บทวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสมบัติของตัวอย่างทดสอบภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ

ต่อเนื่องจากการหารือผลกระทบของการทดสอบที่อุณหภูมิสูง บทความนี้สรุปอย่างเป็นระบบถึงการเปลี่ยนแปลงสมบัติทั่วไปที่เกิดขึ้นกับตัวอย่างทดสอบภายในห้องทดสอบอุณหภูมิต่ำ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า “อุปกรณ์”) ผลลัพธ์นี้ใช้เป็นแนวทางเชิงเทคนิคสำหรับการจัดทำแผนการทดสอบ การเลือกอุปกรณ์ และการวิเคราะห์กลไกการชำรุด ช่วงอุณหภูมิที่พิจารณาคือช่วงอุณหภูมิต่ำทั่วไป −70 °C ถึง 0 °C สำหรับงานเฉพาะทางอาจขยายลงไปต่ำกว่า −90 °C

1. การเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงกล
1.1 การเปราะตัว (Embrittlement)
โพลิเมอร์แบบอะมอร์ฟัสหรือกึ่งผลึก (เช่น ABS, PC, PA) จะพบว่าอุณหภูมิแก้วเปลี่ยนสถานะ (Tg) เลื่อนขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำ โซ่โมเลกุลหยุดการเคลื่อนที่ ทำให้ความแข็งเพิ่ม ความเหนียวต่อแรงกระแทกลดลง และมีแนวโน้มแตกหักแบบเปราะ

1.2 การเกิดรอยแตกในโลหะ
โลหะผลึกรูปทรงลูกบาศก์ศูนย์กลาง (BCC) (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน อะลูมิเนียมบางชนิด) มีแรงต้านการเลื่อนตำแหน่งของดิสโลเคชันสูงขึ้น ทำให้เกิดการแตกแบบ cleavage ได้ง่าย หากมีแรงคงเหลือหรือความไม่ต่อเนื่องทางเรขาคณิต จะกระตุ้นให้เกิดรอยแตกเล็กที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วจนชิ้นงานแตกสลายทันที

1.3 ความแตกต่างของเสถียรภาพเชิงขนาด
ความแตกต่างของสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุแต่ละชนิดสร้างความเค้นทางการประกอบเพิ่มเติมเมื่ออุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว (≥5 °C/นาที) ส่งผลให้เกิดการติดขัด การสูญเสียช่องว่าง หรือการสูญเสียสมรรถนะการปิดผนึก

2. ลักษณะผิวและอินเตอร์เฟซ
2.1 การลดลงของประสิทธิภาพการป้องกันไฟฟ้าสถิต
วัสดุที่มีความต้านทานผิวสูง เช่น แก้ว เซรามิก จะพบว่าความต้านทานผิวลดลงในสภาวะอุณหภูมิต่ำ ทำให้ความสามารถในการกระจายประจุไฟฟ้าสถิตลดลง ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่ออุปกรณ์ไวต่อไฟฟ้าสถิต (ESDS)

2.2 การเกิดน้ำค้าง/น้ำแข็ง
ความชื้นที่อยู่ภายในตัวอย่างหรือถูกดูดซับโดยวัสดุดูดความชื้นจะเกิดผลึกน้ำแข็งเมื่อต่ำกว่า 0 °C การขยายตัวของน้ำแข็งประมาณ 9 % สามารถก่อให้เกิดรอยแตกเล็ก การแยกชั้น หรือการแตกของบรรจุภัณฑ์

3. กลไกการหล่อลื่นและการเคลื่อนไหว
อุณหภูมิต่ำทำให้ดัชนีความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นทั่วไปและจาระบีสังเคราะห์เพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว บางครั้งเกิดการแข็งตัว ผลที่ตามมา ได้แก่
• แรงบิดเริ่มต้นเพิ่ม มอเตอร์โหลดเกิน
• การสึกหรอของคู่สัมผัสเพิ่ม อายุการใช้งานลดลง
• การตอบสนองของระบบเซอร์โวล่าช้าหรือหยุดทำงาน

4. การเปลี่ยนแปลงสมบัติไฟฟ้า
4.1 องค์ประกอบต้านทานและความจุ
สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะและคาปาซิเตอร์เซรามิกจะไม่เป็นเชิงเส้นในช่วงอุณหภูมิต่ำ ทำให้ค่าความต้านทานสูงขึ้น ความจุลดลง ส่งผลต่อความแม่นยำของการกรอง การจ่ายสัญญาณ และจังหวะเวลา

4.2 อุปกรณ์กึ่งตัวนำ
ความเคลื่อนที่ของพาหะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง แต่ความเข้มข้นของพาหะลดลงเร็วกว่า ทำให้เกิดการเคลื่อนของแรงดันคืบเกต (threshold voltage) การลด Transconductance ความเร็ววงจรดิจิทัลลดลง และการเคลื่อนจุดศูนย์ในวงจรแอนะล็อก

5. ลักษณะการติดไฟ
อุณหภูมิต่ำยับยั้งการระเหยและการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารติดไฟ ทำให้ความเร็วการลุกลามของเปลวไฟลดลง คุณสมบัติการทนไฟดูเหมือนดีขึ้น อย่างไรก็ตาม การเปราะตัวของวัสดุอาจทำให้เกิดการกระเด็นของเศษชิ้นส่วนทุติยภูมิหากเกิดการติดไฟ

6. คำแนะนำการเลือกอุปกรณ์
ช่วงอุณหภูมิ: เลือกให้สอดคล้องกับข้อกำหนดวัสดุหรือมาตรฐานอุตสาหกรรม พร้อมสำรองความปลอดภัย 10 %
อัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิ: สำหรับชุดประกอบที่มีช่องว่างการประกอบ แนะนำ ≤3 °C/นาที เพื่อหลีกเลี่ยง thermal shock
การควบคุมความชื้น: ติดตั้งพอร์ตเป่าลมแห้งหรือไนโตรเจนเพื่อป้องกันการเกิดน้ำค้าง
การบันทึกข้อมูล: ติดตั้งระบบตรวจวัดอุณหภูมิและพารามิเตอร์ไฟฟ้าแบบหลายจุดเพื่อความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับ

บทสรุป
ห้องทดสอบอุณหภูมิต่ำเป็นเครื่องมือหลักในการยืนยันความสามารถของวัสดุและอุปกรณ์ในการปรับตัวต่อสภาวะสุดขั้ว ตัวชี้วัดอุณหภูมิ ความสม่ำเสมอของสนามอุณหภูมิ และอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิล้วนส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและความซ้ำได้ของผลการทดสอบ หกหมวดการเปลี่ยนแปลงที่สรุปไว้สามารถใช้เป็นแนวทางในการร่างแผนการทดสอบ ประเมินความเสี่ยงความล้มเหลว และปรับปรุงการออกแบบผลิตภัณฑ์

บริษัทของเรามุ่งมั่นพัฒนาและผลิตเครื่องมือทดสอบความน่าเชื่อถือสิ่งแวดล้อมมาอย่างยาวนาน ห้องทดสอบอุณหภูมิต่ำของเราได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในหลากหลายอุตสาหกรรม อาทิ อิเล็กทรอนิกส์ กลาโหม ยานยนต์ การสื่อสาร และอวกาศ ด้วยคุณสมบัติประหยัดพลังงาน สนามอุณหภูมิสม่ำเสมอ และระบบควบคุมที่แม่นยำ เราขอเรียนเชิญลูกค้าทุกท่านเยี่ยมชมโรงงานของเราเพื่อตรวจสอบสถานที่จริง แลกเปลี่ยนข้อมูลทางเทคนิค และทดสอบตัวอย่างเครื่อง