汽車零部件的冷熱沖擊試驗箱標準及案例分享

更新時間：2024-12-24

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上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),專業(yè)生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環(huán)境試驗儀器的公司，是一家具有研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗設(shè)備的公司。經(jīng)驗豐富，并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持?，F(xiàn)在我們成為許多品牌的供應(yīng)商。

本文旨在深入探討汽車零部件的冷熱沖擊試驗標準及其實際應(yīng)用案例。首先介紹了汽車零部件冷熱沖擊試驗的重要性，隨后詳細闡述了國內(nèi)外主要的冷熱沖擊試驗標準，包括試驗條件、測試方法、判定準則等方面的內(nèi)容。通過具體的汽車零部件案例，如發(fā)動機控制單元、汽車電子傳感器和汽車內(nèi)飾件等，分析了冷熱沖擊試驗在評估零部件性能、可靠性和耐久性方面的作用，展示了試驗過程中零部件可能出現(xiàn)的失效模式以及如何根據(jù)試驗結(jié)果進行改進。最后，對汽車零部件冷熱沖擊試驗的發(fā)展趨勢進行了展望，強調(diào)了其在汽車行業(yè)質(zhì)量控制和技術(shù)創(chuàng)新中的關(guān)鍵地位。

介紹

一、引言

汽車作為現(xiàn)代交通工具，其零部件在各種復雜環(huán)境條件下工作。溫度的急劇變化，如從寒冷的冬季到炎熱的夏季，或車輛在不同行駛工況下發(fā)動機艙內(nèi)溫度的快速波動，對汽車零部件的性能、可靠性和耐久性提出了嚴峻挑戰(zhàn)。冷熱沖擊試驗作為一種模擬不同溫度變化環(huán)境的測試方法，能夠有效地檢測汽車零部件在這種惡劣條件下的適應(yīng)能力，提前發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計缺陷和質(zhì)量問題，對于保障汽車的安全性、舒適性和使用壽命具有極為重要的意義。

二、汽車零部件冷熱沖擊試驗標準

（一）國際標準

國際電工委員會（IEC）制定了一系列相關(guān)標準，如 IEC 60068-2-14《環(huán)境試驗第 2 - 14 部分：試驗方法試驗 N：溫度變化》，該標準規(guī)定了冷熱沖擊試驗的基本方法和要求。試驗溫度范圍、溫度變化速率、停留時間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)都有明確的界定，以確保不同實驗室和測試機構(gòu)之間的試驗結(jié)果具有可比性。例如，標準中可能規(guī)定低溫沖擊溫度為 -40℃，高溫沖擊溫度為 85℃，溫度變化速率不低于 10℃/min，在高低溫極值處停留時間不少于 30 分鐘，循環(huán)次數(shù)根據(jù)零部件的應(yīng)用場景和可靠性要求而定，一般在 5 至 100 次之間。

（二）國內(nèi)標準

我國也有相應(yīng)的汽車零部件冷熱沖擊試驗標準，如汽車行業(yè)標準 QC/T 1067 - 2017《汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件》。該標準針對汽車電氣零部件的特點，詳細規(guī)定了冷熱沖擊試驗的具體流程和技術(shù)指標。在試驗設(shè)備方面，對冷熱沖擊箱的溫度均勻性、控制精度等性能指標提出了要求，以保證試驗環(huán)境的準確性。對于試驗結(jié)果的判定，標準中明確了零部件在外觀、電氣性能、機械性能等方面的合格標準，如零部件表面不得出現(xiàn)裂紋、變形、變色等明顯缺陷，電氣連接應(yīng)保持正常，絕緣性能不得降低，機械部件的運動應(yīng)靈活無卡滯等。

（三）企業(yè)標準

各大汽車制造企業(yè)通常還會制定自己的企業(yè)內(nèi)部標準，這些標準往往在滿足國際和國內(nèi)標準的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)自身產(chǎn)品的特點和質(zhì)量要求進行進一步細化和嚴格化。例如，某汽車品牌的企業(yè)標準可能規(guī)定在特定零部件的冷熱沖擊試驗中，增加濕度控制參數(shù)，模擬更加復雜的實際使用環(huán)境，或者延長試驗時間和循環(huán)次數(shù)，以提高零部件的可靠性門檻，確保其產(chǎn)品在市場上具有更高的競爭力和質(zhì)量穩(wěn)定性。

三、汽車零部件冷熱沖擊試驗案例分析

（一）發(fā)動機控制單元（ECU）案例

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發(fā)動機控制單元是汽車發(fā)動機的核心控制部件，其性能直接影響發(fā)動機的運行效率、排放水平和可靠性。冷熱沖擊試驗的目的是評估 ECU 在發(fā)動機艙內(nèi)不同溫度變化環(huán)境下的電氣性能穩(wěn)定性和耐久性。
試驗過程
按照相關(guān)標準，將 ECU 樣品安裝在冷熱沖擊試驗夾具上，放入冷熱沖擊箱。設(shè)置低溫沖擊溫度為 -40℃，高溫沖擊溫度為 120℃，溫度變化速率為 15℃/min，在高低溫極值處停留時間為 60 分鐘，循環(huán)次數(shù)為 50 次。在試驗過程中，通過專用的測試設(shè)備實時監(jiān)測 ECU 的電源電壓、信號輸入輸出電壓、內(nèi)部時鐘頻率等電氣參數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)。
試驗結(jié)果與失效分析
經(jīng)過 50 次冷熱沖擊循環(huán)后，發(fā)現(xiàn)部分 ECU 樣品出現(xiàn)電源電壓波動超出允許范圍的情況。進一步分析發(fā)現(xiàn)，是由于電路板上的某些電容在溫度急劇變化過程中，其電容值發(fā)生漂移，導致電源濾波電路的性能下降。此外，還觀察到個別引腳的焊接處出現(xiàn)微小裂紋，這是由于熱脹冷縮應(yīng)力引起的。這些失效模式可能會導致 ECU 在實際使用中出現(xiàn)發(fā)動機工作異常、故障燈點亮甚至發(fā)動機無法啟動等嚴重問題。
改進措施
針對電容值漂移問題，選擇溫度穩(wěn)定性更好的電容型號，并優(yōu)化電路板的布局，減少溫度對電容的影響。對于焊接處裂紋問題，改進焊接工藝，增加焊接強度，同時在引腳根部增加緩沖結(jié)構(gòu)，緩解熱脹冷縮應(yīng)力。經(jīng)過改進后，再次進行冷熱沖擊試驗，ECU 的電氣性能和結(jié)構(gòu)完整性得到了有效保障。

（二）汽車電子傳感器案例

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汽車電子傳感器用于采集車輛各種運行參數(shù)，如車速、油溫、油壓等，其準確性和可靠性對于汽車的安全行駛和正常運行至關(guān)重要。冷熱沖擊試驗旨在檢驗傳感器在不同溫度環(huán)境下的測量精度和響應(yīng)特性。
試驗過程
以某型號的油溫傳感器為例，將其置于冷熱沖擊箱中，設(shè)置低溫為 -30℃，高溫為 100℃，溫度變化速率為 10℃/min，循環(huán)次數(shù)為 30 次。在每個溫度極值點，使用標準的油溫模擬裝置對傳感器進行校準，并記錄傳感器的輸出信號。
試驗結(jié)果與失效分析
試驗結(jié)果顯示，部分傳感器在低溫沖擊后，測量誤差明顯增大。經(jīng)拆解分析發(fā)現(xiàn)，傳感器內(nèi)部的熱敏電阻在低溫下電阻值變化異常，這是由于熱敏電阻的材料在低溫環(huán)境下發(fā)生了微觀結(jié)構(gòu)變化，影響了其對溫度的敏感性。另外，傳感器的密封膠在冷熱沖擊過程中出現(xiàn)老化、開裂現(xiàn)象，導致外界濕氣侵入，影響了傳感器的電氣性能。
改進措施
選用低溫性能更優(yōu)的熱敏電阻材料，并對其進行特殊的封裝處理，提高其抗低溫性能。對于密封膠問題，采用耐高低溫性能更好、抗老化能力強的密封膠，并優(yōu)化密封工藝，確保傳感器內(nèi)部的密封性。改進后的傳感器再次進行冷熱沖擊試驗，測量精度和可靠性滿足要求。

（三）汽車內(nèi)飾件案例

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汽車內(nèi)飾件如儀表盤、車門內(nèi)飾板等直接影響車內(nèi)的舒適性和美觀性，同時也需要具備一定的耐候性。冷熱沖擊試驗用于評估內(nèi)飾件在不同溫度環(huán)境下的外觀質(zhì)量、尺寸穩(wěn)定性和機械性能。
試驗過程
將內(nèi)飾件樣品放置在冷熱沖擊箱中，設(shè)置低溫為 -20℃，高溫為 80℃，溫度變化速率為 8℃/min，循環(huán)次數(shù)為 20 次。試驗前后分別對內(nèi)飾件的外觀進行目視檢查，測量其關(guān)鍵尺寸，并進行機械性能測試，如拉伸強度、彎曲強度等。
試驗結(jié)果與失效分析
經(jīng)過冷熱沖擊試驗后，一些內(nèi)飾件表面出現(xiàn)了褪色、發(fā)白現(xiàn)象，這是由于顏料在溫度變化過程中發(fā)生了分解或遷移。部分內(nèi)飾件的尺寸發(fā)生了明顯變化，導致裝配間隙不均勻，影響了整車的內(nèi)飾品質(zhì)。從機械性能方面來看，一些塑料內(nèi)飾件的拉伸強度有所下降，這是由于溫度變化引起材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，分子鏈斷裂所致。
改進措施
優(yōu)化內(nèi)飾件的顏料配方，選擇耐溫性更好的顏料，確保顏色在溫度變化過程中的穩(wěn)定性。對于尺寸穩(wěn)定性問題，調(diào)整材料的配方，增加填料的比例，提高材料的剛性和熱穩(wěn)定性。在機械性能方面，采用改性塑料材料，增強分子鏈的強度和韌性，提高內(nèi)飾件在冷熱沖擊環(huán)境下的耐久性。

四、汽車零部件冷熱沖擊試驗的發(fā)展趨勢

（一）更精準的試驗?zāi)M

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車零部件的工作環(huán)境越來越復雜。未來的冷熱沖擊試驗將更加注重對實際使用環(huán)境的精準模擬，不僅考慮溫度的變化，還將納入濕度、氣壓、振動等多因素的耦合作用。例如，對于在山區(qū)或高海拔地區(qū)行駛的汽車零部件，試驗中將增加氣壓變化參數(shù)的模擬，以更真實地反映零部件在這些特殊環(huán)境下的性能變化。

（二）智能化測試與數(shù)據(jù)分析

借助大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，冷熱沖擊試驗設(shè)備將實現(xiàn)智能化控制和數(shù)據(jù)采集分析。試驗設(shè)備能夠自動根據(jù)零部件的類型和測試要求設(shè)置最佳的試驗參數(shù)，實時監(jiān)測試驗過程中的各種數(shù)據(jù)，并通過智能算法對數(shù)據(jù)進行深度分析。例如，通過對大量試驗數(shù)據(jù)的學習，系統(tǒng)可以自動識別零部件可能出現(xiàn)的潛在失效模式，并提前預(yù)警，為研發(fā)人員提供更有針對性的改進建議。

（三）與虛擬測試技術(shù)相結(jié)合

虛擬測試技術(shù)在汽車零部件開發(fā)中的應(yīng)用日益廣泛。冷熱沖擊試驗將與虛擬測試技術(shù)相結(jié)合，在進行實際物理試驗之前，先通過計算機模擬對零部件在冷熱沖擊環(huán)境下的性能進行預(yù)測。然后根據(jù)虛擬測試的結(jié)果優(yōu)化物理試驗方案，減少試驗次數(shù)和成本，提高測試效率。例如，利用有限元分析軟件對汽車零部件在冷熱沖擊過程中的熱應(yīng)力分布進行模擬，確定容易出現(xiàn)失效的部位，在物理試驗中重點關(guān)注這些部位的性能變化。

（四）面向新能源汽車零部件的特殊測試要求

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，其零部件如電池、電機、電控系統(tǒng)等對冷熱沖擊試驗提出了新的要求。例如，鋰離子電池在冷熱沖擊下的性能變化直接影響電動汽車的續(xù)航里程和安全性。未來的冷熱沖擊試驗將針對新能源汽車零部件的特點，制定更加專門化的試驗標準和方法，重點關(guān)注電池的熱管理性能、電機的絕緣性能在溫度變化下的穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標，為新能源汽車的質(zhì)量提升和技術(shù)創(chuàng)新提供有力支持。

結(jié)果與討論

汽車零部件的冷熱沖擊試驗標準是保障汽車產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重要依據(jù)。通過對發(fā)動機控制單元、汽車電子傳感器和汽車內(nèi)飾件等典型案例的分析，可以看出冷熱沖擊試驗在發(fā)現(xiàn)零部件潛在問題、指導改進設(shè)計方面具有不可替代的作用。

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，冷熱沖擊試驗將朝著更精準模擬、智能化、與虛擬測試相結(jié)合以及滿足新能源汽車特殊需求的方向發(fā)展。汽車零部件制造企業(yè)和測試機構(gòu)應(yīng)密切關(guān)注這些發(fā)展趨勢，不斷完善冷熱沖擊試驗技術(shù)和標準，以適應(yīng)日益提高的汽車質(zhì)量和技術(shù)要求，為消費者提供更加安全、可靠、舒適的汽車產(chǎn)品。

關(guān)于我們
上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環(huán)境試驗儀器的公司，研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗設(shè)備。經(jīng)驗豐富，并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務(wù)于國內(nèi)外大學和研究所等檢測機構(gòu),如清華大學、蘇州大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京工業(yè)大學、法國申美檢測、中科院物理所、中科院，SGS等**單位提供實施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點。
為適應(yīng)市場快速變化及客戶多樣化的要求，上海簡戶儀器設(shè)備有限公司研發(fā)了性能與可靠性**JianHuTest產(chǎn)品系列.從精密零件到電腦資訊系統(tǒng)及有線無線通訊產(chǎn)業(yè)，均可提供高品質(zhì)的設(shè)備與完善的售后服務(wù)。
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簡戶是集設(shè)計、銷售、研發(fā)、維修服務(wù)等為一體的綜合集團公司，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)之間，都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點，提供的環(huán)境設(shè)備。公司創(chuàng)始人從事儀器設(shè)備行業(yè)20余年，經(jīng)驗豐富、資歷雄厚，帶領(lǐng)簡戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來，積極投入電子電工，航空，航天，生物科技，各大院校，及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測試設(shè)備裝置。
簡戶擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務(wù)隊伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點，目前擁有博士學位2人，碩士5人，參與環(huán)境試驗箱國家標準起草和發(fā)行。企業(yè)制定標準，行業(yè)里通過ISO9001。是中國儀器儀表學會會員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國儀器儀表20強品牌》殊榮，2010年入駐上海世博會民企館。簡戶自創(chuàng)辦以來，參與3項國家標準起草與制定，獲得40+件原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路)，6次獲得上?？萍夹椭行∑髽I(yè)稱號，合作過3200+家合作客戶(其中世界500強高校600家)。
簡戶儀器今后必將牢記為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的宗旨，不忘為行業(yè)貢獻前沿科學和技術(shù)的初心，再接再厲，砥礪前行！
【簡戶儀器簡介:成立2005年，是一家研發(fā)，生產(chǎn)，銷售及售后齊全的綜合性設(shè)備生產(chǎn)單位，多次評為科技型中小企業(yè)，，客戶遍布高分子，汽車，半導體，塑膠，五金，科研院校，第三方檢測等】
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