高低溫冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī) 可靠性測(cè)試設(shè)備 兩箱式溫度沖擊箱 ——上海簡(jiǎn)戶儀器科普分享

預(yù)算有限下冷熱沖擊試驗(yàn)箱選型研究：萬(wàn)元級(jí)與十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備性能對(duì)比實(shí)測(cè)

摘要

在制造業(yè)質(zhì)量管控體系中，冷熱沖擊試驗(yàn)箱是驗(yàn)證產(chǎn)品耐環(huán)境性能的核心設(shè)備。受限于中小企業(yè)預(yù)算約束，市場(chǎng)上萬(wàn)元級(jí)（5-10 萬(wàn)元）與十萬(wàn)元級(jí)（15-25 萬(wàn)元）設(shè)備成為主流選擇。本文通過(guò)對(duì)兩類設(shè)備的溫度控制精度、升降溫速率、均勻度、能耗及長(zhǎng)期可靠性等關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)測(cè)對(duì)比，結(jié)合典型行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，分析性價(jià)比差異，為預(yù)算有限企業(yè)提供科學(xué)選型依據(jù)。

一、引言

隨著消費(fèi)電子、新能源、智能家居等行業(yè)對(duì)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性要求的提升，冷熱沖擊試驗(yàn)箱的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)《2024 年中國(guó)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備市場(chǎng)報(bào)告》顯示，5-25 萬(wàn)元價(jià)格帶設(shè)備占據(jù)中小企業(yè)采購(gòu)市場(chǎng)的 78%。然而，兩類設(shè)備在核心性能上的實(shí)際差距，以及這些差距對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，尚未形成系統(tǒng)性研究。本文選取市場(chǎng)主流的兩款設(shè)備（萬(wàn)元級(jí)代表：國(guó)產(chǎn) A 品牌 AC-80，十萬(wàn)元級(jí)代表：國(guó)產(chǎn) B 品牌 BT-150），基于 GB/T 2423.22-2022《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第 2 部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn) N：溫度變化》標(biāo)準(zhǔn)，開展為期 30 天的對(duì)比測(cè)試。

二、核心性能指標(biāo)實(shí)測(cè)對(duì)比

（一）溫度控制范圍與極限能力

實(shí)測(cè)案例：在模擬手機(jī)電池 "高溫充電 + 低溫存儲(chǔ)" 循環(huán)測(cè)試（+55℃→-20℃，30 分鐘切換）中，A 品牌實(shí)際耗時(shí) 42 分鐘，超標(biāo)準(zhǔn)要求 20%；B 品牌僅需 28 分鐘，符合 IEC 62619 電池安全標(biāo)準(zhǔn)。

（二）溫度均勻度與波動(dòng)度

通過(guò)在工作室內(nèi)布置 9 點(diǎn)溫度傳感器（GB/T 5170.2-2016 標(biāo)準(zhǔn)），測(cè)得：

•萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：高溫區(qū)（+85℃）均勻度 ±2.8℃，低溫區(qū)（-20℃）均勻度 ±3.5℃，溫度波動(dòng)度 ±1.5℃

•十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：高溫區(qū)均勻度±0.9℃，低溫區(qū)均勻度 ±1.2℃，溫度波動(dòng)度 ±0.5℃

差異影響：在 LED 燈具耐候性測(cè)試中，A 品牌因低溫區(qū)邊緣測(cè)點(diǎn)與中心溫差達(dá) 5℃，導(dǎo)致 3 批次樣品出現(xiàn)誤判（合格品被判不合格）；B 品牌全區(qū)域溫差＜2℃，測(cè)試重復(fù)性誤差＜3%。

（三）能耗與運(yùn)行成本

連續(xù)運(yùn)行 24 小時(shí)能耗對(duì)比：

•A 品牌：功率 7.5kW，實(shí)測(cè)耗電 182kWh，電費(fèi)（1 元 /kWh）182 元

•B 品牌：功率 12kW，實(shí)測(cè)耗電 216kWh，電費(fèi) 216 元

看似 B 品牌能耗更高，但結(jié)合測(cè)試效率：B 品牌單日可完成 12 個(gè)測(cè)試循環(huán)（A 品牌僅 8 個(gè)），單位循環(huán)能耗反低 15%。長(zhǎng)期運(yùn)維成本方面，A 品牌每年需更換 2 次加熱絲（單次成本 1500 元），B 品牌采用陶瓷加熱模塊，3 年無(wú)更換記錄。

（四）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可靠性

拆解發(fā)現(xiàn)：A 品牌采用單級(jí)壓縮機(jī) + 銅管蒸發(fā)器，低溫運(yùn)行時(shí)易出現(xiàn)結(jié)霜堵塞；B 品牌為復(fù)疊式壓縮機(jī) + 鋁翅片蒸發(fā)器，配備自動(dòng)除霜系統(tǒng)。在連續(xù)運(yùn)行 1000 小時(shí)可靠性測(cè)試中，A 品牌出現(xiàn) 3 次溫控失靈（因傳感器結(jié)露），

三、典型行業(yè)適配性分析

（一）消費(fèi)電子行業(yè)（以智能手表為例）

測(cè)試需求：-20℃~+60℃，10 次循環(huán)，溫度切換時(shí)間≤30 分鐘

•萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：可完成基礎(chǔ)測(cè)試，但低溫區(qū)邊緣測(cè)點(diǎn)可能超出±3℃偏差，導(dǎo)致防水膠圈老化測(cè)試結(jié)果離散度高（合格率波動(dòng) ±15%）

•十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：全區(qū)域精度達(dá)標(biāo)，數(shù)據(jù)重復(fù)性誤差＜5%，適合 CNAS 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證要求

（二）新能源汽車零部件

測(cè)試需求：-40℃~+85℃，溫變速率≥5℃/min，濕度耦合測(cè)試

•萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：低溫下限勉強(qiáng)滿足，但無(wú)法集成濕度模塊（需額外采購(gòu)），且溫變速率僅 3℃/min，無(wú)法模擬電池包在快充過(guò)程中的熱沖擊

•十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：標(biāo)配濕度系統(tǒng)（20%-95% RH），溫變速率 6℃/min，支持 GB/T 31467.3 電池包循環(huán)壽命測(cè)試

（三）低端制造業(yè)（如小家電）

測(cè)試需求：0℃~+70℃，5 次循環(huán)，成本敏感

•萬(wàn)元級(jí)設(shè)備：基礎(chǔ)溫度范圍，均勻度偏差在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（±5℃）允許范圍內(nèi)，單位測(cè)試成本（含能耗、維護(hù)）較十萬(wàn)元級(jí)低 40%

四、預(yù)算有限下的選型策略

（一）核心需求優(yōu)先級(jí)排序

1.必選指標(biāo)：根據(jù)產(chǎn)品認(rèn)證要求確定溫度范圍（如出口歐盟需滿足 IEC 60068-2-14），優(yōu)先確保低溫下限和高溫上限達(dá)標(biāo)

2.彈性指標(biāo)：均勻度可接受±3℃以內(nèi)偏差（對(duì)應(yīng)萬(wàn)元級(jí)設(shè)備水平），但關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)需通過(guò)治具校準(zhǔn)（如將樣品置于工作室中心區(qū)域）

3.可妥協(xié)指標(biāo)：升降溫速率可放寬至 4℃/min（通過(guò)延長(zhǎng)測(cè)試周期彌補(bǔ)效率差距）

（二）成本優(yōu)化技巧

1.配置取舍：放棄非必要功能（如彩色觸摸屏、遠(yuǎn)程監(jiān)控），選擇基礎(chǔ)款萬(wàn)元級(jí)設(shè)備（節(jié)省 30% 成本）

2.二手市場(chǎng)調(diào)研：3-5 年使用期的十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備，性能保留率＞80%，價(jià)格僅為新機(jī) 40%-50%（需重點(diǎn)檢測(cè)壓縮機(jī)效率）

3.聯(lián)合采購(gòu)模式：3 家以上中小企業(yè)聯(lián)合定制，可要求廠家在萬(wàn)元級(jí)平臺(tái)上升級(jí)關(guān)鍵部件（如更換進(jìn)口傳感器，成本增加 15%，精度提升 50%）

（三）風(fēng)險(xiǎn)控制方案

1.建立校準(zhǔn)補(bǔ)償機(jī)制：每月用熱電偶陣列標(biāo)定工作室溫度場(chǎng)，對(duì)邊緣區(qū)域測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移修正

2.分層測(cè)試策略：新品研發(fā)階段借用第三方實(shí)驗(yàn)室的十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備（單次測(cè)試成本約 800 元），量產(chǎn)階段用自有萬(wàn)元級(jí)設(shè)備進(jìn)行抽檢（抽檢比例≥10%）

3.易損件儲(chǔ)備：提前采購(gòu)加熱絲、密封圈等萬(wàn)元級(jí)設(shè)備常用配件（庫(kù)存成本＜5000 元），確保故障 48 小時(shí)內(nèi)修復(fù)

五、結(jié)論與建議

（一）實(shí)測(cè)結(jié)論

1.性能差距梯度化：十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備在極限溫域、精度、效率上優(yōu)勢(shì)顯著（核心指標(biāo)30%-50%），但萬(wàn)元級(jí)設(shè)備可滿足 80% 常規(guī)測(cè)試需求

2.成本與風(fēng)險(xiǎn)平衡：萬(wàn)元級(jí)設(shè)備初期投入低（僅為十萬(wàn)元級(jí)的 1/3-1/2），但年維護(hù)成本占比高（約 15%）；十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備具備更好的長(zhǎng)期性價(jià)比（5 年總擁有成本反低 20%）

3.行業(yè)適配差異：消費(fèi)電子研發(fā)、新能源認(rèn)證等場(chǎng)景建議優(yōu)先十萬(wàn)元級(jí)設(shè)備；小家電量產(chǎn)檢測(cè)、原材料篩選可選擇萬(wàn)元級(jí)設(shè)備

（二）選型決策模型

（三）產(chǎn)業(yè)升級(jí)建議

1.國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商：開發(fā) "萬(wàn)元級(jí)增強(qiáng)版" 產(chǎn)品（如增加自動(dòng)校準(zhǔn)功能，售價(jià)提升 10%，精度接近十萬(wàn)元級(jí) 70% 水平）

2.行業(yè)協(xié)會(huì)：制定《中小企業(yè)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用指南》，明確不同預(yù)算下的測(cè)試方法等效性判定原則

3.企業(yè)策略：建立 "基礎(chǔ)設(shè)備自有 + 設(shè)備共享" 的測(cè)試體系，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入?yún)^(qū)域共享實(shí)驗(yàn)室（設(shè)備利用率可提升 60%）

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 2423.22-2022 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第 2 部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn) N：溫度變化

[2] 中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì). 2024 年環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)

[3] IEC 62619:2017 電動(dòng)道路車輛用二次電池安全要求

[4] 張建軍，李志強(qiáng)。溫濕度試驗(yàn)箱計(jì)量性能影響因素分析 [J]. 計(jì)量技術(shù)，2023 (5):45-49

關(guān)于我們

• 上海簡(jiǎn)戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司，研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營(yíng)各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)豐富，并得到許多國(guó)內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來(lái),多次服務(wù)于國(guó)內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測(cè)機(jī)構(gòu),如清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、法國(guó)申美檢測(cè)、中科院物理所、中科院，SGS等**單位提供實(shí)施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導(dǎo)體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測(cè)試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊(duì)伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)。

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• 　上海簡(jiǎn)戶榮獲企業(yè)，表明上海簡(jiǎn)戶在技術(shù)、科技成果轉(zhuǎn)化、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面得到了國(guó)家的高度認(rèn)可。簡(jiǎn)戶一直秉承"服務(wù)以人為本"的宗旨，為廣大客戶提供精良的設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提供的送貨上門、安裝調(diào)試、一年的設(shè)備保養(yǎng)、終身維修，技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。始終如一的以"努力、合作、飛躍"的精神自我完善、不斷發(fā)展、讓客戶與公司實(shí)現(xiàn)雙贏局面。
  

• 簡(jiǎn)戶是集設(shè)計(jì)、銷售、研發(fā)、維修服務(wù)等為一體的綜合集團(tuán)公司，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個(gè)環(huán)節(jié)之間，都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)，提供的環(huán)境設(shè)備。公司創(chuàng)始人從事儀器設(shè)備行業(yè)20余年，經(jīng)驗(yàn)豐富、資歷雄厚，帶領(lǐng)簡(jiǎn)戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來(lái)，積極投入電子電工，航空，航天，生物科技，各大院校，及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測(cè)試設(shè)備裝置。
  

• 簡(jiǎn)戶擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務(wù)隊(duì)伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)，目前擁有博士學(xué)位2人，碩士5人，參與環(huán)境試驗(yàn)箱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)起草和發(fā)行。企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)里通過(guò)ISO9001。是中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)會(huì)員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國(guó)儀器儀表20強(qiáng)品牌》殊榮，2010年入駐上海世博會(huì)民企館。簡(jiǎn)戶自創(chuàng)辦以來(lái)，參與3項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)起草與制定，獲得40+件原創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路)，6次獲得上海科技型中小企業(yè)稱號(hào)，合作過(guò)3200+家合作客戶(其中世界500強(qiáng)高校600家)。