熱管理解決方案 | 壓力器件的必檢項——壓力脈沖試驗

壓力器件在使用過程中過大過快的壓力沖擊作用可能產(chǎn)生強烈的振動和噪聲，影響工作環(huán)境以及工作效率的同時還可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度，此外還可能導致元件脫落、破裂、密封失效以及各部件、管路的使用壽命縮短等。通過壓力脈沖試驗可在研發(fā)階段、投產(chǎn)前等階段暴露壓力器件經(jīng)受壓力脈沖作用后的結(jié)構(gòu)失效、設計不當?shù)葐栴}，助力熱管理壓力器件的選材以及結(jié)構(gòu)設計等。

壓力脈沖是什么？

為什么壓力脈沖是壓力器件必檢項？

壓力脈沖試驗要怎么做？

要弄清楚這些問題的答案，我們或許可以從壓力脈沖的形成原因開始探尋。我們都知道，熱量需要依靠介質(zhì)來進行傳遞，介質(zhì)可以是氣體、液體抑或是固體，其中氣體和液體因為較強的流動性目前被廣泛應用，如電池冷卻板、電機冷卻器以及電控冷卻器中的冷卻液，冷凝器、散熱器中的冷媒，中冷器中的空氣等等。

這些傳熱介質(zhì)為滿足一定的工況要求，在系統(tǒng)中通常以一定的流量和壓力進行流動，其中閥的開啟和關(guān)閉或執(zhí)行器的運動會促使內(nèi)部壓力產(chǎn)生急劇變化，這種急劇變化通常會對壓力器件的各類執(zhí)行器、傳感器以及管道等造成壓力沖擊，產(chǎn)生一定的破壞性，而這便是我們前面所說的壓力脈沖。壓力器件中的各類部件在使用過程中時刻承受著這類壓力沖擊作用，這些部件可以耐受多大和多久的壓力沖擊作用呢？

壓力脈沖試驗就是通過模擬各類壓力件在使用過程中的壓力、沖擊頻率、介質(zhì)溫度以及環(huán)境溫度等營造貼近實際的工作環(huán)境，以正常運行工況或超負荷運行工況施加壓力脈沖作用，可對產(chǎn)品的質(zhì)量問題、使用壽命等做出快速評價與篩選。

相關(guān)方法標準

QC/T 468 汽車散熱器

QC/T 664 汽車空調(diào)制冷軟管

GB/T 5568 橡膠或塑料軟管及軟管組合件無撓曲液壓脈沖試驗

GB/T 22755-2008 卡壓式銅管路連接件

JB/T 6386-2007 錐密封焊接式管接頭 技術(shù)條件

GB/T 34635-2017 法蘭式管接頭

JB/T 12942-2016 管端擠壓式高壓管接頭

試驗對象

散熱器、水泵、加熱器、中冷器、液冷板、管路Chiller (電池冷卻器) 、電池冷卻板、電機冷卻器、電控冷卻器、PTC加熱器、電子風扇、電子水泵、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、水冷板、橡膠軟管、水管等。

壓力脈沖試驗方法

壓力脈沖試驗可耦合溫度與振動以模擬壓力器件與系統(tǒng)的實際使用工況與環(huán)境。該試驗通常以工作壓力的1.0~1.3倍進行試驗，更嚴苛的可高至1.5倍壓力，沖擊頻率高達5Hz，脈沖波形則可根據(jù)實際使用過程中介質(zhì)的運動情況選擇正弦波、三角波、T形波等。

溫度條件可分為介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度，介質(zhì)溫度可根據(jù)熱管理對象的溫度要求如電池的加熱與冷卻進行調(diào)節(jié)，環(huán)境溫度則模擬了壓力部件的工作環(huán)境溫度如夏季與冬季的高低溫，振動則模擬了壓力部件應用于汽車、船舶以及航空等領(lǐng)域時的振動環(huán)境。

測試主要參數(shù)

最大壓力、最小壓力、波形、頻率、次數(shù)、介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度、振動頻率時間與方向等。

脈沖介質(zhì)

壓縮空氣、液壓油、冷卻液等。

試驗條件

1）單一壓力脈沖（P）；

2）壓力脈沖與溫度（溫度為介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度、介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度，PT）；

3）壓力脈沖、振動與溫度（除前述條件還包含振動環(huán)境條件，PVT）。

試驗示例

壓力循壞性能試驗（摘自QC/T 468 汽車散熱器）

壓力循環(huán)性能檢測在專用試驗裝置上進行。將散熱器置于常溫環(huán)境中,內(nèi)部通以壓力交變的50% 乙二醇和50%水的混合液。液體介質(zhì)的壓力從30kPa 上升到125kPa,經(jīng)保壓后再回到30kPa為一個壓力循環(huán)。循環(huán)時間為6s ~10s,保壓時間為3s~5s。商用車散熱器介質(zhì)溫度為95℃±5℃，乘用車散熱器的介質(zhì)溫度為 120℃±5℃。試驗后按5.1的規(guī)定進行密封性能檢測。壓力循環(huán)性能試驗條件見表1。

廣電計量壓力脈沖試驗能力

廣電計量熱管理實驗室于2022年開始建設，建有專用熱管理實驗場地，可進行氣體、液體壓力脈沖，并根據(jù)客戶試驗要求進行多種介質(zhì)多種波形的脈沖、脈沖-溫度以及脈沖-振動-溫度等的復合脈沖試驗，滿足多種試驗需求。