热管理解决方案 | 压力器件的必检项——压力脉冲试验

压力器件在使用过程中过大过快的压力冲击作用可能产生强烈的振动和噪声，影响工作环境以及工作效率的同时还可能影响系统的稳定性和控制精度，此外还可能导致元件脱落、破裂、密封失效以及各部件、管路的使用寿命缩短等。通过压力脉冲试验可在研发阶段、投产前等阶段暴露压力器件经受压力脉冲作用后的结构失效、设计不当等问题，助力热管理压力器件的选材以及结构设计等。

        压力脉冲是什么？

        为什么压力脉冲是压力器件必检项？

        压力脉冲试验要怎么做？

        要弄清楚这些问题的答案，我们或许可以从压力脉冲的形成原因开始探寻。我们都知道，热量需要依靠介质来进行传递，介质可以是气体、液体抑或是固体，其中气体和液体因为较强的流动性目前被广泛应用，如电池冷却板、电机冷却器以及电控冷却器中的冷却液，冷凝器、散热器中的冷媒，中冷器中的空气等等。

        这些传热介质为满足一定的工况要求，在系统中通常以一定的流量和压力进行流动，其中阀的开启和关闭或执行器的运动会促使内部压力产生急剧变化，这种急剧变化通常会对压力器件的各类执行器、传感器以及管道等造成压力冲击，产生一定的破坏性，而这便是我们前面所说的压力脉冲。压力器件中的各类部件在使用过程中时刻承受着这类压力冲击作用，这些部件可以耐受多大和多久的压力冲击作用呢？

        压力脉冲试验就是通过模拟各类压力件在使用过程中的压力、冲击频率、介质温度以及环境温度等营造贴近实际的工作环境，以正常运行工况或超负荷运行工况施加压力脉冲作用，可对产品的质量问题、使用寿命等做出快速评价与筛选。

相关方法标准

        QC/T 468 汽车散热器

        QC/T 664 汽车空调制冷软管

        GB/T 5568 橡胶或塑料软管及软管组合件无挠曲液压脉冲试验

        GB/T 22755-2008 卡压式铜管路连接件

        JB/T 6386-2007 锥密封焊接式管接头 技术条件

        GB/T 34635-2017 法兰式管接头

        JB/T 12942-2016 管端挤压式高压管接头

试验对象

        散热器、水泵、加热器、中冷器、液冷板、管路Chiller (电池冷却器) 、电池冷却板、电机冷却器、电控冷却器、PTC加热器、电子风扇、电子水泵、热泵空调系统、水冷板、橡胶软管、水管等。

压力脉冲试验方法

        压力脉冲试验可耦合温度与振动以模拟压力器件与系统的实际使用工况与环境。该试验通常以工作压力的1.0~1.3倍进行试验，更严苛的可高至1.5倍压力，冲击频率高达5Hz，脉冲波形则可根据实际使用过程中介质的运动情况选择正弦波、三角波、T形波等。

        温度条件可分为介质温度与环境温度，介质温度可根据热管理对象的温度要求如电池的加热与冷却进行调节，环境温度则模拟了压力部件的工作环境温度如夏季与冬季的高低温，振动则模拟了压力部件应用于汽车、船舶以及航空等领域时的振动环境。

测试主要参数

        最大压力、最小压力、波形、频率、次数、介质温度、环境温度、振动频率时间与方向等。

脉冲介质

        压缩空气、液压油、冷却液等。

试验条件

        1）单一压力脉冲（P）；

        2）压力脉冲与温度（温度为介质温度、环境温度、介质温度与环境温度，PT）；

        3）压力脉冲、振动与温度（除前述条件还包含振动环境条件，PVT）。

试验示例

        压力循坏性能试验（摘自QC/T 468 汽车散热器）

        压力循环性能检测在专用试验装置上进行。将散热器置于常温环境中,内部通以压力交变的50% 乙二醇和50%水的混合液。液体介质的压力从30kPa 上升到125kPa,经保压后再回到30kPa为一个压力循环。循环时间为6s ~10s,保压时间为3s~5s。商用车散热器介质温度为95℃±5℃，乘用车散热器的介质温度为 120℃±5℃。试验后按5.1的规定进行密封性能检测。压力循环性能试验条件见表1。

广电计量压力脉冲试验能力

        广电计量热管理实验室于2022年开始建设，建有专用热管理实验场地，可进行气体、液体压力脉冲，并根据客户试验要求进行多种介质多种波形的脉冲、脉冲-温度以及脉冲-振动-温度等的复合脉冲试验，满足多种试验需求。