ما هو الصدمة الحرارية؟
اختبار الصدمة الحرارية هو اختبار يتم فيه تطبيق تغير مفاجئ في درجة الحرارة عن طريق نقل العينة بين البيئات الساخنة والباردة في وقت قصير جدًا. يتم تعريفها على أنها طريقة Na في المواصفة IEC 60068-2-14.
الغرض من الصدمة الحرارية
والغرض من ذلك هو الكشف، بشكل متسارع، عن التشقق والانفصال الناتج عن التغير المفاجئ في درجة الحرارة في وصلات المواد ذات معاملات التمدد المختلفة.
على أي منتجات يُطبَّق الصدمة الحرارية؟
- اللوحات الإلكترونية ومكوناتها
- أجزاء من الزجاج والسيراميك
- الأسطح المعدنية المغلفة
- خلايا البطارية
- أجهزة استشعار السيارات
في أي قطاعات يُستخدم الصدمة الحرارية؟
المواصفات المتعلقة بـ الصدمة الحرارية
- IEC 60068-2-14اختبار تغير درجة الحرارة امتحان
- MIL-STD-810 Method 503
- JEDEC JESD22-A106
- ISO 16750-4الظروف البيئية في المعدات الكهربائية/الإلكترونية للمركبة امتحان
شروط الصدمة الحرارية
- درجات الحرارة
- درجة الحرارة العلوية والسفلية محددة في المواصفات
- وقت النقل
- الحد الأقصى للفترة المحددة في المعيار؛ عادةً أقل من 10 ثوانٍ (خزانة ذات حجرتين)
- عقد الوقت
- الوقت لتوازن العينة في كل حجرة
- عدد الدورات
- محددة في المواصفات
جهاز الصدمة الحرارية
- وحدة الصدمة الحرارية المكونة من غرفتين (مع سلة نقل)
- تسجيل درجة الحرارة متعدد القنوات
- مراقبة الوظيفة أو المقاومة
- نظام تسجيل البيانات
متطلبات العينة لـ الصدمة الحرارية
- يجب أن تتناسب العينة مع سلة النقل
- يجب التحقق من الوظيفة قبل الاختبار
- يجب توصيل المزدوجات الحرارية في النقاط الحرجة
- يتم تحديد عدد العينات في المواصفات
مدة الصدمة الحرارية
يعتمد على عدد الدورات ومدة البقاء؛ تستمر البرامج النموذجية من أيام إلى أسابيع.
إجراء الصدمة الحرارية
- 1يتم وضع العينة في السلة ويتم إعداد المراقبة.
- 2يتم إحضار درجات حرارة الغرفة إلى قيمها المستهدفة.
- 3يتم الاحتفاظ بالعينة في الغرفة الساخنة لمدة محددة.
- 4ويتم نقله إلى الغرفة الباردة خلال الفترة الانتقالية المحددة ويتم الاحتفاظ به هناك.
- 5يتم تكرار الدورة لعدد محدد من المرات.
- 6يتم إجراء فحص الوظيفة النهائي والفحص البصري.
معايير قبول الصدمة الحرارية
يتم تحديد معيار القبول في المواصفات: استمرارية الوظيفة، عدم وجود تشقق أو انفصال الطلاء.
تقييم النتائج
يتم إجراء الفحص البصري، وإذا لزم الأمر، فحص المقطع العرضي للمعادن. يتم فحص وصلات اللحام والمواد اللاصقة للتأكد من عدم وجود تشققات.
تقرير الصدمة الحرارية
- المعيار والطريقة المطبقة
- درجات الحرارة والانتقال وأوقات السكون
- عدد الدورات
- الحالة الوظيفية ونتائج التفتيش
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- المكونات الإلكترونية ومواصفات السيارات
اختبارات بيئية ومناخية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار الصدمة الحرارية؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تُظهر الاختبارات البيئية ما إذا كان المنتج يتحمل عوامل بيئية مثل الحرارة والرطوبة والضغط والإشعاع الشمسي والغبار والماء والأجواء المسبِّبة للتآكل. والهدف ليس كسر المنتج بل استحضار الظروف التي سيواجهها طوال عمره بشكل مسرَّع.
تُشتق ملفات الاختبار من التعرض الفعلي للمنتج، وهذا الاشتقاق هو العمل الهندسي الحقيقي لهذا المجال. فجهاز يعمل في مكتب مغلق وآخر مثبَّت على عمود لا يُختبران بالملف نفسه. وتُحدد سلسلة IEC 60068 طرقًا عامة، وMIL-STD-810 ملفات عسكرية، وRTCA DO-160 ملفات طيران، وسلسلة ISO 16750 ملفات سيارات قائمة على الموقع. ويُنتج الاختبار المُطبَّق دون اختيار ملف تكلفة غير ضرورية وثقة زائفة معًا.
تُحاكي اختبارات الحرارة ثلاث ظواهر منفصلة، وتُنتج كل منها نمط عطل مختلفًا. تختبر الحرارة العالية/المنخفضة الثابتة قدرة المادة على العمل عند تلك الحرارة. وتُحدث دورة الحرارة إجهادًا عند وصلات المواد ذات معاملات التمدد المختلفة - وهنا تظهر تشققات اللحام. وتُكثِّف الصدمة الحرارية هذا التأثير عبر انتقال مفاجئ.
وثمة تمييز أيضًا في اختبار الرطوبة. فالحرارة الرطبة الثابتة تُظهر انتشار الرطوبة داخل المادة وتأثيرها على خصائص العزل. أما الحرارة الرطبة الدورية فتُحدث تكاثفًا: إذ تتكون قطرات الماء على السطح المُبرَّد، وهذا أشد عنفًا بكثير من الرطوبة الجافة. ويظهر نفاذ الماء إلى الأغلفة وزيادة تيار التسرب والتآكل عادةً في الاختبار الدوري.
تُعد الحماية من الغبار والماء مجال عمل منفصلاً ويُعبَّر عنها برمز IP. والنقطة الجديرة بالذكر هنا أن اختبار IP ليس اختبار متانة: فهو يُظهر توفر الحماية في ظروف محددة وقصيرة المدة، لا مقاومة الغمر طويل الأمد أو الغسل بالضغط.
أكثر الأخطاء شيوعًا في هذه العائلة هو ترجمة نتيجة اختبار مباشرة إلى تنبؤ بالعمر. فالاختبارات المسرَّعة مصممة للمقارنة والتحقق من التصميم؛ ولا يمكن إنشاء تحويل موثوق بين ساعات الحجرة وسنوات الميدان إلا بنموذج تسريع خاص بالمادة ومعايَر وفق بيانات ميدانية.
تُحدد المراقبة الوظيفية قيمة الاختبار. فإبقاء المنتج في حجرة حرارية ثم تشغيله لا يُظهر ما حدث أثناء الاختبار. وفي التطبيقات الحرجة، يُشغَّل المنتج طوال الاختبار وتُراقَب معاييره؛ ولا يمكن رصد الأعطال المتقطعة التي تظهر وتختفي إلا بهذه الطريقة.
مجموعات الطرق في هذا المجال
درجة حرارة
الحرارة الجافة والبرودة وتغيّر درجة الحرارة والصدمة الحرارية؛ ملفات ثابتة ودورية.
رطوبة
الحرارة الرطبة الثابتة والحرارة الرطبة الدورية؛ والدورات المصحوبة بتكثف أكثر شدة.
الماء والغبار
اختبارات الحماية IP: التنقيط والرش والنفاثات والغمر والإحكام ضد الغبار.
الإشعاع والشيخوخة
التقادم المسرَّع بقوس الزينون والأشعة فوق البنفسجية الفلورية، ومحاكاة الإشعاع الشمسي.
الضغط والارتفاع
اختبارات الضغط المنخفض (الارتفاع) والتغير السريع للضغط.
الغلاف الجوي المسبِّب للتآكل
رذاذ الملح، وتآكل الغازات المختلطة المتدفقة (محاكاة الأجواء الصناعية)، واختبارات العفن والفطريات.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا يمكن تحويل مدة الاختبار إلى عمر ميداني؛ والتحويل الذي يتم دون نموذج تسريع مضلِّل.
- يُنتج تغيّر دورة درجة الحرارة ودرجة الحرارة الثابتة أنماط عطل مختلفة؛ ولا يحل أحدهما محل الآخر.
- إذا لم يُشغَّل المنتج أثناء الاختبار، تبقى الأعطال المتقطعة غير مرئية؛ وتحدد المراقبة الوظيفية قيمة الاختبار.
- لا تُعد الحماية IP دليلاً على المتانة؛ بل تُظهر الحماية في ظروف محددة وقصيرة المدة.
- يزيد الاختبار المُطبَّق دون اختيار ملف التكلفة ويمنح ثقة زائفة.
- يؤثر ترتيب التثبيت والتوجيه على النتيجة؛ ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم والتأهيل
- إعلان فئة الحماية ونطاق درجة حرارة التشغيل
- إعادة إنتاج الأعطال الميدانية في المختبر وتحليل السبب الجذري
- اعتماد مكونات المورد
- قرارات مدة الضمان وشروط التخزين
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول الصدمة الحرارية
وفقًا لأي معيار يتم تصنيع الصدمة الحرارية؟
تم تنفيذ الصدمة الحرارية في النطاق IEC 60068-2-14, MIL-STD-810 Method 503, JEDEC JESD22-A106 و ISO 16750-4. يتم تحديد القيم الحدية ومعايير القبول الواجب تطبيقها في معيار المنتج؛ يتم تأكيد الإصدار الصالح لمنتجك كتابيًا في مرحلة العرض.
ما هي المنتجات التي ينطبق عليها الصدمة الحرارية؟
يتم تطبيقه بشكل أساسي على اللوحات الإلكترونية ومكوناتها, أجزاء من الزجاج والسيراميك, الأسطح المعدنية المغلفة, خلايا البطارية و أجهزة استشعار السيارات. يتم تحديد ما إذا كان منتجك مدرجًا في النطاق من خلال فحص مواصفاته الفنية والاستخدام المقصود.
تحت أي ظروف يتم تنفيذ الصدمة الحرارية؟
المعلمات المحددة هي: درجات الحرارة — درجة الحرارة العلوية والسفلية محددة في المواصفات, وقت النقل — الحد الأقصى للفترة المحددة في المعيار؛ عادةً أقل من 10 ثوانٍ (خزانة ذات حجرتين) و عقد الوقت — الوقت لتوازن العينة في كل حجرة. الشروط الكاملة موجودة في قسم "شروط الاختبار" بالصفحة وتختلف حسب معيار المنتج.
ما نوع العينة المطلوبة لـ الصدمة الحرارية؟
يجب أن تتناسب العينة مع سلة النقل, يجب التحقق من الوظيفة قبل الاختبار و يجب توصيل المزدوجات الحرارية في النقاط الحرجة. يتم تحديد عدد العينات وفقًا لمعيار المنتج والنطاق الذي سيتم الإبلاغ عنه.
كم من الوقت يستغرق الصدمة الحرارية؟
يعتمد على عدد الدورات ومدة البقاء؛ تستمر البرامج النموذجية من أيام إلى أسابيع. تنتمي هذه المدة إلى التجربة نفسها؛ ويتم أيضًا تقييم إعداد العينات وترتيبها في قائمة الانتظار وإعداد التقارير. ويرد في العرض جدول زمني واقعي لمنتجك.
ما هي النتيجة الصدمة الحرارية التي يطلق عليها "مناسبة"؟
يتم تحديد معيار القبول في المواصفات: استمرارية الوظيفة، عدم وجود تشقق أو انفصال الطلاء.