GJB150.5A軍用裝備做溫度沖擊試驗的方法及流程！

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(huán)境試驗

隨著我國在航天、船海領域的不斷發(fā)展，武器裝備的作戰(zhàn)使用環(huán)境日益復雜。嚴峻的作戰(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苛的技術(shù)指標要求。為了提高裝備的可靠性，溫度沖擊試驗作為環(huán)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(nèi)溫度沖擊試驗方法主要依據(jù)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(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(zhuǎn)換。低溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規(guī)定的試驗環(huán)境熱力學溫度不應超過8 %，高溫試驗箱的全部箱壁溫度偏離規(guī)定的試驗環(huán)境熱力學溫度不應超過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(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)換時間過長達不到溫度沖擊效果。采用溫度沖擊試驗箱進行試驗，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(huán)。若要求對真實環(huán)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(huán)出現(xiàn)的。根據(jù)相關技術(shù)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(huán)境。

在實驗室環(huán)境中，通常根據(jù)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(shù)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(huán)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(shù)特性和電氣性能是否滿足設計要求。

1.3試驗條件

應根據(jù)相關技術(shù)文件的規(guī)定、應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)裝備預計的部署應用情況或?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(shù)狀態(tài)進行試驗；

4）試件溫度穩(wěn)定（在轉(zhuǎn)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(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）應在試驗前對試驗箱進行除濕操作；

6）應保證溫度轉(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，確定需要對裝備進行溫度沖擊試驗。溫度的迅速變化預期會對裝備內(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(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)品設計極限值進行，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)品能夠達到溫度穩(wěn)定，所以將溫度穩(wěn)定時間設定為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)換時間按標準要求盡量小于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(chǎn)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(nèi)。試驗實施前經(jīng)預試驗驗證，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(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)并在實驗室標準大氣條件下（溫度15 ℃～35 ℃，相對濕度20 %～80 %）[4]達到穩(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)品進行外觀檢查機初始檢測，記錄結(jié)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(chǎn)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(nèi)手動轉(zhuǎn)移至高溫試驗箱中；關閉試驗箱門，使高溫試驗室在3 min內(nèi)恢復至設定溫度值；

3）待受試產(chǎn)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(zhuǎn)移至低溫試驗箱中；關閉試驗箱門，使低溫試驗室在3 min內(nèi)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(jié)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(wěn)定；

5）恢復結(jié)束后，在試驗的標準大氣條件下對受試產(chǎn)品進行外觀和功能/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，對試驗目的、試驗程序、試驗過程進行了詳細描述，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準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。

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(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].