Las pruebas de choque térmico a menudo se denominan pruebas de choque de temperatura o ciclos de temperatura, pruebas de choque térmico a altas y bajas temperaturas.
La velocidad de calentamiento/enfriamiento no es inferior a 30℃/minuto.
El rango de variación de temperatura es muy amplio, y la severidad de la prueba aumenta con el incremento de la tasa de cambio de temperatura.
La diferencia entre la prueba de choque térmico y la prueba de ciclo térmico radica principalmente en el diferente mecanismo de carga de tensión.
La prueba de choque térmico examina principalmente la falla causada por la fluencia y el daño por fatiga, mientras que el ciclo de temperatura examina principalmente la falla causada por la fatiga por cizallamiento.
La prueba de choque térmico permite el uso de un dispositivo de prueba de dos ranuras; la prueba de ciclo de temperatura utiliza un dispositivo de prueba de una sola ranura. En la caja de dos ranuras, la tasa de cambio de temperatura debe ser superior a 50 ℃/minuto.
Causas del choque térmico: cambios drásticos de temperatura durante los procesos de fabricación y reparación, como la soldadura por reflujo, el secado, el reprocesamiento y la reparación.
Según la norma GJB 150.5A-2009 3.1, un choque térmico se define como un cambio brusco en la temperatura ambiente del equipo, con una tasa de variación superior a 10 grados/min. La norma MIL-STD-810F 503.4 (2001) mantiene una postura similar.
Existen muchas razones para los cambios de temperatura, las cuales se mencionan en las normas pertinentes:
GB/T 2423.22-2012 Ensayos ambientales Parte 2 Ensayo N: Cambio de temperatura
Condiciones de campo para cambios de temperatura:
Los cambios de temperatura son habituales en los equipos y componentes electrónicos. Cuando el equipo no está encendido, sus partes internas experimentan cambios de temperatura más lentos que las partes de su superficie externa.
En las siguientes situaciones cabe esperar cambios rápidos de temperatura:
1. Cuando el equipo se traslada de un ambiente interior cálido a un ambiente exterior frío, o viceversa;
2. Cuando el equipo se expone a la lluvia o se sumerge en agua fría y se enfría repentinamente;
3. Instalado en equipos aéreos externos;
4. Bajo ciertas condiciones de transporte y almacenamiento.
Tras la aplicación de la energía, se generarán gradientes de temperatura elevados en el equipo. Debido a estos cambios de temperatura, los componentes se verán sometidos a esfuerzos. Por ejemplo, junto a una resistencia de alta potencia, la radiación provocará un aumento de la temperatura superficial de los componentes adyacentes, mientras que otras partes permanecerán frías.
Cuando se activa el sistema de refrigeración, los componentes refrigerados artificialmente experimentan cambios rápidos de temperatura. Estos cambios también pueden producirse durante el proceso de fabricación del equipo. La cantidad y magnitud de los cambios de temperatura, así como el intervalo de tiempo entre ellos, son factores importantes.
GJB 150.5A-2009 Métodos de prueba ambiental para laboratorios de equipos militares, Parte 5:Prueba de choque térmico：
3.2 Aplicación:
3.2.1 Entorno normal:
Esta prueba es aplicable a equipos que puedan utilizarse en lugares donde la temperatura del aire pueda variar rápidamente. Esta prueba se utiliza únicamente para evaluar los efectos de los cambios rápidos de temperatura en la superficie externa del equipo, en las piezas montadas en dicha superficie o en las piezas internas instaladas cerca de ella. Las situaciones típicas son las siguientes:
A) El equipo se traslada entre zonas calientes y entornos de baja temperatura;
B) Se eleva desde el suelo, en un entorno de alta temperatura, hasta gran altitud (de caliente a frío) mediante un transportador de alto rendimiento;
C) Cuando se prueban solo materiales externos (materiales de la superficie del embalaje o del equipo), se deja caer desde la cubierta protectora caliente de la aeronave en condiciones de gran altitud y baja temperatura.
3.2.2 Evaluación de seguridad y estrés ambiental:
Además de lo descrito en el apartado 3.3, esta prueba permite detectar problemas de seguridad y posibles defectos que suelen producirse cuando el equipo se expone a una variación de temperatura inferior a la temperatura extrema (siempre que las condiciones de la prueba no superen el límite de diseño del equipo). Si bien esta prueba se utiliza como prueba de estrés ambiental (ESS), también puede emplearse como prueba de cribado (mediante choques térmicos de temperaturas más extremas) tras el tratamiento de ingeniería adecuado para detectar posibles defectos que puedan surgir cuando el equipo se expone a condiciones inferiores a la temperatura extrema.
Efectos del choque térmico: GJB 150.5A-2009 Método de prueba ambiental del laboratorio de equipos militares Parte 5: Prueba de choque térmico:
4.1.2 Efectos ambientales:
El choque térmico suele tener un efecto más grave en la parte cercana a la superficie exterior del equipo. Cuanto más lejos de la superficie exterior (por supuesto, esto depende de las características de los materiales), más lento es el cambio de temperatura y menos evidente es el efecto. Las cajas de transporte, el embalaje, etc., también reducen el impacto del choque térmico en el equipo. Los cambios rápidos de temperatura pueden afectar temporal o permanentemente el funcionamiento del equipo. A continuación, se presentan ejemplos de problemas que pueden surgir cuando un equipo se expone a un choque térmico. Considerar los siguientes problemas típicos ayudará a determinar si esta prueba es adecuada para el equipo en cuestión.
A) Los efectos físicos típicos son:
1) Rotura de recipientes de vidrio e instrumentos ópticos;
2) Piezas móviles atascadas o sueltas;
3) Grietas en gránulos sólidos o columnas en explosivos;
4) Diferentes tasas de contracción o expansión, o tasas de deformación inducidas en diferentes materiales;
5) Deformación o rotura de partes;
6) Agrietamiento de los recubrimientos superficiales;
7) Fugas en cabinas selladas;
8) Fallo de la protección de aislamiento.
B) Los efectos químicos típicos son:
1) Separación de componentes;
2) Fallo en la protección de los reactivos químicos.
C) Los efectos eléctricos típicos son:
1) Cambios en los componentes eléctricos y electrónicos;
2) Condensación rápida de agua o escarcha que provoca fallos electrónicos o mecánicos;
3) Electricidad estática excesiva.
Finalidad de la prueba de choque térmico: Puede utilizarse para descubrir defectos de diseño y proceso del producto durante la etapa de desarrollo de ingeniería; puede utilizarse para verificar la adaptabilidad de los productos a entornos de choque térmico durante la finalización del producto o la identificación del diseño y las etapas de producción en masa, y proporcionar una base para las decisiones de finalización del diseño y aceptación de la producción en masa; cuando se utiliza como prueba de estrés ambiental, el objetivo es eliminar las fallas tempranas del producto.
Los tipos de pruebas de cambio de temperatura se dividen en tres tipos según las normas IEC y nacionales:
1. Prueba Na: Cambio rápido de temperatura con un tiempo de conversión especificado; aire;
2. Prueba Nb: Cambio de temperatura con una tasa de cambio especificada; aire;
3. Prueba Nc: Cambio rápido de temperatura con dos tanques de líquido; líquido;
En las tres pruebas anteriores, la 1 y la 2 utilizan aire como medio, y la tercera utiliza líquido (agua u otros líquidos). El tiempo de conversión de la 1 y la 2 es mayor, mientras que el de la 3 es menor.
Hora de publicación: 05-sep-2024