冷熱沖擊試驗實際使用壽命如何換算？

溫度沖擊試驗箱技術規(guī)格書：

1、溫度沖擊的定義
熱沖擊試驗（Thermal Shock Testing）常被稱作溫度沖擊試驗（Temperature Shock Testing）或者溫度循環(huán)（Temperature Cycling），高低溫冷熱沖擊試驗。
溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法，是裝備周圍大氣溫度的急劇變化，溫度變化率大于10度/min，即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。
2、溫度沖擊測試的目的
溫度沖擊試驗的目的：工程研制階段可用于發(fā)現產品的設計和工藝缺陷；產品定型或設計鑒定和量產階段用于驗證產品對溫度沖擊環(huán)境的適應性，為設計定型和量產驗收決策提供依據；作為環(huán)境應力篩選應用時，目的是剔除產品的早期故障。
3、溫度沖擊的應用
電子設備和元器件中發(fā)生溫度變化的情況很普遍。當設備未通電時，其內部零件要比其外表面上的零件經受的溫度變化慢。
下列情況下，可預見快速的溫度變化：
——當設備從溫暖的室內環(huán)境轉移到寒冷的戶外環(huán)境，或相反情況時；
——當設備遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷卻時；
——安裝于外部的機載設備中；
——在某些運輸和貯存條件下。
通電后設備中會產生高的溫度梯度，由于溫度變化，元器件會經受應力，例如，在大功率的電阻器旁邊，輻射會引起鄰近元器件表面溫度升高，而其他部分仍然是冷的。
當冷卻系統(tǒng)通電時，人工冷卻的元器件會經受快速的溫度變化。在設備的制造過程中同樣可引起元器件的快速溫度變化。溫度變化的次數和幅度以及時間間隔都是很重要的。
4、溫度沖擊的效應
溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴重，離外表面越遠（當然，與相關材料的特性有關），溫度變化越慢，影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或Permanently地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環(huán)境時可能引發(fā)的問題示例。考慮以下典型問題，有助于確定本試驗是否適用于受試裝備。

（1） 典型物理效應有：
1)玻璃容器和光學儀器的碎裂；2)運動部件的卡緊或松弛；3)Explosives中固態(tài)藥丸或藥柱產生裂紋；
4)不同材料的收縮或膨脹率、或誘發(fā)應變速率不同；5)零部件的變形或破裂；6)表面涂層開裂；
7)密封艙泄漏；8)絕緣保護失效。
 （2） 典型化學效應有：
1）各組分分離；2）化學試劑保護失效。
 （3）典型電效應有：
1）電氣和電子元器件的變化；2）快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障；3）靜電過量。
5、冷熱沖擊測試方法的類型
根據IEC和國家標準，分為三種：
1、試驗Na:規(guī)定轉換時間的快速溫度變化；空氣；
2、試驗Nb：規(guī)定變化速率的溫度變化；空氣；
3、試驗Nc：兩液槽法快速溫度變化；液體；
上面3種試驗，1、2以空氣作為介質，第3種以液體（水或其它液體）作為介質。1、2的轉換時間較長，3的轉換時間較短。
溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說法，是裝備周圍大氣溫度的急劇變化，溫度變化率大于10度/min，即為溫度沖擊。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相類似的觀點。
 個人認為不能因此理解為大于這個速率的試驗就是溫度沖擊試驗。溫度沖擊試驗的速率比這個現實情況要嚴苛。經常能聽到說溫度沖擊的速率大于20度/min,30度/min,50度/分鐘，甚至更快。
 溫度變化原因有很多，相關標準里面都有提及：
GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗 第2部分 試驗N:溫度變化
3 溫度變化的現場條件
電子設備和元器件中發(fā)生溫度變化的情況很普遍。當設備未通電時，其內部零件要比其外表面上的零件經受的溫度變化慢。
下列情況下，可預見快速的溫度變化：
——當設備從溫暖的室內環(huán)境轉移到寒冷的戶外環(huán)境，或相反情況時；
——當設備遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷卻時；
——安裝于外部的機載設備中；
——在某些運輸和貯存條件下。
通電后設備中會產生高的溫度梯度，由于溫度變化，元器件會經受應力，例如，在大功率的電阻器旁邊，輻射會引起鄰近元器件表面溫度升高，而其他部分仍然是冷的。
當冷卻系統(tǒng)通電時，人工冷卻的元器件會經受快速的溫度變化。在設備的制造過程中同樣可引起元器件的快速溫度變化。溫度變化的次數和幅度以及時間間隔都是很重要的。
 GJB 150.5A-2009**裝備實驗室環(huán)境試驗方法第5部分：溫度沖擊試驗
3.2應用
3.2.1正常環(huán)境
本試驗適用于可能會在空氣溫度發(fā)生急劇變化的地方使用的裝備。本試驗僅用來評價溫度急劇變化對裝備的外表面、安裝在外表面的零部件、或裝在靠近外表面的內部零部件的影響。典型情況如下：
A) 裝備在熱區(qū)域和低溫環(huán)境之間轉換；
B) 通過高性能運載工具，從地面高溫環(huán)境升到高空（只是熱到冷）；
C) 僅用外部材料（包裝或裝備表面材料）進行試驗時，從處在高空和低溫條件下熱的飛機防護殼體內向外空投。
3.2.2**性和環(huán)境應力篩選
除3.3所述外，本試驗適用于提示裝備暴露在低于極端溫度變化速率（只要試驗條件下不超過裝備的設計極限）下通常出現的**性問題和潛在的缺陷。本試驗雖然用作環(huán)境應力篩選（ESS），但經適當工程處理后，也可以將其作為一個篩選試驗（使用更極端溫度的溫度沖擊），用來揭示裝備暴露在低于極端溫度條件下會出現的潛在缺陷。
溫度沖擊的效應
GJB 150.5A-2009**裝備實驗室環(huán)境試驗方法第5部分：溫度沖擊試驗
4.1.2 環(huán)境效應
溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴重，離外表面越遠（當然，與相關材料的特性有關），溫度變化越慢，影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或Permanently地影響裝備的工作。下面是裝備暴露于溫度沖擊環(huán)境時可能引發(fā)的問題示例。考慮以下典型問題，有助于確定本試驗是否適用于受試裝備。
A) 典型物理效應有：
1) 玻璃容器和光學儀器的碎裂；2) 運動部件的卡緊或松弛；3) Explosives中固態(tài)藥丸或藥柱產生裂紋；
4) 不同材料的收縮或膨脹率、或誘發(fā)應變速率不同；5) 零部件的變形或破裂；6) 表面涂層開裂；
7) 密封艙泄漏；8) 絕緣保護失效。
b)典型化學效應有：
1）各組分分離；）化學試劑保護失效。
C）典型電效應有：
1）電氣和電子元器件的變化；
2）快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障；
3）靜電過量。
溫度沖擊試驗的目的：工程研制階段可用于發(fā)現產品的設計和工藝缺陷；產品定型或設計鑒定和量產階段用于驗證產品對溫度沖擊環(huán)境的適應性，為設計定型和量產驗收決策提供依據；作為環(huán)境應力篩選應用時，目的是剔除產品的早期故障。
 
溫度變化試驗的類型，根據IEC和國家標準，分為三種：
1、 試驗Na:規(guī)定轉換時間的快速溫度變化；空氣；
2、 試驗Nb：規(guī)定變化速率的溫度變化；空氣；
3、 試驗Nc：兩液槽法快速溫度變化；液體；
上面3種試驗，1、2以空氣作為介質，第3種以液體（水或其它液體）作為介質。1、2的轉換時間較長，3的轉換時間較短。
其它標準：
MIL-STD-883, Method 1010, Temperature Cycling
JESD22-A104D, Temperature Cycling
JESD22-A106B
JIS C 680068-2-14:2011（替代JIS C0025:1988）
JASO D 001
EIA The air-to-air thermal shock test is JESD22-A104D "Temperature Cycling"
EIA The liquid-to-liquid thermal shock test is JESD22-A106B "Thermal Shock"
EIAJ ED-2531A
GB897.4-2008/IEC60086-4：2007
GJB548B-2005方法1011.1
GJB128A-97方法1056
此外還有一些企業(yè)內部的標準，比如一些汽車廠商企業(yè)內部的標準。
 
試驗參數包括下列各項：
——試驗室環(huán)境溫度；
——高溫；
——低溫；
——暴露持續(xù)時間；
——轉換時間或變化速率；
——試驗循環(huán)數。
 
穩(wěn)定時間
GJB 150.5A-2009 4.3.7 溫度穩(wěn)定
試件溫度穩(wěn)定（在轉換之前）的時間至少應保證試件整個外部的溫度均勻一致。
 
GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗 第2部分 試驗N:溫度變化
7.2.1 部分*后一句：
在放入試驗樣品后，空氣溫度應在暴露持續(xù)時間的10%以內達到規(guī)定的容差范圍。
相對濕度：
GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗 第2部分 試驗N:溫度變化
沒有提到相關內容。
GJB 150.5A-2009 4.3.8 相對濕度
大部分試驗方案都不控制相對濕度。但是溫度沖擊試驗過程中的相對濕度，對某些常見的多孔滲水材料（如纖維材料）可能有顯著的影響——滲入的濕氣可以移動并在結冰時會膨脹。除專門提出要求外，否則不必考慮控制相對濕度。
 
所以目前按照這兩個標準是沒有必要太多關注溫度沖擊試驗過程中的濕度控制問題。
 
轉換時間
GB/T 2423.22-2012 環(huán)境試驗 第2部分 試驗N:溫度變化
4.5 轉換時間的選擇
在兩箱法的情況下，如果由于樣品尺寸大，不能在3min內完成轉換，那么只要不對試驗結果產生可察覺的影響，可按下式增加轉換時間：
t2≤0.05t3
式中：
T2——轉換時間；t3——試驗樣品的溫度穩(wěn)定時間。
 
GJB 150.5A-2009 4.3.9 轉換時間
應保證轉換時間能反映壽命期剖面中實際溫度沖擊的相應時間。轉換時間應盡可能短，但若轉換時間大于1min，則應證明這些額外的時間是合理的。