于高低溫環(huán)境之中。據(jù)此,為了更全面真實的模擬產(chǎn)品的使用環(huán)境,確定需要對裝備進(jìn)行溫度沖擊試驗。溫度的迅速變化預(yù)期會對裝備內(nèi)部模塊組件的電氣性能產(chǎn)生顯著的影響;為充分驗證該型裝備應(yīng)對溫度沖擊的適應(yīng)性,進(jìn)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(jìn)行分析。由于受試產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計極限值進(jìn)行,選取試驗程序Ⅰ。按GJB 150.5A規(guī)定,要求溫度轉(zhuǎn)換前受試產(chǎn)品能夠達(dá)到溫度穩(wěn)定,所以將溫度穩(wěn)定時間設(shè)定為4 h;此外,需考慮試驗箱內(nèi)濕度對裝備的影響。因受試產(chǎn)品在使用環(huán)境下濕度相對較小,僅在存放時會經(jīng)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(chǎn)品屬長期處于貯存狀態(tài),執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時短期內(nèi)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(huán)沖擊次數(shù)不小于3次的要求,選取最低試驗循環(huán)沖擊次數(shù)3次(3次高溫沖擊,2次低溫沖擊)。溫度轉(zhuǎn)換時間按標(biāo)準(zhǔn)要求盡量小于1 min,確實無法滿足時說明理由,由于傳統(tǒng)溫度沖擊試驗設(shè)備內(nèi)部空間無法滿足受試產(chǎn)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(xiàn)溫度沖擊,能夠滿足在3 min內(nèi)實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換的要求(技術(shù)文件要求轉(zhuǎn)換時間小于10 min)。

 

考慮受試產(chǎn)品的實際壽命期間所經(jīng)歷的環(huán)境狀態(tài),將溫度沖擊試驗定于高低溫、濕熱、振動試驗后進(jìn)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(shè)備,開始試驗實施。

 

2.3試驗實施

 

 

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

2.3.1 試驗前準(zhǔn)備

 

1)首先清潔裝備表面污垢,記錄已有外殼損傷狀態(tài);

 

 

2)清潔后,將受試產(chǎn)品放置于試驗箱靠近中間的有效容積內(nèi)并在實驗室標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(溫度15 ℃~35 ℃,相對濕度20 %~80 %)[4]達(dá)到穩(wěn)定,放置要求如下:①模擬實際安裝使用狀態(tài)放置;②表面距箱壁距離不應(yīng)小于15 cm,,確保試驗箱內(nèi)循環(huán)空氣的流通。

3)對受試產(chǎn)品進(jìn)行外觀檢查機初始檢測,記錄結(jié)果;

 

4)關(guān)閉試驗箱門,堵好箱體通孔,準(zhǔn)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(dá)到設(shè)定值后開始計時;

 

2)待受試產(chǎn)品在低溫試驗箱中保溫時間達(dá)到4 h后,開啟試驗箱門,在最短時間內(nèi)手動轉(zhuǎn)移至高溫試驗箱中;關(guān)閉試驗箱門,使高溫試驗室在3 min內(nèi)恢復(fù)至設(shè)定溫度值;

 

3)待受試產(chǎn)品在高溫試驗箱中保溫時間達(dá)到4 h后,開啟試驗箱門,迅速轉(zhuǎn)移至低溫試驗箱中;關(guān)閉試驗箱門,使低溫試驗室在3 min內(nèi)恢復(fù)至設(shè)定溫度值;

 

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

 

5)恢復(fù)結(jié)束后,在試驗的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下對受試產(chǎn)品進(jìn)行外觀和功能/性能檢測,最終便可得出該型產(chǎn)品經(jīng)歷溫度沖擊試驗的結(jié)果。

 

3、結(jié)論

 

本文綜述了GJB 150.5A-2009溫度沖擊試驗方法,對試驗?zāi)康?、試驗程序、試驗過程進(jìn)行了詳細(xì)描述,結(jié)合典型的溫度沖擊試驗案例,介紹了具體試驗過程中標(biāo)準(zhǔn)的剪裁方法及試驗流程,為裝備在實驗室環(huán)境下開展溫度沖擊試驗提供理論指導(dǎo)。

4. 相關(guān)溫度沖擊試驗設(shè)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(xiàn):

[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(yè)出版社, 2015.

[3]GJB 150.5A-2009, 軍用裝備實驗室環(huán)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(huán)境試驗方法 第1部分:通用要求[S].

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