航空宇宙、自動車電子、半導体、軍需産業、消費電子などの分野では、製品は常に急速に変化する温度環境の中で安定して運行する必要がある。例えば、衛星が地球の影域から日照域に入ると、表面温度は数分以内に100℃以上上昇することができる。電気自動車の電池パックは、高冷地で起動した後、急速に昇温した。このような激しい熱応力下での製品の信頼性と耐久性を検証するために、瞬間温度衝撃試験箱(高速温変衝撃試験箱または熱衝撃試験箱とも呼ばれる)は環境シミュレーションの利器となった。
瞬間温度衝撃試験箱は、材料やデバイスが極めて短時間で高温と低温の急激な交替を経験することをシミュレーションできる環境試験装置である。その核心機能は高速で冷熱チャンバまたは強制気流循環を切り替えることにより、数秒から数十秒以内に-80℃から+200℃(さらに高い)までの温度ジャンプを完成し、それによって製品内部の熱膨張と冷縮の不均一による応力、亀裂、脱層または機能の故障を誘発する。このような「熱疲労」効果は恒温老化よりもはるかに過酷であり、設計欠陥、材料整合問題、または技術的弱点を効果的に暴露することができる。
構造原理により、主流の温度衝撃試験箱は3箱式と2箱式の2種類に分けられる。3箱式は独立した高温箱、低温箱とサンプル放置箱を含み、バスケットやレールを通じてサンプルを迅速に移送し、冷熱衝撃を実現し、温度転換時間は通常10秒以内に制御される。2箱式では高温と低温の2つのチャンバしかなく、サンプルは可動仕切り板に固定され、バルブを通じて気流経路を切り替えて衝撃を完成し、構造はコンパクトだがシールと温度制御に対する要求は高い。いずれの形式でも、設備は高性能圧縮機冷凍システム、電熱ヒータ、高精度温度センサ及びPLC制御システムを配備し、温度曲線の正確な再現国際標準(例えばMIL-STD-883、IEC 60068-2-14、GB/T 2423.22など)を確保しなければならない。
この装置は多くの重要な分野に広く応用されている。電子業界では、PCB溶接点の信頼性、チップパッケージの耐クラック能力及びコネクタの熱サイクル寿命をテストするために使用される、新エネルギー自動車分野では、動力電池モジュール、モータコントローラの冷熱交換下でのシール性と電気性能の安定性を評価し、航空材料の開発では、複合材料、コーティング、またはファスナーの上空-地面循環における構造的完全性を検証するために使用されます。1回の成功した温度衝撃試験は、潜在的な故障モードを早期に発見し、製品の実際の使用中に重大な安全事故やリコール損失を回避することができる。
現代の瞬間温度衝撃試験箱は、より効率的で、よりスマートで、より環境に優しい方向に発展している。複数回式冷凍または液体窒素支援冷却技術を採用し、より速い降温速度を実現することができる、タッチスクリーンに試験プログラムライブラリを統合し、カスタム多段衝撃サイクルをサポートする。
もちろん、このデバイスを科学的に使用することは重要です。試験前に製品の使用シーンを明確にし、温度範囲、滞留時間と循環回数を合理的に設定する必要がある、試験中にサンプルの過負荷や空気流の遮蔽を避けること。試験後は外観検査、電気性能試験またはX線分析と結合し、失効メカニズムを総合的に判定する必要がある。