[科普中国]-热循环试验

基本概念

热循环试验是指在常压下进行试件温度循环的试验，主要目的是为了暴露产品中潜在的材料缺陷和制造质量缺陷，消除早期失效，提高产品可靠性。随着航天器在轨寿命的提高，对航天器可靠性有了更高的要求，在航天器发射之前，需要对其产品进行温度应力筛选，有利于检测组件之间的热接口和机械接口，验证总装后产品的硬件、相互连接的单元以及热控系统的可靠性，暴露出通电条件下星上仪器的早期故障，提高航天产品可靠性。但是在热循环试验过程中，由于温度变化大，试验箱内或产品表面会出现结露现象，影响产品质量。2

试验设备热循环试验一般采用高低温交变试验箱或高低温交变湿热试验箱进行试验，其中高低温交变试验箱的一般性能规格为：

温度范围：-73℃~+177℃（国产设备大多为-80℃~+130℃）

变温速率（空气）：最大23℃/min

变温速率（样品表面）：最大15℃/min

容积：150~1200L，可选

应注意到，市场上的温度、湿度试验箱有恒定试验箱、交变试验箱两种情况，普遍的高低温试验箱一般指的是恒定高低温试验箱，其控制方式为：设定一个目标温度，试验箱具有自动恒温到目标温度的能力，高、低温交变试验箱具有设定一条或者多条高低温变化、循环的程序，试验箱有能力根据预置的曲线完成试验过程，并且可以在最大升温、降温速率能力的范围内，精确控制升温、降温的速率。高低温湿热试验箱、高低温交变湿热试验箱也一样。交变试验箱都具有恒定试验箱的功能，但交变试验箱的制造成本较高。1

热循环试验中结露的产生与预防根据国军标GJB1027A-2005中对热循环试验的规定，在非密封性系统试验时，应采取措施避免在低温时产品表面和内部产生结露。由此可见，热循环试验中的结露现象是非常普遍的，但在国军标中并未提出具体预防措施或方法。在实际试验中，因为没有采取相应的措施，导致结露产生的水滴对试验中产品造成了损坏。为了避免结露对试验产品造成的损坏，需要了解结露产生的原因，采取正确的方法防止结露的产生。2

在工业上，常用的空气干燥方法有化学法、冻结法和吸附法。化学法干燥空气是以固体苛性、苛性钾、氯化钙等能从空气中有效地吸收水分的特性为基础。在实际试验过程中，由于这些化学吸收剂的化学特性，不适用于高低温试验中。

冻结法干燥空气是通过制冷的方法，使空气通过表面温度低于被冷却空气的露点温度，空气在冷却过程中有一部分水析出，从而达到干燥空气的目的。冻结法干燥器具有流量大、结构简单、除湿量大等优点，但其缺点是噪音大、压力露点高等。

吸附法干燥空气是利用具有吸湿性能的吸附剂来吸收空气中的水分以达到干燥的目的，常用的吸附剂有硅胶、分子筛、活性氧化铝。空气的温度对吸附剂的吸附能力有重大影响，温度升高，吸附剂吸附容量减少，在相对湿度40%时最好用硅胶。吸附剂的再生方法以往采用加热再生，目前则用变压吸附技术；此外还发展了微热再生，用加热设备提高逆向冲洗再生气的温度，然后去再生吸附剂，这样可以延长工作周期，在同样干燥度下，再生气耗量可以降低。微热再生方法综合运用了变温吸附和变压吸附的长处，有明显的优越性。吸附法干燥器具有压力露点低、噪音小、体积小和节能等优点。2