熱循環試驗，也稱為溫度循環試驗、高低溫循環試驗，將試驗樣品暴露於預設的高低溫交替的試驗環境中所進行的可靠性試驗。熱循環試驗適用於揭示評估由剪下應力所引起的“蠕變-應力釋放”疲勞失效機理和可靠性，在焊點的失效分析和評價方面套用廣泛。
基本介紹
- 中文名：熱循環試驗
- 外文名：Thermal Cycling Test
- 定義：在常壓下進行試件溫度循環的試驗
- 所屬試驗類別：可靠性試驗
- 目的：暴露潛在的材料和製造質量缺陷
- 試驗設備：恆定/交變高低溫試驗箱
基本概念,試驗設備,熱循環試驗中結露的產生與預防,
基本概念
熱循環試驗是指在常壓下進行試件溫度循環的試驗，主要目的是為了暴露產品中潛在的材料缺陷和製造質量缺陷，消除早期失效，提高產品可靠性。隨著太空飛行器在軌壽命的提高，對太空飛行器可靠性有了更高的要求，在太空飛行器發射之前，需要對其產品進行溫度應力篩選，有利於檢測組件之間的熱接口和機械接口，驗證總裝後產品的硬體、相互連線的單元以及熱控系統的可靠性，暴露出通電條件下星上儀器的早期故障，提高航天產品可靠性。但是在熱循環試驗過程中，由於溫度變化大，試驗箱內或產品表面會出現結露現象，影響產品質量。
試驗設備
熱循環試驗一般採用高低溫交變試驗箱或高低溫交變濕熱試驗箱進行試驗，其中高低溫交變試驗箱的一般性能規格為：
溫度範圍：-73℃~+177℃（國產設備大多為-80℃~+130℃）
變溫速率（空氣）：最大23℃/min
變溫速率（樣品表面）：最大15℃/min
容積：150~1200L，可選
應注意到，市場上的溫度、濕度試驗箱有恆定試驗箱、交變試驗箱兩種情況，普遍的高低溫試驗箱一般指的是恆定高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個目標溫度，試驗箱具有自動恆溫到目標溫度的能力，高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環的程式，試驗箱有能力根據預置的曲線完成試驗過程，並且可以在最大升溫、降溫速率能力的範圍內，精確控制升溫、降溫的速率。高低溫濕熱試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱也一樣。交變試驗箱都具有恆定試驗箱的功能，但交變試驗箱的製造成本較高。
熱循環試驗中結露的產生與預防
根據國軍標GJB1027A-2005中對熱循環試驗的規定，在非密封性系統試驗時，應採取措施避免在低溫時產品表面和內部產生結露。由此可見，熱循環試驗中的結露現象是非常普遍的，但在國軍標中並未提出具體預防措施或方法。在實際試驗中，因為沒有採取相應的措施，導致結露產生的水滴對試驗中產品造成了損壞。為了避免結露對試驗產品造成的損壞，需要了解結露產生的原因，採取正確的方法防止結露的產生。
在工業上，常用的空氣乾燥方法有化學法、凍結法和吸附法。化學法乾燥空氣是以固體苛性、苛性鉀、氯化鈣等能從空氣中有效地吸收水分的特性為基礎。在實際試驗過程中，由於這些化學吸收劑的化學特性，不適用於高低溫試驗中。
凍結法乾燥空氣是通過製冷的方法，使空氣通過表面溫度低於被冷卻空氣的露點溫度，空氣在冷卻過程中有一部分水析出，從而達到乾燥空氣的目的。凍結法乾燥器具有流量大、結構簡單、除濕量大等優點，但其缺點是噪音大、壓力露點高等。
吸附法乾燥空氣是利用具有吸濕性能的吸附劑來吸收空氣中的水分以達到乾燥的目的，常用的吸附劑有矽膠、分子篩、活性氧化鋁。空氣的溫度對吸附劑的吸附能力有重大影響，溫度升高，吸附劑吸附容量減少，在相對濕度<30%時，分子篩的吸水量比矽膠和活性氧化鋁都高，隨著相對濕度的下降，分子篩的優越性越顯著；但在相對濕度>40%時最好用矽膠。吸附劑的再生方法以往採用加熱再生，目前則用變壓吸附技術；此外還發展了微熱再生，用加熱設備提高逆向沖洗再生氣的溫度，然後去再生吸附劑，這樣可以延長工作周期，在同樣乾燥度下，再生氣耗量可以降低。微熱再生方法綜合運用了變溫吸附和變壓吸附的長處，有明顯的優越性。吸附法乾燥器具有壓力露點低、噪音小、體積小和節能等優點。
