PRODUCT CLASSIFICATION
在材料與產(chǎn)品可靠性測試領域,三箱式冷熱沖擊試驗線以其高效的溫度循環(huán)能力,成為評估產(chǎn)品在極限溫差環(huán)境下性能穩(wěn)定性的關鍵設備。其核心功能是通過快速切換高低溫環(huán)境,模擬產(chǎn)品在短時間內經(jīng)歷劇烈溫度變化的場景(如航空設備從高溫機艙到低溫高空的瞬間轉換),從而檢測材料的物理性能、結構完整性及電氣性能的變化。相較于兩箱式設備,三箱式結構通過獨立的高溫箱、低溫箱和測試箱設計,實現(xiàn)了更精準的溫度控制與更快的沖擊速率,其工作原理可從系統(tǒng)構成、核心機制及協(xié)同流程三方面解析。
高溫箱:內置電加熱模塊(如鎳鉻合金加熱管)和高溫風機,負責提供 - 20℃至 200℃(部分設備可達 300℃)的高溫環(huán)境,通過熱輻射與強制對流維持腔內溫度穩(wěn)定。
低溫箱:采用壓縮式制冷循環(huán)(配備壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器及制冷劑),可實現(xiàn) - 70℃至 - 10℃的低溫環(huán)境,通過冷風循環(huán)保持低溫均勻性。
測試箱:作為樣品實際承受沖擊的區(qū)域,其兩側分別與高溫箱、低溫箱通過氣動閥門隔離,內部安裝溫度傳感器與氣流攪拌裝置,確保樣品周圍溫度快速跟隨沖擊指令變化。
樣品轉移機構:由伺服電機驅動的導軌式機械臂或升降平臺構成,可在 10 秒內(部分高級設備≤5 秒)將樣品從高溫箱 / 低溫箱轉移至測試箱,或在測試箱內切換與高低溫箱的連通狀態(tài),最大限度減少溫度過渡時間。
溫度場生成與維持
高溫箱通過 PID(比例 - 積分 - 微分)算法控制加熱功率:當腔內溫度低于設定值時,加熱模塊滿功率運行;接近目標值時,功率線性降低,配合風機的強制對流(風速可達 2~3m/s),使溫度均勻性控制在 ±2℃以內。
低溫箱采用二元復疊制冷技術(針對 - 60℃以下低溫):一級壓縮機將中溫制冷劑(如 R404A)壓縮,通過冷凝器散熱后驅動二級壓縮機,將低溫制冷劑(如 R23)壓縮至更低溫度,經(jīng)蒸發(fā)器吸熱后為低溫箱供冷,同時通過溫度傳感器實時反饋,避免溫度過沖。
沖擊切換的動態(tài)響應
樣品轉移與環(huán)境隔離
參數(shù)預設階段:操作人員通過觸摸屏輸入高溫值(T1)、低溫值(T2)、高低溫保持時間(t1、t2)、循環(huán)次數(shù)(N)等參數(shù),系統(tǒng)自動生成測試流程曲線。
運行階段:
初始狀態(tài)下,高溫箱、低溫箱分別預熱 / 預冷至 T1、T2,測試箱處于常溫待機狀態(tài);
樣品放入測試箱后,系統(tǒng)按程序開啟對應通道(如先高溫),測試箱溫度快速趨近 T1,達到后開始計時 t1;
計時結束后,系統(tǒng)觸發(fā)切換指令:關閉當前通道→啟動轉移機構(如需)→開啟目標通道→通過 PID 算法調節(jié)氣流強度,使測試箱溫度在最短時間內達到 T2,同時開始計時 t2;
重復上述過程直至完成 N 次循環(huán),期間溫度傳感器(精度 ±0.5℃)實時上傳數(shù)據(jù),若偏差超過閾值(如 ±3℃),系統(tǒng)自動調整加熱 / 制冷功率或觸發(fā)報警。
安全機制:設備配備超溫保護(高溫箱上限 + 5℃、低溫箱下限 - 5℃)、過壓保護(壓縮機壓力異常)及門限連鎖(開門時暫停沖擊),確保測試過程的安全性與樣品完整性。
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