冷热冲击箱工作原理

冷热冲击箱通过快速切换高温与低温环境，模拟极端温度骤变对材料或产品的影响，核心是利用逆卡诺循环实现温度快速升降，并通过机械或气流切换完成冲击。其工作原理可分为制冷循环、加热控制、温度冲击三大环节，不同结构（两箱式/三箱式）的实现方式差异显著。

一、核心制冷与加热系统

制冷系统采用逆卡诺循环，通过制冷剂相变实现低温快速生成：

●压缩机将气态制冷剂压缩为高温高压气体，送入冷凝器散热液化；

●液态制冷剂经膨胀阀降压，进入蒸发器吸热汽化，使低温区快速降温（最低可达-70℃）；

●加热系统通过电热元件或热水循环，配合PID温控算法精确控制高温区（最高可达200℃），温度波动范围≤±1℃。


二、温度冲击实现方式

根据结构不同，冷热冲击分为两箱式和三箱式两种主流技术：

●两箱式（提篮式）：
样品放置在可移动提篮中，高温区（如+150℃）与低温区（如-40℃）独立控温。设备通过机械臂或气动装置，在≤10秒内将提篮快速转移至目标温区，实现剧烈温度冲击。这种方式转换速度快，但样品需随提篮移动，不适合重型或带线缆的产品。

●三箱式（气流切换式）：
样品静止于中间测试区，两侧分别为高温区和低温区。通过阀门切换风道，将高温热风或低温冷风导入测试区，≤15秒内完成温度切换。该结构避免了机械移动对样品的干扰，温场均匀性更优（±2℃以内），适合精密或易损样品。

三、温度控制与循环系统

●温度控制：通过PID智能算法实时调节加热/制冷功率，结合多点温度传感器监测，确保箱内温度均匀性≤±2℃，控制精度可达±0.2℃。

●循环系统：内置高速风机和特殊风道设计，强制空气循环使样品周围温度快速均匀。两箱式通过提篮转移样品，三箱式则通过气流切换实现温度冲击，均需保证≤5分钟完成温度恢复。


四、典型工作流程

以两箱式为例，完整试验流程如下：

1.预热与预冷：高温区加热至设定值（如85℃），低温区制冷至目标值（如-40℃），稳定1小时以上。

2.样品转移：提篮将样品从常温区快速移入高温区，保持设定时间（如30分钟）。

3.温度冲击：提篮在10秒内将样品转移至低温区，完成一次冷热循环。

4.循环测试：重复高温→低温→高温过程，直至达到预设循环次数（如3次）。

5.恢复与检测：试验结束后，样品在常温环境恢复至温度稳定，再取出检测性能变化。

总结：冷热冲击箱的核心是通过快速温度切换暴露产品潜在缺陷（如材料脆化、焊点开裂、密封失效），其技术关键在于制冷/加热系统的高效性、温度切换的瞬时性及温场控制的均匀性。不同结构的设备适用于不同场景，两箱式侧重冲击强度，三箱式侧重测试稳定性，共同为电子、汽车、航空航天等领域的可靠性验证提供支持。