IEC 60068-2-1 — это часть серии IEC 60068, посвящённая холоду. Он определяет процедуры испытаний при низкой температуре, используемые для оценки производительности, надёжности и функциональной стабильности компонентов, оборудования и материалов в условиях холода — независимо от того, хранится ли продукт, транспортируется или эксплуатируется при низкой температуре.
Что определяет испытание
Испытание устанавливает, может ли продукт работать, выдерживать или храниться при низкой температуре без деградации или отказа. Оно применяется к автомобильной электронике (ECU, датчики, аккумуляторные системы), аэрокосмическим и оборонным системам, полупроводниковым и PCB-сборкам, промышленным системам управления, а также потребительскому и телекоммуникационному оборудованию.
Инженерные цели — выявить риск хрупкого разрушения материалов, оценить поведение электроники при холодном запуске, обнаружить отказы паяных соединений и напряжений PCB, подтвердить стабильность смазки и механических систем, а также смоделировать хранение и транспортировку в холодном климате.
Два метода испытания
IEC 60068-2-1 определяет два основных метода.
Испытание Ab — холод для образцов, не выделяющих тепло. Образец помещается в камеру при нормальных условиях, температура постепенно снижается до заданного уровня, и образец остаётся без питания. Время выдержки обычно составляет от 16 ч до 72 ч в зависимости от требований.
Испытание Ad — холод для образцов, выделяющих тепло. Образец находится под питанием во время температурного воздействия; это оценивает реальные рабочие условия при холодовом стрессе и требует стабильной термокомпенсации в системе управления камеры.
Общая процедура
- Предварительная подготовка при стандартной атмосфере (23 °C / 50 % RH).
- Размещение в холодной камере.
- Снижение температуры до заданной.
- Период стабилизации.
- Продолжительность воздействия.
- Восстановление при нормальных условиях.
- Функциональная проверка.
Требования к камере
Чтобы соответствовать IEC 60068-2-1, камера должна выдерживать следующие ограничения:
- Диапазон температур — обычно от −70 °C до +180 °C промышленного класса; минимальная возможность до −40 °C или ниже в зависимости от применения.
- Однородность температуры — ≤ ±2,0 °C как типичное требование IEC; передовые лаборатории требуют ±1,0 °C или лучше.
- Стабильность температуры — от ±0,5 °C до ±1,0 °C в установившемся режиме.
- Скорость изменения — контролируемое охлаждение, а не удар, если не указано иное, с линейными или ступенчато-управляемыми профилями.
- Воздушный поток — принудительная конвекция, организованная так, чтобы избежать прямого холодного потока на образец.
- Регистрация данных — многоканальный контроль температуры и выход данных, соответствующий прослеживаемости по IEC.
Виды отказов при испытании на холод
- Растрескивание PCB из-за несоответствия теплового сжатия
- Падение ёмкости батареи или рост внутреннего сопротивления
- Замедленный отклик или замерзание LCD-дисплея
- Отсоединение разъёмов из-за усадки материала
- Затвердевание смазки в механических узлах
Эти результаты используются как обратная связь для валидации конструкции и циклов повышения надёжности.
IEC 60068-2-1 против IEC 60068-2-14
IEC 60068-2-1 — это стационарное холодовое воздействие. IEC 60068-2-14 расширяет работу до изменения температуры, когда изделие перемещается между температурами и механизмом отказа становится термическая усталость, а не предел низкой температуры. Холодовая камера и камера изменения температуры задаются по-разному, поэтому сначала определяется метод.
Какую камеру выбрать
- Базовое испытание на холод при стабильной температуре → камера испытаний температуры и влажности для −70 °C до +180 °C со стабильным контролем низкой температуры.
- Испытание на холод, требующее быстрого охлаждения или предварительного термоудара → камера быстрого изменения температуры .
- Само испытание на изменение температуры → см. обзор серии IEC 60068 .
Свяжитесь с нами , указав требуемую низкую температуру, время выдержки, размер образца и условие эксплуатации или нерабочего состояния.
Часто задаваемые вопросы
В чём разница между испытанием Ab и испытанием Ad в IEC 60068-2-1?
Испытание Ab охватывает холод для образцов, не выделяющих тепло: образец помещается в камеру при нормальных условиях, температура постепенно снижается до заданного уровня, и образец остаётся без питания, время выдержки обычно составляет от 16 ч до 72 ч в зависимости от требований. Испытание Ad охватывает образцы, выделяющие тепло, которые находятся под питанием во время температурного воздействия; это оценивает реальные рабочие условия при холодовом стрессе и требует стабильной термокомпенсации в системе управления камеры.
Какие ограничения характеристик камеры требует IEC 60068-2-1?
Диапазон температур обычно от −70 °C до +180 °C промышленного класса, с минимальной возможностью до −40 °C или ниже в зависимости от применения. Однородность температуры ≤ ±2,0 °C как типичное требование IEC, при этом передовые лаборатории требуют ±1,0 °C или лучше, и стабильность температуры от ±0,5 °C до ±1,0 °C в установившемся режиме. Воздушный поток — принудительная конвекция, организованная так, чтобы избежать прямого холодного потока на образец, с многоканальным контролем температуры и выходом данных, соответствующим прослеживаемости по IEC.
Как выглядит общая процедура испытания на холод?
Предварительная подготовка при стандартной атмосфере (23 °C / 50 % RH), затем размещение в холодной камере, снижение температуры до заданной, период стабилизации и продолжительность воздействия. Далее восстановление при нормальных условиях, после чего функциональная проверка.
Чем IEC 60068-2-1 отличается от IEC 60068-2-14?
IEC 60068-2-1 — это стационарное холодовое воздействие, тогда как IEC 60068-2-14 расширяет работу до изменения температуры, когда изделие перемещается между температурами и механизмом отказа становится термическая усталость, а не предел низкой температуры. Холодовая камера и камера изменения температуры задаются по-разному, поэтому сначала нужно определить метод.
Какие виды отказов проявляются при испытании на холод?
Растрескивание PCB из-за несоответствия теплового сжатия, падение ёмкости батареи или рост внутреннего сопротивления, замедленный отклик или замерзание LCD-дисплея. Отсоединение разъёмов из-за усадки материала и затвердевание смазки в механических узлах также типичны. Эти результаты используются как обратная связь для валидации конструкции и циклов повышения надёжности.