摘要:本文從試驗目的、應用對象、對試驗設備的要求和試驗條件等方面對GB 2423、MIL-STD-810F二個系列標準的溫度沖擊試驗進行了介紹和分析，指出了其共同點和不同點，重點說明溫度沖擊與溫度變化試驗概念上的區別。
1 前言
溫度沖擊試驗可用于考核產品對周圍環境溫度急劇變化的適應性，是裝備設計定型的鑒定試驗和批生產階段的例行試驗中不可缺少的試驗項目，在有些情況下也可用于環境應力篩選?？梢哉f，它在驗證和提高裝備的環境適應性方面應用的頻度僅次于振動與高低溫試驗。本文對這二個標準中的這一試驗項目進行對比分析。
2 試驗目的和應用對象
表1列出了二個系列標準中溫度沖擊試驗的目的和應用對象
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標準號 |
名稱 | 目的 | 應用產品 |
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MIL-STD-8010F第二部分 方法503.4 |
環境工程考慮和實驗室試驗第Ⅱ部分 實驗室試驗方法 溫度沖擊 程序1.恒定極值溫度沖擊 程序2.基于高溫循環的沖擊 |
確定裝備能否經受其周圍大氣溫度 的急劇變化，而不產生物理損壞或 性能下降?！凹眲∽兓倍x為“大于10℃/min” |
元部件，設備 |
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GB 2423 |
電工電子產品環境試驗規程 溫度變化試驗方法 Na 規定轉換時間的快速溫度變化試驗 Nb 規定溫度變化速率的溫度變化試驗 Nc 兩液槽溫度快速變化試驗 |
確定原件、設備和其它產品經受 環境溫度迅速變化的能力 |
元器件、設備和其它產品 |
2.1試驗目的
二個系列標準中溫度沖擊試驗敘述的試驗目的基本一致，只是表達方式略有區別。應當指出，這種表達方式比較含糊和籠統。實際上溫度沖擊試驗作為一種工具，應用在產品研制生產的不同階段時其目的是不同的。工程研制階段可用于發現產品的設計和工藝缺陷；產品定型或設計鑒定和批產階段用于驗證產品對溫度沖擊環境的適應性，為設計定型和批產驗收決策提供依據；作為環境應力篩選應用時，目的是剔除產品的早期故障。
2.2應用介質
MIL-STD-810F的溫度沖擊試驗中規定使用的介質限于空氣，而GB 2423溫度變化試驗中的，Na、Nb使用的介質也為空氣。Ne試驗使用的介質是液體。使用什么樣的介質主要取決于產品實際壽命期內遇到的介質類型。顯然使用液體作為介質進行的溫度沖擊試驗更為嚴酷。
3 對試驗設備的要求
表2列出了二個系列標準中溫度沖擊試驗對試驗箱的要求，由于都是屬于溫度試驗的范疇，因此其對溫度沖擊試驗箱的要求與對溫度試驗箱的要求類似，其主要區別是增加了溫度沖擊試驗中開箱放入試驗樣品后試驗箱內空氣溫度恢復到規定試驗溫度的時間要求。下面對各種要求作一說明。
表2二個系列標準中溫度沖擊試驗對試驗設備要求
| 標準 |
風速（m/s） |
絕對濕度（g/m3） |
箱壁溫度與試驗溫度差 |
恢復時間 |
|
GB2423.22 |
2 |
≤20 |
≤3%（高溫） ≤8%（低溫） |
≤試驗時間的10% |
| MIL-STD-810F 方法503.4 | 1.7 |
- |
未明確規定 |
≤5min |
3.1 風速要求
從表2可看出，溫度沖擊試驗箱內的風速均要求小于等于2m/s。這一要求是要確保受試產品在試驗中不會因受到過高的氣流作用，產生與實際使用中差異過大的熱傳導。試驗箱內有一定風速有利于箱內溫度快速均勻，而風速過大則會導致受試產品受風面熱交換遠大于背風面而在產品內部產生不符臺實際熱傳導的現象。
3.2 對試驗箱空氣溫度恢復時間的要求
從表2可以看出，GB2423是小于等于試驗時間（指產品達到溫度穩定的時間）的10%，而MIL-STD-810F則明確小于等于5min。提出這一要求的目的在于要求試驗箱有較大的熱沉以確保受試產品真正經受溫度突然沖擊的環境。
3.3 對箱壁溫度與試驗溫度的差值要求
表2中還規定了箱壁溫度與試驗溫度的差值要求，這是為了避免因二者之間溫差太大而造成過大的輻射加熱效應，從而使受試產品產生溫度不均勻。
4 試驗條件
表3列出了二個系列標準的溫度沖擊試驗的試驗條件
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標準 |
試驗溫度 | 保持時間 |
循環次數或沖擊次數 |
轉換時間 |
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GB 2423 |
優先選擇標準提供的系列溫度值（高溫從200℃至30℃10級，低溫從-65℃至5℃共7級 |
3h、2h、1h、30min、10min（取決于產品的熱容量），若有關標準未做規定，選3h |
5次循環 |
2~3min |
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MIL-STD-810F 方法 503.4 |
按預計部署的情況剪裁確定 |
真實暴露時間或溫度穩定時間（同樣取決于產品的熱容量） |
1次、3次、3次以上沖擊 |
盡量不大于1min，若大于5min則考慮本試驗的必要性 |
4.1 試驗溫度
從表3看出，GB2423中對溫度沖擊試驗上、下限不作明確規定，標準中給出了一系列的高、低溫等級，具體上下限溫度由使用者根據受試產品壽命期實際可能遇到的極端高低溫，從相近的等級中選取?？梢娫摌藴手幸呀浫谌肓艘恍┘舨盟枷?，要求標準的使用者分析受試產品壽命期可能遇到的極端環境，作為其確定上，下限溫度的根據，但是標準中推薦了試驗溫度等級，因此溫度沖擊的上下限值只能在這些等級中選取和組合，使試驗溫度得到適當的規范化和園整化。
MIL-STD-810F標準中不再規定試驗溫度，要求使用者按預計部署情況剪裁確定，標準中不給出具體的溫度值或需要按其圓整化的標準溫度等級。為了便于剪裁，810F中提供了針對以下幾種情況確定上下限溫度的方法。
a、裝在飛機設備艙內的機載設備隨飛機處于沙漠或熱帶地區環境，受日曬加熱后飛機迅速起飛，幾分鐘后又處于所在飛行高度對應的極端低溫中從而使該設備經受從熱到冷的溫度沖擊。并適當考慮設備在機上位置，飛機飛行速度和環控系統工作對其周圍溫度的影響，最終確定模擬高空低溫的低濕溫度。地面高溫極端溫度則應根據當地的最高溫度和金屬殼體引起的致熱輻射效應造成內部升溫程度確定。
b、將設備用運輸機空運并空投到沙漠地區。此時使設備經受從冷到熱的沖擊。由于飛機貨艙內一般不空調、其內部運輸的設備在高空遇到的溫度與高空環境溫度基本一致，設備空投到地面遇到的最高溫度可以先從MIL-STD-810F高溫試驗方法表501.4-1和501.4-2中查取。若處于基本熱區，空氣的最高溫度為43℃；若處于熱區，空氣最高溫度為49℃，還要適當考慮地表放熱產生的氣溫升高情況，最終確定溫度沖擊試驗用的高溫溫度。
c、設備在寒冷地區從戶外進入具備加熱措施的倉庫，維修場所或基地建筑物內，或者裝入有加熱措施的貨艙。此時設備也是經受從冷到熱的沖擊。低溫極端溫度可根據MIL-STD-810F方法502《低溫》中2.3.1節推薦的方法確定。
d、溫度沖擊試驗還可用于工程研制階段發現設計缺陷和環境應力篩選剔除早期故障，此時的高、低溫極值則可根據其目的確定。一般采用極端溫度或更加嚴酷的溫度。
4.2 保持時間
個標準中對保持時間規定也有些微差別，原則上都是受試產品在試驗溫度下達到溫度穩定所需的時間， GB 2423中給出10min到3h的5個時間等級，由使用方根據測得的產品溫度穩定時間，采用與其最相近的時間作為保持時間；而MIL-STD-810F方法503.4中則不規定具體時間或可選時間等級，直接采用產品達到溫度穩定的時間或產品在環境中真實暴露時間。在溫度沖擊試驗中，最為關健的是建立起不同材料熱脹冷縮不一致造成的應力。實際熱沖擊最可能發生在受試產品的外部，有關資料指出不必達到整個產品溫度穩定，而只要受試產品外表面溫度與試驗溫度一致就行。這一意見雖有一定道理，實施起來也有一定困難，因為不可能在產品表面安裝許多傳感器，此外，產品各部分傳熱能力不一致，受試產品內部鄰近部件熱容量也不一致，因此確定起來有難度。
4.3 循環次數或沖擊次數
GB 2423分別規定了溫度沖擊循環次數為3次和5次，而MIL-STD-810F則要求應根據實際情況確定沖擊次數，暴露在溫度沖擊環境中的可能性很小的設備只進行一次，無法確定未來實際經受多少次溫度沖擊時則至少3次或3次以上，若掌握實際使用中會經受到的沖擊次數，應將其作為溫度沖擊試驗中沖擊的次數。
4.4 轉換時間
二個標準對溫度沖擊試驗的轉換時間規定不一致。MIL-STD-810F方法503.4規定時間最短，僅為1min，GB 2423規定為2-3min。實際試驗操作中，5min的轉換時間顯然是長了，不管是小受試產品人工搬運，還是大受試產品用專用裝置搬運，實際時間都不會超過1min。MIL-STD-810F中規定1min雖然沒有太大的科學依據，但確實比較合理。
5 溫度沖擊試驗的起始沖擊溫度
雖然一般的試驗標準中對溫度沖擊試驗的起始溫度不予提及或不做硬性規定，但這卻是試驗進行時必須考慮的問題，因為涉及到試驗是結束在低溫還是高溫狀態，這決定了是否需要對產品進行烘干，而導致延長試驗時間。如果試驗結束在低濕狀態，受試產品從試驗箱（室）內取出后，應在正常的試驗大氣條件下進行恢復，直至樣品到達溫度穩定，這一操作難免使試驗樣品表面產生凝露引入濕度對產品的影響。從而改變試驗的性質。MIL-STD-810F與GB 2423中速兩個標準中畫的試驗曲線圖，都是從低溫開始試驗，可見以低溫作為沖擊起始溫度，是更好的試驗方法。
6 溫度試驗曲線
