Испытания деталей и оборудования на изменение температуры внешней среды

Температурный режим окружающей среды, в которой находится оборудование, меняется по ряду внешних и внутренних причин. Многообразие случаев сводится к четырем основным:

• постепенная смена температуры в соответствии с суточными колебаниями;
• быстрая смена, вызванная перемещением из помещения во внешнюю среду и наоборот;
• резкое охлаждение, вызванное дождем, снегом, погружением в холодную воду;
• резкий нагрев, вследствие прохождения через плотные слои атмосферы или иным причинам.

Результаты испытания на климатические воздействия для оборудования зависят от следующих факторов:

• теплоемкости изделий;
• теплопроводности и теплового расширения;
• материалов конструкции;
• работы системы охлаждения.

Параметрами, описывающими процесс температурных изменений, являются:

• исходная температура образца;
• повышенная (пониженная температура), устанавливаемая в процессе испытаний;
• скорость смены температур;
• время выдержки образца;
• интервал между выдержками при минимальном и максимальном значении;
• число циклов экспонирования.

Для моделирования температурных условий, которые будут воздействовать на образцы в условиях реальной эксплуатации, используются климатические камеры для испытаний на холод, тепло и тепло-холод.

Испытания на климатические воздействия

Тестирование в климатических камерах происходит по двум алгоритмам:

• с плавной сменой температуры;
• с использованием теплового удара.

Для постепенного изменения температуры применяют комбинированные термокамеры (тепло-холод) с прямым и косвенным термостатированием. У камер с косвенным термостатированием результаты точнее. Последний тип устройств оснащается аналоговыми или цифровыми средствами для регуляции температуры в автоматическом режиме.

Тепловой удар моделируется на установках с одной или двумя камерами.

В единственную камеру по очереди подается горячий или охлажденный воздух при помощи специальной заслонки или вращения самой камеры в сторону подачи тепла или холода. Техническое решение позволяет однокамерной установке работать в двух и трехзонном режиме:

• при испытаниях на двухзонном режиме на образец по очереди действует повышенная и пониженная температура;
• в трехзонном режиме переход от нагрева к охлаждению происходит через показатель нормальной температуры.

Параметры камер тепла и холода у двухкамерных установок те же, что и у однокамерных. Образцы, которые тестируются с их помощью, могут перемещаться из одного рабочего объема в другой вертикально или горизонтально. Для этого используются специальные стационарные корзины из стали.

При включении вентиляторов обеспечивается принудительная циркуляция горячего или холодного воздуха. Нагрев происходит с помощью ленточных или проволочно-ленточных нагревателей. Для охлаждения включается каскадная холодильная машина. Чтобы ускорить процесс, в качестве внутренних стенок используются испарители панельного типа.

При испытаниях на постепенное изменение температуры образцы подвергаются воздействию серии циклов, непрерывно следующих друг за другом. Общая продолжительность выдержки согласуется с длительностью суточного цикла, учетом периода восстановления температур и временем на заключительные замеры.

Жесткость испытаний устанавливается на основе тех свойств изделия, которые могут ухудшиться при эксплуатации. Показатель определяется разностью крайних значений температур и числом рабочих циклов.

На тепловой удар испытываются те образцы, которые будут подвергаться быстрым сменам температуры в повседневной эксплуатации.  Испытания на тепловой удар помогают оценить электрические характеристики изделий и их механическую прочность:

• качество контактов;
• дефекты полупроводников;
• растрескивание пластмассовых и металлических деталей.

Тестирование проводится как с применением раздельных камер тепла и холода, так и на комбинированных установках тепло-холод. Главный критерий выбора термокамеры – воспроизведение режимов, прописанных в технической документации.

При моделировании теплового удара устанавливаются параметры, соответствующие определенным степеням жесткости. Длительность выдержки при высокой и низкой температуре зависит от теплоемкости образцов.  

Если испытания ведутся на раздельных камерах тепла и холода, то рабочий цикл должен включать дополнительные этапы:

• по достижении в камере холода рабочей температуры или ее предельного значения, изделие выдерживается в рабочем объеме до достижения теплового равновесия, согласно времени из рабочей документации;
• после экспонирования в камере холода и достижения в камере тепла необходимого значения рабочей температуры или ее предельного значения, образец перемещается в камеру тепла и выдерживается там до состояния теплового равновесия, согласно времени из рабочей документации.

Рекомендациями предписано, чтобы время на установку температуры после закладывания образца составляло не более 10% от общей длительности выдержки. На перенос из камеры в камеру отводится 3 минуты.

ООО НПФ «Реом» предлагает климатические камеры собственного производства для испытаний на изменение температуры внешней среды:

• холод;
• тепло;
• холод-тепло.

Предоставляются услуги разработки документации, обучение персонала, монтажные работы и настройка. При необходимости проводится аттестация, плановый и внеплановый ремонт.