冷熱循環(huán)沖擊試驗(yàn)箱是如何工作的？

2025年04月02日 09:35:28 人氣: 69 來源: 湖北高天試驗(yàn)設(shè)備有限公司

冷熱循環(huán)沖擊試驗(yàn)箱主要用于測試材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，在瞬間下經(jīng)高溫及低溫的連續(xù)環(huán)境下所能忍受的程度，借此可得知產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)所能承受的冷熱沖擊次數(shù)。它通過特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作來實(shí)現(xiàn)工作，具體原理如下：

一、結(jié)構(gòu)組成

箱體：一般分為高溫區(qū)、低溫區(qū)以及測試區(qū)（也稱試驗(yàn)區(qū)）。高溫區(qū)和低溫區(qū)分別用于產(chǎn)生高溫和低溫環(huán)境，測試區(qū)則是放置試驗(yàn)樣品的區(qū)域，樣品在此區(qū)域內(nèi)經(jīng)受冷熱沖擊。箱體具備良好的隔熱性能，以減少不同區(qū)域之間以及與外界環(huán)境的熱量交換，確保各區(qū)域溫度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

制冷系統(tǒng)：是產(chǎn)生低溫環(huán)境的關(guān)鍵部分。通常采用壓縮式制冷原理，由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置（如毛細(xì)管或膨脹閥）和蒸發(fā)器等主要部件組成。壓縮機(jī)將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體，然后送入冷凝器。在冷凝器中，制冷劑氣體向外界環(huán)境散熱，冷卻變成高壓液體。接著，高壓液體通過節(jié)流裝置節(jié)流降壓，變成低溫低壓的液體，進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，低溫低壓的制冷劑液體吸收周圍熱量，汽化成低溫低壓的氣體，從而使低溫區(qū)的溫度降低。如此循環(huán)往復(fù)，維持低溫區(qū)的低溫環(huán)境。

加熱系統(tǒng)：用于產(chǎn)生高溫環(huán)境。常見的加熱方式是通過電阻絲加熱，當(dāng)電流通過電阻絲時(shí)，電阻絲產(chǎn)生熱量，將周圍空氣加熱，進(jìn)而使高溫區(qū)溫度升高。加熱系統(tǒng)配備溫度控制系統(tǒng)，可精確調(diào)節(jié)和控制加熱功率，以達(dá)到并維持設(shè)定的高溫值。

循環(huán)系統(tǒng)：包括空氣循環(huán)和樣品切換循環(huán)兩部分�？諝庋h(huán)系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)使高溫區(qū)和低溫區(qū)的空氣分別在各自區(qū)域內(nèi)循環(huán)流動，確保區(qū)域內(nèi)溫度均勻分布。同時(shí)，部分空氣會在特定時(shí)機(jī)在高低溫區(qū)與測試區(qū)之間流動，實(shí)現(xiàn)測試區(qū)溫度的快速變化。樣品切換循環(huán)系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將測試區(qū)內(nèi)的樣品快速在高溫區(qū)和低溫區(qū)之間切換，使樣品迅速經(jīng)受高低溫的交替沖擊。

控制系統(tǒng)：是試驗(yàn)箱的 “大腦”，它對各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制和協(xié)調(diào)。操作人員通過控制系統(tǒng)設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，如高溫溫度、低溫溫度、沖擊時(shí)間、循環(huán)次數(shù)等�？刂葡到y(tǒng)根據(jù)設(shè)定參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保試驗(yàn)過程按照預(yù)定程序準(zhǔn)確進(jìn)行。同時(shí)，控制系統(tǒng)還具備故障診斷和報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，能及時(shí)發(fā)出警報(bào)并顯示故障信息，方便操作人員排查和解決問題。

二、工作過程

準(zhǔn)備階段：將試驗(yàn)樣品放置在測試區(qū)內(nèi)，關(guān)閉試驗(yàn)箱門。通過控制系統(tǒng)設(shè)置好高溫、低溫的目標(biāo)溫度值，以及每次沖擊的持續(xù)時(shí)間、循環(huán)次數(shù)等試驗(yàn)參數(shù)。

預(yù)冷與預(yù)熱階段：試驗(yàn)開始時(shí)，制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)分別啟動，使高溫區(qū)和低溫區(qū)迅速達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)溫度。高溫區(qū)通過加熱系統(tǒng)將溫度升高到設(shè)定的高溫值，低溫區(qū)通過制冷系統(tǒng)將溫度降低到設(shè)定的低溫值。在這個(gè)過程中，循環(huán)系統(tǒng)使高低溫區(qū)內(nèi)的空氣不斷循環(huán)，以保證溫度均勻。

冷熱沖擊階段：當(dāng)高溫區(qū)和低溫區(qū)都達(dá)到設(shè)定溫度并穩(wěn)定后，樣品切換循環(huán)系統(tǒng)開始工作。測試區(qū)的樣品會迅速被轉(zhuǎn)移至高溫區(qū)或低溫區(qū)（具體取決于試驗(yàn)設(shè)定的沖擊順序），使樣品瞬間暴露在高溫或低溫環(huán)境中。例如，若先進(jìn)行高溫沖擊，樣品會被快速轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)，在設(shè)定的高溫環(huán)境下保持一定時(shí)間，讓樣品充分受熱。然后，樣品又會迅速被切換到低溫區(qū)，在低溫環(huán)境下保持相應(yīng)時(shí)間，完成一次冷熱沖擊循環(huán)。這種快速的溫度切換，模擬了產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中可能遇到的急劇溫度變化情況。

循環(huán)與結(jié)束：按照設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，不斷重復(fù)冷熱沖擊過程。每次循環(huán)結(jié)束后，樣品都會在高低溫環(huán)境之間交替變化，經(jīng)受熱脹冷縮的應(yīng)力考驗(yàn)。當(dāng)完成設(shè)定的循環(huán)次數(shù)后，試驗(yàn)結(jié)束，樣品被轉(zhuǎn)移回測試區(qū)，制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)逐漸使高低溫區(qū)溫度恢復(fù)到接近室溫，操作人員可打開試驗(yàn)箱門取出樣品，對樣品進(jìn)行檢測和分析，評估其在冷熱沖擊環(huán)境下的性能變化和可靠性。

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