HALT(Highly Accelerated Life Testing)试验箱旨在通过施加的环境应力,快速激发产品潜在的设计和制造缺陷,从而为产品的可靠性提升提供依据。
制冷机制:通常采用复叠式制冷系统来实现宽范围的低温环境。该系统由两个或多个单级制冷循环组成,通过不同制冷剂的蒸发和冷凝过程,逐步降低温度。例如,第一级制冷循环使用中温制冷剂(如 R404A)将温度降低到一定程度,第二级制冷循环则使用低温制冷剂(如 R23)进一步降低温度,可使试验箱内温度达到 - 100℃甚至更低。在低温产生过程中,制冷剂在蒸发器中吸收热量蒸发,从而带走箱内热量,使温度下降。
加热机制:多采用电加热丝进行加热。当需要升高温度时,电流通过加热丝,电能转化为热能,加热丝发热并通过热传导和热辐射将热量传递给箱内空气,使温度快速上升。其加热速率可根据试验要求进行调节,一般能达到较高的升温速度,如 40℃/min - 60℃/min。
温度循环控制:通过精确的温度控制系统,设定温度变化曲线。例如,可以先将温度快速降至 - 80℃,保持一段时间后,再迅速升温至 120℃,如此反复进行温度循环。在循环过程中,产品内部由于不同材料的热膨胀系数差异,会产生热应力,从而使潜在的焊接不良、材料结合缺陷等问题暴露出来。
振动台结构与驱动:HALT 试验箱内的振动台一般由振动台面、驱动电机、偏心块或电磁力发生器等组成。驱动电机带动偏心块旋转或通过电磁力产生周期性的力,使振动台面产生振动。例如,当偏心块旋转时,会产生离心力,这个离心力的大小和方向随时间周期性变化,从而驱动振动台面在垂直或水平方向上振动。
振动参数调节:可精确调节振动的频率、振幅和加速度。振动频率范围通常较宽,可从 5Hz 到 10kHz 甚至更高。振幅调节能够改变振动台面的位移幅度,而加速度则是衡量振动强度的重要指标,可根据产品的特性和测试需求设置不同的加速度值,如 50g - 100g(g 为重力加速度)。通过改变这些参数,可以模拟产品在不同振动环境下的受力情况,检测产品内部机械结构的松动、共振以及零部件的疲劳损伤等问题。
HALT 试验箱还能够将温度应力和振动应力同时施加在产品上,进行综合应力测试。在这种测试模式下,产品在承受快速温度变化的同时,还受到振动应力的作用,更接近产品在实际使用中可能遇到的复杂恶劣环境。例如,在温度从 - 60℃快速上升到 150℃的过程中,同时对产品施加 20Hz - 5kHz 频率范围、30g 加速度的振动,产品内部的电子元件、机械连接部件等会受到温度和振动的双重作用,从而更全面地暴露产品的潜在缺陷,为产品的优化设计提供更丰富的信息。
三综合试验箱主要用于模拟产品在实际使用环境中可能遇到的温度、湿度和振动三种环境因素的综合作用,以全面评估产品的可靠性和耐久性。
温度控制:
制冷原理:类似于 HALT 试验箱,采用压缩机制冷或复叠式制冷系统来实现低温环境。在压缩机制冷中,压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压状态,然后通过冷凝器散热,使其液化,液态制冷剂再通过膨胀阀降压后进入蒸发器,在蒸发器中蒸发吸热,降低箱内温度。复叠式制冷则通过多个制冷循环实现更低温度。
加热原理:利用电加热丝进行加热,通过调节电流大小控制加热功率,实现对箱内温度的精确升高。温度控制精度一般在 ±1℃ - ±2℃之间,能够满足不同产品对温度环境的测试要求。例如,在电子产品测试中,可精确模拟从 - 40℃到 85℃的温度变化环境。
湿度控制:
加湿方式:常见的加湿方法有蒸汽加湿和喷雾加湿。蒸汽加湿是将水加热至沸腾产生蒸汽,然后将蒸汽注入试验箱内,这种方式加湿均匀性较好,但需要消耗较多能量。喷雾加湿则是通过喷头将水雾化后喷入箱内,雾化后的水滴在箱内空气流动过程中蒸发,增加空气湿度。湿度传感器实时监测箱内湿度,当湿度低于设定值时,加湿系统启动。
除湿方式:主要采用冷凝除湿和吸附除湿。冷凝除湿是利用制冷系统使空气温度降低到露点温度以下,空气中的水蒸气在冷凝器表面凝结成水滴排出箱外。吸附除湿则是利用硅胶、分子筛等吸湿材料吸附空气中的水分,当吸湿材料饱和后,通过加热再生的方式使其恢复吸湿能力。通过加湿和除湿系统的协同工作,可将箱内湿度控制在相对湿度 10% - 95% 的范围内,模拟不同湿度环境对产品的影响,如金属部件的腐蚀、电子元件的受潮短路等问题。
三综合试验箱的振动系统与 HALT 试验箱类似,由振动台面、驱动电机、偏心块或电磁力发生器等组成。振动台可在 X、Y、Z 三个轴向或多个自由度上对产品进行振动模拟。其振动频率范围一般为 2Hz - 20kHz,可调节的振幅和加速度能够满足不同产品的测试需求。例如,在汽车零部件测试中,可模拟汽车行驶过程中的振动情况,对零部件进行振动耐久性测试,检测零部件在振动环境下的机械强度、连接可靠性以及疲劳寿命等。
三综合试验箱能够同时将温度、湿度和振动三种环境应力按照设定的测试程序施加在产品上。例如,在模拟热带海洋环境时,可将温度设定为 30℃ - 40℃,湿度设定为 80% - 90% RH,同时对产品施加 5Hz - 10Hz 频率、10g - 20g 加速度的振动,以测试产品在这种高温高湿且有振动的环境下的性能变化,如电子设备的信号传输稳定性、机械产品的结构完整性以及材料的耐腐蚀性等,从而全面评估产品在复杂实际环境中的可靠性和耐久性。