Pengujian kelelahan termal, sering disebut sebagai pengujian kelelahan suhu, siklus suhu, atau pengujian kelelahan suhu tinggi rendah,adalah uji lingkungan penting yang digunakan untuk mengevaluasi kemampuan bahan dan produk untuk menahan perubahan suhu yang cepat dan ekstremDi Dongguan Precision, kami memahami pentingnya pengujian ini dalam memastikan keandalan dan daya tahan produk Anda di berbagai lingkungan operasi.

Menurut standar sepertiGJB 150.5A-2009 3.1danMIL-STD-810F 503.4 (2001), perubahan cepat dalam suhu atmosfer sekitarnya melebihi10 derajat Celcius per menitNamun, penting untuk dicatat bahwa tes kejutan suhu yang sebenarnya sering menggunakan tingkat perubahan yang lebih parah, sering dikutip sebagai lebih besar dari20°C/menit, 30°C/menit, 50°C/menit, atau bahkan lebih cepat.

Apa Penyebab Perubahan Suhu yang Cepat Ini?

Berbagai skenario dunia nyata dapat menyebabkan fluktuasi suhu yang cepat, seperti yang disorot dalam standar sepertiGB/T 2423.22-2012 (Pengujian Lingkungan - Bagian 2: Pengujian - Pengujian N: Perubahan Suhu):

• Memindahkan peralatan antara lingkungan suhu yang sangat berbeda (misalnya, di dalam ruangan ke luar ruangan).
• Pendinginan mendadak akibat hujan atau tenggelam dalam air dingin.
• Kondisi yang dialami oleh peralatan udara yang dipasang di luar.
• Kondisi transportasi dan penyimpanan khusus.
• Gradien panas yang dihasilkan secara internal dalam peralatan bertenaga.
• Pendinginan cepat komponen dengan sistem pendinginan aktif.
• Proses manufaktur.

Frekuensi, besarnya, dan durasi perubahan suhu ini adalah faktor penting.

Mengapa Tes Kejut Suhu Penting?

Seperti yang diuraikan dalamGJB 150.5A-2009 (Metode Uji Lingkungan Laboratorium Peralatan Militer, Bagian 5: Uji Shock Suhu), tes ini diterapkan dalam beberapa konteks:

• Simulasi Lingkungan Normal:Untuk menilai peralatan yang dimaksudkan untuk digunakan di daerah di mana kemungkinan perubahan suhu udara yang cepat.dan bagian dalam dekat permukaan selama transisi antara lingkungan panas dan dingin, pendakian cepat ke ketinggian tinggi, atau bahkan jatuh dari udara dari pesawat.
• Pemeriksaan Kekerasan Keselamatan dan Lingkungan (ESS):Untuk mengidentifikasi masalah keamanan potensial dan cacat laten pada peralatan yang terkena tingkat perubahan suhu di bawah tingkat ekstrem (dalam batas desain).Hal ini juga dapat digunakan sebagai tes skrining dengan suhu yang lebih ekstrim untuk mengungkapkan potensi kelemahan.

Dampak dari Kejut Suhu:

Perubahan suhu yang cepat dapat memiliki efek yang signifikan dan bervariasi pada peralatan, terutama pada bagian-bagian yang dekat dengan permukaan luar.semakin lambat perubahan suhu dan dampak yang kurang jelas. Kemasan pelindung juga dapat mengurangi efek ini. Kejut suhu dapat menyebabkan gangguan operasional sementara atau permanen. Contoh masalah potensial termasuk:

A) Efek fisik:

1. Pemecahan wadah kaca dan instrumen optik.
2. Menangkap atau melepaskan bagian yang bergerak.
3. Rontoknya bahan bakar padat dalam bahan peledak.
4. Kecepatan ekspansi atau kontraksi yang berbeda dari bahan yang berbeda, yang menyebabkan ketegangan yang diinduksi.
5. Deformasi atau pecahnya komponen.
6. Peresakan lapisan permukaan.
7. Kebocoran dari kandang tertutup.
8. Kegagalan isolasi.

B) Efek Kimia:

1. Pemisahan komponen.
2. Kegagalan bahan kimia pelindung.

C) Efek listrik:

1. Perubahan komponen listrik dan elektronik.
2. Kegagalan elektronik atau mekanis akibat kondensasi cepat atau pembentukan es.
3. Pelepasan elektrostatik.

Tujuan pengujian kejut suhu:

• Pengembangan Teknik:Untuk mengidentifikasi cacat desain dan manufaktur di awal siklus hidup produk.
• Kualifikasi dan Penerimaan Produk:Untuk memverifikasi kemampuan produk untuk menahan lingkungan kejut suhu, memberikan data untuk finalisasi desain dan persetujuan produksi massal.
• Penyaringan Tekanan Lingkungan (ESS):Untuk menghilangkan kegagalan awal dalam produk.

Jenis-jenis Uji Perubahan Suhu:

Menurut IEC dan standar nasional, ada tiga jenis utama tes perubahan suhu:

1. Uji Na:Perubahan suhu yang cepat dengan waktu transisi yang ditentukan; udara sebagai media.
2. Uji Nb:Perubahan suhu dengan laju perubahan yang ditentukan; udara sebagai media.
3. Uji Nc:Perubahan suhu yang cepat menggunakan dua pemandian cair; cair sebagai media.

Uji Na dan Nb menggunakan udara sebagai media transfer panas dan biasanya memiliki waktu transisi yang lebih lama dibandingkan dengan uji Nc,yang menggunakan cairan (air atau cairan lainnya) untuk transisi suhu yang jauh lebih cepat.

Standar yang relevan:

Standar lain yang relevan termasuk MIL-STD-883 (Metode 1010), JESD22-A104D, JESD22-A106B, JIS C 60068-2-14:2011, JASO D 001, EIAJ ED-2531A, GB897.4-2008/IEC60086-4:2007, GJB548B-2005 (Metode 1011.1), GJB128A-97 (Metode 1056), dan berbagai standar internal perusahaan (misalnya, otomotif).

Parameter utama pengujian:

• Suhu lingkungan laboratorium
• Suhu tinggi
• Suhu rendah
• Durasi paparan pada setiap suhu ekstrim
• Waktu transisi atau laju perubahan suhu
• Jumlah siklus pengujian

Waktu stabilisasi:

GJB 150.5A-2009 4.3.7 (Temperature Stabilization):Suhu benda uji harus seragam di seluruh bagian luarnya sebelum transisi dimulai.

GB/T 2423.22-2012 7.2.1:Setelah menempatkan sampel uji, suhu udara harus mencapai kisaran toleransi yang ditentukan dalam 10% dari durasi paparan.

Kelembaban relatif:

GB/T 2423.22-2012:Tidak secara eksplisit menyebutkan kontrol kelembaban relatif.

GJB 150.5A-2009 4.3.8 (kelembaban relatif):Sebagian besar prosedur pengujian tidak mengontrol kelembaban relatif. Namun, hal ini dapat secara signifikan mempengaruhi bahan berpori (misalnya, bahan serat) di mana kelembaban yang diserap dapat bergerak dan berkembang pada pembekuan.Kecuali diperlukan secara khusus, kontrol kelembaban umumnya tidak dianggap diperlukan untuk pengujian kejut suhu sesuai dengan standar ini.

Waktu transisi:

GB/T 2423.22-2012 4.5 (Pilihan Waktu Transisi):Untuk metode dua kamar, jika transisi tidak dapat diselesaikan dalam waktu 3 menit karena ukuran sampel,waktu transisi (t2) dapat ditingkatkan selama tidak mempengaruhi hasil tes secara nyata, menggunakan rumus: t2 ≤ 0,05 * t3 (di mana t3 adalah waktu stabilisasi suhu sampel uji).

GJB 150.5A-2009 4.3.9 (Waktu Transisi):Waktu transisi harus mencerminkan durasi kejutan suhu yang sebenarnya yang dialami selama siklus hidup produk.dan setiap waktu transisi yang melebihi 1 menit harus dibenarkan.

Kecepatan udara:

GB/T 2423.22-2012:Tidak secara eksplisit menyebutkan kecepatan udara dalam versi saat ini (versi yang lebih tua mungkin telah ditentukan ≤ 2 m/s).

GJB 150.5A-2009 6.2.2 (Kecepatan Udara):Kecepatan udara di sekitar benda uji di ruang uji tidak boleh melebihi 1,7 m/s,kecuali kecepatan yang berbeda dibenarkan oleh lingkungan platform peralatan dan ditentukan dalam kondisi pengujian.

Pemasangan dan pemasangan item uji:

Item uji harus dipasang untuk mensimulasikan kondisi penggunaan yang sebenarnya sedekat mungkin, dengan koneksi yang diperlukan untuk instrumen uji.

1. Memastikan aksesibilitas colokan, penutup, dan titik uji untuk mengevaluasi efektivitas perangkat pelindung.
2. Mengganti koneksi listrik dan mekanik normal yang tidak digunakan selama uji dengan konektor simulasi untuk realisme uji.
3. Uji unit fungsional individu secara terpisah jika item terdiri dari beberapa unit independen.menjaga jarak minimal 15 cm antara unit dan dinding ruang untuk memastikan sirkulasi udara yang tepat.
4. Melindungi item uji dari kontaminan lingkungan yang tidak relevan.

GB/T 2423.22-2012 7.2.2 (Pemasangan atau dukungan sampel uji):Kecuali ditentukan lain, struktur pemasangan atau pendukung harus memiliki konduktivitas termal yang rendah untuk memastikan sampel uji terisolasi secara efektif.mereka harus ditempatkan untuk memungkinkan sirkulasi udara bebas antara mereka dan permukaan ruang.

Menentukan Jumlah Siklus Uji:

Siklus suhu menginduksi tekanan mekanik pada item uji, dengan ketegangan internal meningkat dengan jumlah siklus.

$N(\Delta T{)}^k=Constsebuaht$

Di mana:

• N = Jumlah siklus suhu
• ΔT = Perubahan suhu (perbedaan antara suhu tinggi dan rendah)
• k = Eksponen (tergantung pada mekanisme kegagalan)

Ini kadang-kadang disebut sebagai rumus Coffin-Manson dan dapat ditulis ulang untuk memperkirakan jumlah siklus uji (Nf2) yang diperlukan untuk mensimulasikan umur layanan yang diinginkan (Nf1):

$N{f}^2=N{f}^1{\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{\Delta T^1}{\Delta T^{2/}}\right)}^k$

Di mana:

• Nf1 = Jumlah siklus sampai kegagalan (umur kerja yang sebenarnya)
• Nf2 = Jumlah siklus sampai kegagalan (ujian)
• ΔT1 = Perubahan suhu (lingkungan operasi aktual)
• ΔT2 = Perubahan suhu (kondisi uji)
• k = 2 untuk logam yang mengalami deformasi plastik di bawah beban siklik, 4 untuk bagian yang sebagian besar plastik.

Contoh Perhitungan:

Untuk sebuah set bracket pompa minyak dengan umur layanan yang diinginkan 10 tahun (2 cold start per hari):

• Nf1 = 10 tahun * 365 hari/tahun * 2 siklus/hari = 7300 siklus
• ΔT1 = 50°C - 0°C = 50°C (rentang suhu operasi aktual)
• ΔT2 = 80°C - (-40°C) = 120°C (rentang suhu uji)
• k = 4 (dengan asumsi komponen yang sebagian besar dari plastik)

$N{f}^2=7300(50/$120Aku tidak tahu.)4≈220siklus

Oleh karena itu, sekitar 220 siklus kejut suhu di bawah kondisi uji yang diberikan dapat mensimulasikan 10 tahun umur layanan yang sebenarnya.

Memahami prinsip-prinsip dan parameter ini sangat penting untuk merancang dan menafsirkan tes kejut suhu secara efektif.kami menyediakan berbagai ruang kejut suhu dan panduan ahli untuk membantu Anda memastikan keandalan produk Anda di bawah kondisi termal yang ekstremHubungi kami hari ini untuk mendiskusikan kebutuhan tes spesifik Anda.