冷熱沖擊試驗(yàn)箱用于測(cè)試材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，在瞬間下經(jīng)極高上的溫度及極低的溫度連續(xù)環(huán)境下忍受的程度，得以在最短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)試樣因熱脹冷縮所引起的化學(xué)變化或物理傷害。我們通常采用以下步驟檢驗(yàn)冷熱沖擊試驗(yàn)箱的溫度恢復(fù)時(shí)間。如何延長(zhǎng)冷熱沖擊試驗(yàn)箱溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間的方法呢？

近日，東莞市科賽德檢測(cè)儀器有限公司受理一項(xiàng)高低溫快速溫度循環(huán)箱定制任務(wù)， 要求試驗(yàn)的溫度平均變化為速率為10°C/min左右。當(dāng)時(shí)僅有的兩臺(tái)利用液氮的快速溫變?cè)囼?yàn)箱正在做24小時(shí)連續(xù)10天的測(cè)試。委托仿要求通過試驗(yàn)盡早確定試品的材料工藝性能和品質(zhì)，在滿足試品的試驗(yàn)條件的要求下,經(jīng)過分析,我們?cè)O(shè)法在冷熱沖擊試驗(yàn)箱的吊籃內(nèi)除存放試品外，再加上有一定熱容量的負(fù)載,運(yùn)用熱交換的定律,延長(zhǎng)冷熱沖擊試驗(yàn)箱的高、低溫工作區(qū)極限溫度值的轉(zhuǎn)換時(shí)間來達(dá)到試驗(yàn)要求。而冷熱沖擊試驗(yàn)箱由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和國(guó)軍標(biāo)對(duì)有關(guān)試驗(yàn)設(shè)備的要求，冷熱沖擊試驗(yàn)箱的高低溫工作區(qū)要有足夠的熱容量，以便使試品在放入試驗(yàn)箱后,在5 min之內(nèi)高低溫工作區(qū)的極限溫度就能回復(fù)到規(guī)定值。換句話說，就是高低溫工作區(qū)的極限溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間必須要在5 min之內(nèi)完成。

現(xiàn)在一般常見的冷熱沖擊試驗(yàn)箱從箱體結(jié)構(gòu).上分主要有兩種。一種是一箱式， 即箱體的中間是存放試品的工作區(qū),箱體的兩邊分別是高溫室和低溫室,并且高低溫室與存放試品的工作區(qū)分別由風(fēng)門相通，打開或者關(guān)閉相應(yīng)的風(fēng)門就可讓高溫室或低溫室的空氣通過送風(fēng)電機(jī)快速?gòu)?qiáng)迫進(jìn)人存放試品的工作區(qū)，從而使存放試品的工作區(qū)實(shí)現(xiàn)了快速溫度變化的操作。另種是兩箱式上下結(jié)構(gòu)，上半部分為高溫工作區(qū)，下半部分為低溫工作區(qū),中間由試品吊籃連接,試品吊籃由升降機(jī)構(gòu)在高低溫工作區(qū)內(nèi)上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)趸@移至箱體的半部分，試品就暴露在高溫工作區(qū)，當(dāng)?shù)趸@移至箱體的下半部分，試品就暴露在低溫工作區(qū)。而極限溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間是不能設(shè)置的。但溫度循環(huán)試驗(yàn)的溫度變化的速率是可以根據(jù)試品的具體要求和設(shè)備的性能進(jìn)行設(shè)置的，延長(zhǎng)冷熱沖擊試驗(yàn)箱的高低溫極限溫度值的轉(zhuǎn)換時(shí)間也就近似于減緩了溫度變化的速率。為此我們根據(jù)不同質(zhì)量和不同金屬材料所具有的熱容量及熱交換的定律作了模擬試驗(yàn),結(jié)果證明可以適當(dāng)延長(zhǎng)冷熱沖擊試驗(yàn)箱高低溫極限溫度值的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。

在同樣的質(zhì)量下,材質(zhì)不同，熱容量也不同。經(jīng)查找有關(guān)資料，鋁材和其它金屬材料相比，比熱系數(shù)較高，同質(zhì)量下熱容量較大。鋁材自然就作為首選。

由試驗(yàn)可知，在不考其它熱量損耗的情況下，由于鋁材熱量的釋放將低溫工作區(qū)的極限溫度升高4t1,當(dāng)?shù)蜏貐^(qū)的工作空間-定時(shí)，Q吸越大，ct1也越大。 并隨著鋁材的熱量不斷釋放,低溫工作區(qū)的溫度也在逐步上升,但此時(shí)由于冷熱沖擊試驗(yàn)箱的低溫工作區(qū)在繼續(xù)制冷及風(fēng)扇電機(jī)的空氣強(qiáng)迫對(duì)流，最終使冷熱沖擊試驗(yàn)箱的低溫工作區(qū)的溫度逐漸趨向平衡而達(dá)到極限值。在這個(gè)溫度變化過程中由于鋁材的熱量不斷釋放,使得低溫工作區(qū)的極限溫度值的下降速率有所減緩，而不像溫度沖擊那樣，吊籃的溫度瞬間就下降到低溫的溫度極限值。反之，當(dāng)?shù)趸@上升至高溫工作區(qū)時(shí)，也由于鋁材在不斷地吸收熱量,將高溫工作區(qū)的極限溫度下降4t1,同樣也由于高溫工作區(qū)的繼續(xù)加熱及風(fēng)扇電機(jī)的空A氣強(qiáng)迫對(duì)流，最終使冷熱沖擊試驗(yàn)箱的高溫工作區(qū)的溫度逐漸趨向平衡而達(dá)到極限值。根據(jù)以上的試驗(yàn),我們?cè)诓挥绊懤錈釠_擊試驗(yàn)箱吊籃的承重動(dòng)情況下通過多次適當(dāng)?shù)恼{(diào)整鋁材的質(zhì)量,并按國(guó)家有關(guān)《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)的設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》標(biāo)準(zhǔn)，在吊籃內(nèi)有關(guān)的位置布設(shè)相應(yīng)的溫度傳感器進(jìn)行了測(cè)量,溫度偏差均在規(guī)定值內(nèi)，總的溫度平均速率也均在10°C/min左右。這樣在試品對(duì)溫度變化沒有線性度要求的情況下，基本上滿足了試品的試驗(yàn)條件要求，使試品成功地通過了試驗(yàn)。后來,我們根據(jù)同樣的方法又做了一次摸底試驗(yàn)。 兩次試驗(yàn)不僅均滿足檢測(cè)需求，又節(jié)約了試驗(yàn)材料費(fèi)用4萬元(按每天-瓶液氫450元計(jì), 共需90瓶)。