Cơ chế thử nghiệm chu kỳ nhiệt

Nguyên lý thử nghiệm chu kỳ nhiệt

Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ chủ yếu SỬ DỤNG sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu khác nhau để thử nghiệm. Mục đích chính là tăng cường ứng suất nhiệt do sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng gây ra đối với sự xuống cấp của mẫu vật. Khi linh kiện điện tử trải qua chu kỳ nhiệt độ, phần bên trong sẽ giãn nở và co lại xen kẽ. Và khiến nó tạo ra ứng suất và biến dạng nhiệt.

Nếu hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu liền kề bên trong cụm lắp ráp không khớp. Các ứng suất và biến dạng nhiệt này tăng lên. Các khuyết tật tiềm ẩn sẽ đóng vai trò làm tăng ứng suất, với việc áp dụng liên tục chu kỳ nhiệt độ. Các khuyết tật phát triển và cuối cùng trở thành lỗi (như vết nứt) và được tìm thấy. Điều này được gọi là mỏi nhiệt.

Nguyên lý tăng giảm nhiệt độ của bài thử chu kỳ nhiệt

Kiểm tra chu kỳ nhiệt độ Nhiệt độ tăng và giảm thường đạt được bằng cách làm nóng hoặc làm mát tuần hoàn không khí lạnh hoặc nóng trong một buồng chu kỳ nhiệt độ duy nhất. Hiệu quả của buồng chu kỳ nhiệt độ được sử dụng trong thử nghiệm có tác động lớn đến độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ bằng buồng chu kỳ nhiệt độ là sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của không khí hoặc mẫu thử trong buồng. Sau khi tín hiệu được chuyển đổi, bộ điều khiển sẽ so sánh giá trị cài đặt với bộ điều khiển. Kết quả so sánh xác định hệ thống sưởi ấm hoặc hệ thống làm mát đang hoạt động và được điều chỉnh theo nhiệt độ yêu cầu. Thường có một quạt trong buồng chu kỳ nhiệt độ để buộc đối lưu làm cho nhiệt độ tại mỗi điểm trong buồng đồng đều nhất có thể.

Có hai phương pháp kiểm soát để điều chỉnh:

• Một được kiểm soát bởi phản hồi nhiệt độ của mẫu thử
• Phần còn lại được kiểm soát bởi nhiệt độ của không khí trong buồng tuần hoàn nhiệt độ.

Trong cả hai trường hợp, mẫu thử và thành buồng sẽ trao đổi nhiệt và độ ẩm với không khí trong buồng.

Các thông số chính của thử nghiệm chu kỳ nhiệt

Đối với sản phẩm pin, vì mẫu thử được cấu thành từ nhiều loại vật liệu khác nhau nên tính chất cơ học của nó cũng rất khác nhau. Trong số đó, tính chất cơ học bao gồm hệ số Young, giới hạn chảy, hệ số dẫn nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt, v.v. Do đó, khi nhiệt độ của mẫu thử thay đổi, do các giá trị nhiệt độ khác nhau, kích thước hình học liên quan, hệ số vật liệu, sắp xếp cấu trúc, v.v., các giá trị ứng suất và biến dạng mà chúng nhận được cũng sẽ khác nhau.

Đối với thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ, các thông số ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm chủ yếu là:

1. Phạm vi nhiệt độ
2. Số chu kỳ
3. Thời gian giữ
4. Tốc độ thay đổi nhiệt độ
5. Tốc độ gió

Các thông số chính này được phân tích riêng bên dưới.

Phạm vi nhiệt độ

Phạm vi nhiệt độ là sự khác biệt giữa giới hạn nhiệt độ cao và thấp. Về nguyên tắc, phạm vi nhiệt độ càng lớn thì càng tốt. Tuy nhiên, tình hình thực tế phụ thuộc vào khả năng chịu nhiệt của sản phẩm điện tử. Thông qua phân tích các đặc tính truyền nhiệt, chúng ta có thể hiểu được sự phân bố và thay đổi nhiệt độ bên trong của sản phẩm trong các phạm vi nhiệt độ khác nhau. Phân tích các đặc tính truyền nhiệt có thể được phân tích bằng các mô hình lý thuyết hoặc được đo trực tiếp bằng các điều kiện thực tế.

Trong công việc thực tế, sử dụng phương pháp đo lường sẽ thuận tiện hơn. Tuy nhiên, hãy chú ý xem sản phẩm có cần bật nguồn khi đo không. Bởi vì khi bật nguồn, nhiệt độ sản phẩm sẽ thay đổi, đặc biệt là đối với các sản phẩm điện tử công suất cao. Sau khi hiểu được sự phân bố và thay đổi nhiệt độ bên trong của sản phẩm trong các điều kiện chu kỳ nhiệt độ khác nhau, bạn có thể chọn phạm vi nhiệt độ tối đa mà không làm hỏng sản phẩm thông thường.

Số chu kỳ

Vì sự thay đổi nhiệt độ gây ra ứng suất cơ học trong mẫu, ứng suất bên trong của mẫu tăng lên khi nhiệt độ thay đổi tăng. Về lý thuyết, càng nhiều chu kỳ, gia tốc càng lớn. Nhưng trên thực tế, quá nhiều lần có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của sản phẩm. Và nó làm tăng chi phí. Do đó, người ta thường tham khảo kinh nghiệm trước đây hoặc các thông số kỹ thuật liên quan để lựa chọn số chu kỳ phù hợp. Thời gian chu kỳ tốt hơn đã được tìm thấy thông qua phân tích thử nghiệm.

Thời gian giữ

Thời gian giữ phụ thuộc vào thời gian cân bằng nhiệt khi mẫu thử đạt đến nhiệt độ không khí xung quanh. Thời gian giữ của mẫu phải được lựa chọn theo hằng số thời gian nhiệt của mẫu. Đối với các sản phẩm lớn hơn, hằng số thời gian nhiệt của bên trong và bề mặt có thể khác nhau rất nhiều và các thông số thời gian nhiệt của các bộ phận trong cùng hoặc dễ bị tổn thương nhất phải được lựa chọn để xác định.

Tỷ lệ thay đổi nhiệt độ

Nhìn chung, tỷ lệ thay đổi nhiệt độ càng cao thì hiệu quả thử nghiệm càng tốt. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của tốc độ gió trong buồng tuần hoàn nhiệt và khả năng nhiệt của mẫu, phản ứng nhiệt độ của mẫu không nhất quán với công suất nhiệt của buồng tuần hoàn nhiệt. Kết quả cho thấy cường độ thử nghiệm của chu trình nhiệt độ không phải lúc nào cũng tăng theo tỷ lệ thay đổi nhiệt độ. Khi tỷ lệ thay đổi nhiệt độ đạt đến một giá trị nhất định, việc tăng tỷ lệ thay đổi nhiệt độ có ít tác động đến thử nghiệm ứng suất môi trường. Tại thời điểm này, mẫu không nhạy cảm với những thay đổi nhiệt độ. Rõ ràng là sự thay đổi nhiệt độ của mẫu chậm hơn so với buồng thử nghiệm.

Tốc độ gió

Tốc độ gió có liên quan chặt chẽ đến các thông số của thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ. Và nó có ảnh hưởng lớn đến đường cong tăng giảm nhiệt độ của buồng chu kỳ nhiệt độ. Ngoài ra, tốc độ gió cao hơn có thể đạt được độ biến thiên nhiệt độ cao hơn. Hơn nữa, độ đồng đều nhiệt độ của mẫu vật có thể được cải thiện.

Bản tóm tắt

Trong số các ứng suất sàng lọc môi trường thường dùng, nhiệt độ chu kỳ sàng lọc là hiệu quả nhất. Buồng thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ của công ty chúng tôi đáp ứng các tiêu chuẩn sau:

• IEC62133
• UL1642
• UN38.3