技术概述
高温试验是环境适应性验证中的基础项目,依据 GB/T 2423.2-2008《电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:干热》执行,用于确定元件、设备或其他产品在高温环境下使用、运输与贮存的能力。试验的考核对象是在温度达到稳定后产品的状态,与温度变化类试验的分工不同:高温试验评价的是"在高温里能不能正常工作",不评价"经历冷热交替后还能不能用",后者属于 GB/T 2423.22 的范围。
试验按样品是否自身发热分为两类。非散热试验样品执行试验 Bb,温度按渐变方式升到规定值,箱内采用较高的气流速度使样品尽快达到温度稳定;散热试验样品(表面热点温度高于周围空气 5K 及以上)执行试验 Bd,采用较低气流速度以贴近实际使用状态;若要求样品在整个过程包括升温调节期间都通电运行,则执行试验 Be。三种方法的升温速率一般不超过 1K/min,避免速率差异影响结果可比性。
高温环境下的典型失效形态有四种:塑料外壳软化变形、密封件压缩永久变形导致防护失效、电解电容与电池等热敏元件参数漂移或寿命衰减、润滑脂流失引起机构卡滞。这些失效多数是渐进型,短时间高温不一定显现,因此试验的持续时间与温度点设定直接决定结论的有效性。委托方常把"温度打高一点更保险"当作经验,实际更合理的做法是按产品真实储运与工作温度的上限包络设定,再用持续时间覆盖较长的暴露工况。
检测样品
样品为处于正常使用状态的产品或组件,按标准要求在不包装、不通电(除试验 Be)的条件下放入试验箱:
- 整机类样品:按实际外壳装配完整,含电池的产品须明确电池是否随整机受试;
- 元器件与组件:按安装状态固定,引线或连接器保持原状,必要时加模拟负载;
- 散热样品需在委托时声明发热功率与热点位置,以便判定适用 Bd 或 Be;
- 样品数量一般为 3 件以上,含结构件与关键功能件的整机可 2 件起步;
- 受试前记录外观、功能与关键电参数作为基准,含涂装件需拍摄色差基准照片。
检测项目
高温试验的检测项目按"条件—状态—判定"三段组织,常规委托包含以下内容:
- 初始检测:外观、尺寸、功能与电性能基准值记录;
- 温度稳定判定:以样品热点温度与箱内空气温度差在 2K 内且保持 30 分钟为稳定判据;
- 高温暴露:按规定的温度点与持续时间执行,温度点常取 +40℃、+55℃、+70℃、+85℃、+100℃、+125℃,持续时间常取 2h、16h、72h、96h、168h;
- 中间检测:对要求通电受试的样品,在高温保持末端做功能与电参数测试;
- 恢复:试验后在标准大气条件下恢复不少于 1h,使样品温度回到稳定状态;
- 外观检查:变形、软化、变色、涂层起泡、标签脱落;
- 尺寸与配合检查:外壳拼接缝、按键行程、插拔力;
- 功能测试:开机、通信、显示、保护动作;
- 电性能测试:绝缘电阻、耐压、接触电阻、工作电流;
- 密封性检查:防护等级相关样品做气密或浸水复检;
- 材料性能对比:塑料件硬度、橡胶件压缩永久变形率;
- 失效归因记录:对出现异常的样品记录失效位置、形态与出现时段。
检测方法
- 温度点确定法:取产品贮存温度上限与工作温度上限的包络值,元器件类按降额后的允许壳温反推,避免仅按经验取 +85℃。
- 持续时间选择法:短期暴露考察瞬时耐受,长时暴露考察热老化累积;电子产品常用 16h 与 72h 两档,材料类按 168h 或更长执行。
- 稳定判据法:以样品热点温度与箱内空气温度之差在 2K 以内并维持 30 分钟作为温度稳定条件,稳定后才开始计算持续时间。
- 通电策略法:功能考核型样品按试验 Be 全过程通电,纯结构考核型样品在高温保持末端短时通电检测,两种策略的结论口径不同,报告中须写明。
- 布点法:温度传感器布置在样品热点附近与箱内工作空间中心,避开加热器直射与出风口,散热样品另设参考点测箱内空气温度。
- 负载模拟法:对通电受试样品按满载功耗工况加载,避免空载高温下通过、带载高温下失效的偏差。
- 恢复与复测法:恢复后在同一环境条件下复测初始检测的全部项目,逐项比对基准值,异常项做二次确认以防测量波动误判。
检测仪器
基础设备为高温试验箱(或高低温试验箱的高温段),要求工作空间温度均匀度与波动度满足标准规定,具备强制空气循环与可设定升温速率,非散热样品用高气流速度、散热样品用低气流速度。配套设备包括多点温度记录仪(精度不低于 ±0.5℃)、数据采集系统(记录电压、电流、电阻)、耐压与绝缘电阻测试仪、功能测试工装、尺寸测量工具(卡尺、塞规)与色差仪。设备须在计量有效期内,试验前做空载与带载的运行确认,运行记录随报告归档。
应用领域
高温试验覆盖电子电器、汽车零部件、灯具、电池、家电、通信设备与工业控制产品,是可靠性测试中使用频率较高的项目之一。典型场景包括:出口中东、东南亚等高温地区产品的准入验证;车载电子在仪表台高温环境下的工作能力确认;电源与充电器在满载发热叠加环境高温下的安全裕度评估;塑料与橡胶材料件的耐热变形验证。高温试验也常与低温试验、湿热试验串联,构成温湿度环境序列,用于产品定型、供货交验与失效归因。
常见问题(FAQ)
问题一:高温试验和温度变化试验有什么区别,能不能互相替代?
不能替代。高温试验考核样品在恒定高温下达到温度稳定后的状态,温度变化试验(GB/T 2423.22)考核样品经历温度梯度产生的热应力与疲劳。一个是"泡在高温里",一个是"反复进出高温",失效机理不同。若产品实际经历的是昼夜温差或设备启停,应做温度变化试验。
问题二:温度点取 +85℃ 还是 +70℃,怎么定?
按产品的实际环境包络定,而不是按经验。贮存温度上限、运输途中的车厢或集装箱温度、工作时的环境温度上限三者取较严者;有阳光直射或靠近热源的位置需另加温升余量。定得过低无法暴露问题,定得过高会引入实际不存在的失效,导致过度设计。
问题三:试验持续时间怎么选,2h 和 72h 差别大吗?
差别很大。2h 属短时耐受,主要暴露软化、变形与瞬时参数漂移;72h 及以上属于热老化范畴,能暴露密封件永久变形、润滑剂流失与元件寿命衰减。选 2h 还是 72h,取决于要回答"能不能扛住"还是"长期用会不会退化"。
问题四:样品要不要通电?
看考核目的。考核结构耐受可不通电,在高温保持末端短时通电检测功能;考核工作能力则须全过程通电,此时按试验 Be 执行,并采用贴近实际的气流速度。通电与否直接影响结论口径,委托时须书面明确。
问题五:整机里带电池,能直接做高温试验吗?
需先评估安全风险。锂离子电池在高温下有鼓胀、泄压乃至热失控的可能,多数实验室要求电池按规定荷电状态(常为 30%~50%)受试,或取出电池单独测试、整机用模拟电池替代。涉及电池的样品应在委托前说明,由实验室确认防护与监控措施。
问题六:试验后多久可以判定,需要恢复多长时间?
标准要求在标准大气条件下恢复不少于 1h,待样品温度稳定后再做检测。发热量大的样品或大件设备恢复时间需相应延长。过早检测会因样品仍处高温而得到偏离基准的数据,造成误判。
问题七:高温试验报告能用于出口认证吗?
报告本身证明的是按 GB/T 2423.2-2008 执行的试验结果。用于出口时需确认目的国接受的试验依据——欧盟常用 IEC 60068-2-2,两者技术要求等同但报告表述不同;部分认证体系还会核查实验室的认可范围。委托前说明报告用途,可避免出具后无法使用。


