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Ciclo Termico VS Test di Shock Termico：
Qual è la differenza
La prima volta che le persone hanno visto una scheda elettronica sottoposta a un test di temperatura, sono rimaste sorprese di quanto rapidamente possano verificarsi guasti. Un minuto sembrava tutto a posto, il minuto successivo un angolo della traccia si era sollevato. Questa è la realtà dello stress termico.
Non importa se costruisci hardware aerospaziale o semplici sensori automobilistici, ogni componente vede calore e freddo in modi difficili da prevedere. Per capire quali progetti possono sopravvivere, ci affidiamo di solito a due metodi che suonano simili ma non sono uguali. Questi sono il ciclo termico e il test di shock termico.
Su carta possono sembrare simili, ma una volta eseguiti entrambi, si vede quanto diversamente spingono un materiale ai suoi limiti.
Cos'è il test di ciclo termico
Il ciclo termico riguarda la ripetizione e lo stress lento. Si posiziona il campione in una camera, si impostano due limiti di temperatura e si lascia che la camera si muova tra essi a velocità controllata.
Ad esempio, spesso facciamo funzionare i moduli da meno quaranta a più centoventi, avanti e indietro, a volte centinaia di volte. La velocità può essere di pochi gradi al minuto. Nulla di drammatico accade in un singolo ciclo, ma l'espansione e la contrazione ripetute si accumulano.
Ciò che si apprende da questo test non sono crepe drammatiche, ma usura graduale. Le saldature iniziano a diventare opache e mostrano microfessure sotto il microscopio. Le guarnizioni in polimero perdono elasticità. Le giunzioni bullonate si allentano leggermente dopo molti cicli.
È il tipo di stress che si osserva quando un pezzo d'auto rimane all'aperto durante estati e inverni, non il tipo di rottura immediata che si otterrebbe in un test da laboratorio.
Cos'è il test di shock termico
Lo shock termico è diverso. Invece di una rampa lenta, il campione passa da un estremo all'altro in pochi secondi. Nel nostro prodotto utilizziamo un sistema a doppia camera. Un lato diventa caldo, talvolta fino a duecento gradi. L'altro lato è a meno sessanta. Un cestello trasferisce il campione tra i due. In meno di un minuto, la superficie del pezzo ha subito un salto di temperatura di oltre duecento gradi.
I risultati sono evidenti anche senza ingrandimento. Le plastiche fragili mostrano subito crepe. I circuiti stampati multistrato possono delaminarsi tra gli strati. Alcuni rivestimenti in vetro si staccano non appena il pezzo esce dalla camera fredda. Non si tratta di fatica nel tempo. Si tratta di verificare se il design può sopportare una sorpresa estrema e rimanere intatto.
Qual è la differenza tra test di cicli termici e test di shock termico
Velocità di variazione
La differenza principale inizia da quanto rapidamente si muove la temperatura. Nei cicli termici la velocità è misurata in gradi al minuto, spesso sotto il controllo di profili programmabili.
Nel test di shock termico la velocità è quasi istantanea, con differenze di cento gradi o più applicate in pochi secondi. Uno è un allenamento graduale, l'altro un impatto improvviso.
Principio
Il ciclo termico si basa sulla deformazione accumulata. L'espansione e la contrazione attraverso molte ripetizioni trasformano piccole crepe in grandi guasti. Lo shock termico agisce sul disallineamento dell'espansione termica, separando strati e giunzioni prima che possano adattarsi. La fisica dei due si sovrappone, ma il meccanismo di danno non è lo stesso.
Tipo di stress
Gli stress da cicli termici si accumulano in giunzioni, adesivi e connessioni saldate a causa della ripetuta espansione. La pressione è meccanica e si accumula lentamente. Gli stress da shock termico sono immediati e creano gradienti netti su un singolo pezzo. Ciò produce forze di trazione e compressione allo stesso tempo, talvolta in strati diversi della stessa scheda o rivestimento.
Attrezzatura di prova
Una camera di cicli termici di solito ha uno spazio con riscaldatori e bobine di refrigerazione che aumentano e diminuiscono la temperatura a velocità controllate.
Un sistema di shock termico ha due o tre camere, calde e fredde, talvolta con un cesto di trasferimento che sposta rapidamente il prodotto.
Altri utilizzano un rapido cambio di flusso d'aria per colpire le parti con temperature estreme. Chiunque sia stato accanto a queste macchine può sentire il compressore avviarsi e percepire la corrente d'aria quando le porte si chiudono.
Modalità di guasto
Il ciclo termico tende a creare crepe da fatica, perdite graduali delle guarnizioni, deformazioni e deriva della resistenza nei componenti elettronici. Lo shock termico tende a creare crepe improvvise, vie interrotte nei circuiti stampati, vetro frantumato e delaminazione dei film protettivi.
Quando si esaminano i risultati dei test, è importante abbinare il modello di guasto al tipo di stress per sapere se il componente fallirà lentamente in servizio o improvvisamente in caso di evento estremo.
Scopi dei test
Il ciclo termico riguarda il lungo periodo. Quando cicliamo una scheda o un modulo tra limiti di caldo e freddo, stiamo verificando se può resistere a anni di utilizzo quotidiano.
Piccole crepe nella saldatura, perdite lente attorno alle guarnizioni o stress che penetra nei polimeri solitamente si manifestano dopo decine o centinaia di cicli. Il test è progettato per imitare l’usura delle parti su un controllore montato sul tetto in estate e inverno, o all’interno di un vano motore che si riscalda e si raffredda ogni volta che l’auto viene guidata.
Il test di shock termico non si preoccupa molto dell’invecchiamento lento. Serve a capire cosa succede quando la parte affronta un improvviso sbalzo di temperatura.
Immaginate una scheda in fibra di vetro estratta direttamente da una camera a 200 gradi e immersa a -60. Se la parte deve creparsi, delaminarsi o staccare un rivestimento, ciò accade in quel momento. Ecco perché i test di shock sono così comuni nei progetti aerospaziali, nell’hardware per la difesa o nell’elettronica raffreddata con azoto liquido.
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Conclusione
Il ciclismo mostra come un design gestisce anni di utilizzo costante. Lo shock mostra se può resistere a un colpo violento fin dal primo giorno. La scelta del test giusto dipende dall'ambiente a cui sarà esposto il prodotto. Se vive all'aperto attraverso le stagioni, il ciclo termico dà l'immagine corretta. Se affronta lanci di razzi o stoccaggio criogenico, lo shock termico è l'opzione più sicura.
I rigorosi test sulle prestazioni dei materiali e dei componenti richiedono camere affidabili di ciclo termico e shock termico. LNEYA raccomanda la nostra serie di camere di prova ad alta precisione, fornendo test personalizzati, sicuri e accurati.
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