一、 冷热冲击气候试验箱工作原理与结构特点

1. 基本原理：

• 两箱式（提篮式）：经典和常见的类型。分为高温区（上室或左室）和低温区（下室或右室），中间是一个可移动的样品篮（吊篮）。测试时，样品篮在预设时间内，通过气动或电机驱动，在两个箱体之间快速移动，使样品瞬间暴露在另一个温度环境中。转换时间极短（通常小于10秒）。

• 三箱式（静态式）：分为高温区、低温区和测试区（样品区）。通过切换风道阀门，将高温或低温气流快速引入测试区，对静止不动的样品进行冲击。样品始终处于测试区，避免了机械运动带来的振动风险。

2. 关键结构组成：

• 箱体结构：通常为三室或两室。内胆采用优质不锈钢（如SUS304），外部为钢板喷塑。

• 制冷系统：核心部件之一，通常采用复叠式制冷（含一级和二级压缩机组），使用环保制冷剂（如R404A、R23），确保能达到-65℃甚至更低的低温。

• 加热系统：采用镍铬合金电热丝或鳍片式加热器，配合PID+SSR控制，能快速升至+200℃左右的高温。

• 送风循环系统：内置多翼式强力离心风机，确保箱内温度均匀和快速的热交换。

• 样品篮/风门转换机构：两箱式的提篮移动机构或三箱式的风门切换机构，要求动作可靠、迅速。

• 控制系统：核心大脑，通常为彩色触摸屏PLC或专用控制器。用于设置温度、时间、循环次数等参数，并实时监控和记录过程。

二、 主要技术参数

1. 温度范围：

• 高温箱：通常 +60℃ ~ +200℃（或+150℃）

• 低温箱：通常 0℃ ~ -75℃（常见规格有-55℃、-65℃）

2. 冲击温度：指样品实际承受的温度值，通常为高温端和低温端的设定值。

3. 转换时间：这是关键指标。指样品从一个温区转移到另一个温区，或测试区温度达到设定值的时间。通常要求 < 10秒（两箱式机械移动）或 < 5秒（三箱式气动风门）。

4. 温度恢复时间：冲击后，测试区温度恢复到设定值所需的时间。通常要求 < 5分钟。

5. 样品区尺寸：内部有效空间容积，根据测试产品大小选择。

6. 温度偏差与均匀度：箱内各点温度的稳定性和一致性指标。

7. 曝露时间：样品在高温或低温下保持的时间，可从几分钟到几小时可调。

8. 循环次数：高低温冲击的完整循环次数。

三、 测试标准

冷热冲击气候试验箱的设计和测试方法遵循一系列国际、国家和行业标准，主要包括：

• 电工电子产品：

• IEC 60068-2-14：国际电工委员会标准，基础标准。

• GB/T 2423.22：中国国家标准（等效采用IEC标准）。

• 汽车行业：

• ISO 16750-4：道路车辆电气电子设备环境试验。

• IEC 60721：环境条件分类。

• 其他：JIS C 0025（日本工业标准）等。

四、 应用领域

• 电子元器件：IC芯片、电阻电容、PCB电路板、BGA封装等。

• 通讯设备：手机、基站、光纤设备等。

• 汽车工业：发动机控制单元（ECU）、传感器、电池、灯具、连接器等。

• 航空航天：机载设备、卫星组件等。

• 材料研究：复合材料、金属材料、涂层、橡胶密封件等。

五、 操作流程简述

1. 样品准备：将待测样品正确安装于样品架上。

2. 参数设置：在控制器上设置高温值、低温值、高温保持时间、低温保持时间、循环次数等。

3. 预冷/预热：设备提前将高温室和低温室降至/升至设定温度并稳定。

4. 开始测试：启动程序，样品篮开始自动在高低温室间移动，或风门自动切换。

5. 过程监控：观察设备运行状态和样品情况。

6. 测试结束：设备自动完成设定循环后停止，取出样品。

7. 恢复与检测：让样品在常温下恢复规定时间，然后进行外观、电气性能、机械性能等检测评估。

六、 选型与使用注意事项

1. 选型要点：

• 温度范围：根据产品规格要求或测试标准确定。

• 内箱尺寸：考虑样品大小、数量和摆放方式，预留足够空间保证气流畅通。

• 转换时间和恢复时间：这是衡量设备性能等级的关键，需根据严格的标准要求选择。

• 控制与数据记录：是否需要编程、多段控制、远程监控、数据导出等功能。

• 电源和气源：确认设备所需的电压、功率以及两箱式是否需要压缩空气源。

2. 使用与维护：

• 正确放置样品：不堵塞风道，负载应在规定范围内。

• 定期维护：清洁冷凝器过滤器，检查制冷剂压力，对运动部件（导轨、气缸）进行润滑，校准传感器。

• 安全操作：高温和低温表面有烫伤或冻伤风险，移动部件有挤压风险，需严格遵守操作规程。

总结

冷热冲击气候试验箱是现代可靠性工程中的“质量卫士"。它通过创造严酷的快速温变环境，在短时间内“催生"出产品可能存在的缺陷，帮助研发和改进人员提升产品的耐用性和质量，广泛应用于对可靠性要求高的行业。在选择和使用时，需紧密结合测试标准、产品特性和设备性能参数，以确保试验的有效性和准确性。