在電子、汽車、航空航天等行業(yè),產(chǎn)品質(zhì)量檢測少不了一樣關(guān)鍵設(shè)備——高低溫沖擊試驗箱(也叫冷熱沖擊試驗箱)。它能在極短時間內(nèi)讓產(chǎn)品經(jīng)歷高溫與低溫的劇烈切換,用以檢驗材料在熱脹冷縮下的耐受能力。但要真正用好它,首先得弄清楚試驗箱本身有哪些類型,每種類型又適合什么場景。
目前市場上應(yīng)用廣、討論最多的就是兩箱式和三箱式這兩種結(jié)構(gòu),它們的核心區(qū)別在于“怎么實現(xiàn)溫度沖擊"。
兩箱式試驗箱只包含高溫室和低溫室兩個箱體,中間通過一個可垂直升降的吊籃(又叫提籃)來運送樣品。工作時,樣品被放在吊籃里——做高溫試驗時,吊籃帶著樣品快速升入高溫室;做低溫試驗時,則快速降入低溫室。整個過程溫度轉(zhuǎn)換時間極短,通常在10秒以內(nèi)-。
這種方式的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)換速度快、沖擊效應(yīng)強烈,特別適合材料級的快速篩選測試,比如金屬材料、普通塑料件等在劇烈溫差下耐受能力的檢測-。不過,樣品在吊籃移動過程中會受到約5g的機械加速度沖擊,對精密、脆弱的器件不太友好。另外,吊籃本身的承重能力通常在30-50公斤以內(nèi),限制了它測試大尺寸或重型樣品的能力。

三箱式試驗箱則多了一個獨立的常溫測試室,與高溫室、低溫室并列。樣品在整個測試過程中始終放置在測試室內(nèi)、保持靜止不動。測試時,系統(tǒng)通過高速風(fēng)門切換,將高溫室或低溫室的預(yù)制氣流快速吹入測試室,從而實現(xiàn)樣品的溫度沖擊-。
三箱式最大的優(yōu)點就是樣品“零振動"——全程不受任何機械應(yīng)力干擾,這一點對精密傳感器、PCBA板、晶振、MEMS器件等對振動極度敏感的產(chǎn)品來說至關(guān)重要。此外,三箱式功能更加豐富,既能做冷熱沖擊,也能獨立進(jìn)行高溫、低溫或常溫測試,一臺設(shè)備可以當(dāng)三臺用。

除了上述以空氣為傳熱介質(zhì)的氣態(tài)型外,還有一種液態(tài)型兩箱式試驗箱。它在高溫室和低溫室中注入硅油作為傳熱介質(zhì),樣品隨提籃在油槽之間移動,溫度轉(zhuǎn)換速率比氣態(tài)型更快,適合對溫變速度要求極為苛刻的場景。
在兩箱式框架下,按照吊籃的運動方向還可以進(jìn)一步劃分。垂直升降式通過電機驅(qū)動吊籃上下移動實現(xiàn)溫區(qū)切換,結(jié)構(gòu)緊湊,適合小型、高精度的測試場景,例如半導(dǎo)體芯片測試。水平移動式則是吊籃在兩個水平并列的箱體之間橫向滑移切換,適合中、大型試驗設(shè)備,便于放置體積較大或較重的樣品。

對比維度 | 兩箱式(提籃移動) | 三箱式(風(fēng)門切換) |
溫度轉(zhuǎn)換時間 | 極快(≤10秒) | 較快(10-30秒) |
樣品是否移動 | 是,存在機械振動 | 否,全程靜止 |
試驗功能 | 僅冷熱沖擊 | 沖擊+獨立高/低/常溫試驗 |
適用樣品 | 堅固材料、常規(guī)元器件 | 精密/易碎/帶電/大尺寸樣品 |
典型應(yīng)用 | 金屬材料、塑料件篩選測試 | 精密傳感器、PCBA可靠性驗證 |
總而言之,兩箱式與三箱式并無絕對的優(yōu)劣之分,其選擇本質(zhì)是試件特性與試驗需求的匹配過程。兩箱式以的變速率見長,三箱式憑借靜態(tài)測試優(yōu)勢占優(yōu),液態(tài)型滿足更極境的溫變要求,而垂直式和水平式則在不同尺寸的設(shè)備上各有所長-。準(zhǔn)確識別自身測試對象的特點和需求,才能選對適合的那一臺。

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