兩箱式溫度沖擊試驗箱本質是通過獨立控溫的高低溫箱、快速轉移機構及精準控制系統的協同運作，模擬樣品在惡劣溫差環境下的快速切換過程，核心目標是測試材料或產品的耐溫度沖擊性能。以下從結構設計、核心系統運作、流程細節、關鍵技術點等多個角度展開說明：

一、核心結構與功能分工

兩箱式設備的結構是實現溫度沖擊的基礎，各部分功能明確且相互配合：

1、高溫箱：配備高效加熱系統（如不銹鋼加熱管、遠紅外加熱器）和保溫層（通常為硅酸鋁棉或聚氨酯發泡材料，厚度50-100mm），用于快速升溫至設定高溫并穩定保持。箱內風扇強制對流，確保溫度均勻性（一般≤±2℃）。

2、低溫箱：配備制冷系統（單級壓縮、復疊式壓縮或液氮輔助制冷）和低溫保溫層（可能增加真空隔熱層），用于快速降溫至設定低溫并維持。同樣通過風扇循環氣流，避免局部溫度偏差。

3、樣品傳送機構：位于兩箱之間，多為氣缸驅動的樣品籃（或導軌滑塊結構），核心要求是轉移時間≤10秒（部分高精度設備≤5秒），避免樣品在轉移過程中與外界環境熱交換導致溫度緩沖。傳送路徑通常設計為密封通道，減少高低溫箱之間的熱量串擾。

4、控制系統：由PLC（可編程邏輯控制器）、觸摸屏、溫度傳感器（如鉑電阻PT100，精度±0.1℃）組成，負責設定參數（高低溫值、停留時間、循環次數等）、實時監測箱內溫度、控制傳送機構動作，是設備的“大腦”。

二、核心系統的運作細節

1、加熱系統（高溫箱）

a.升溫原理：通過加熱元件將電能轉化為熱能，配合風道設計使熱空氣在箱內循環。例如，150℃高溫設定時，加熱管功率隨溫度接近設定值逐漸降低（PID閉環控制），避免超溫。

b.關鍵指標：升溫速率（如從常溫升至150℃需≤30分鐘）、溫度穩定性（±1℃以內），確保樣品受熱均勻。

2、制冷系統（低溫箱）

a.降溫原理：主流采用復疊式制冷（針對-40℃以下低溫），由兩個獨立的制冷循環組成：

高溫循環：用R404A制冷劑，將低溫循環的蒸發器降溫至-30℃左右；

低溫循環：用R23制冷劑，在高溫循環冷卻下進一步降溫，可達到-70℃甚至更低。

d.輔助設計：部分設備在超低溫（如-80℃以下）時啟用液氮噴射，通過液氮瞬間汽化吸收熱量，快速拉低箱內溫度，但需配套液氮儲存罐和流量控制閥。

3、傳送機構的動作邏輯

a.觸發條件：當高溫箱達到設定溫度并穩定（通常需保持5-10分鐘），且低溫箱也處于就緒狀態時，控制系統發出轉移指令。

b.動作過程：氣缸驅動樣品籃從高溫箱彈出，沿密封導軌滑入低溫箱，同時兩箱的通道門同步開關（門體帶密封條，減少熱量交換）。整個過程由位移傳感器實時監測，確保樣品進入目標箱后，門體密封，避免箱內溫度波動。

三、完整測試流程的分步解析

以“高溫125℃→低溫-55℃，循環10次”為例，流程細節如下：

1、預熱與預冷：設備啟動后，高溫箱開始加熱至125℃，低溫箱啟動制冷至-55℃，控制系統實時顯示兩箱溫度曲線，待均達到設定值并穩定30分鐘（確保箱內熱場均勻），進入就緒狀態。

2、樣品裝載：將樣品固定在樣品籃中（樣品與籃體接觸點需隔熱，避免熱傳導影響），初始狀態下樣品籃位于高溫箱內，高溫箱門關閉，開始高溫暴露。

3、高溫階段：樣品在125℃環境中停留設定時間（如30分鐘），期間溫度傳感器持續監測，若波動超過±2℃，系統自動補償加熱功率。

4、快速轉移：高溫階段結束，傳送機構啟動，樣品在8秒內從高溫箱轉移至低溫箱，通道門在轉移完成后立即關閉，此時樣品表面溫度從125℃驟降至接近-55℃的環境中。

5、低溫階段：樣品在-55℃環境中停留設定時間（如30分鐘），制冷系統根據箱內溫度變化調整壓縮機功率，維持低溫穩定。

6、循環與結束：完成一次高低溫循環后，系統計數加1，重復“高溫→轉移→低溫→轉移”過程（部分流程會反向循環，即低溫→高溫，根據標準要求設定），直至達到10次循環，設備自動停止并報警提示。

四、確保“溫度沖擊”有效性的關鍵技術點

1、溫度恢復速度：樣品進入目標箱后，箱內溫度需快速恢復至設定值（如樣品進入低溫箱后，10分鐘內恢復到-55℃±1℃），否則會削弱沖擊效果。這依賴于足夠的制冷/加熱功率儲備（通常按樣品熱容量的1.5-2倍設計）。

2、熱泄漏控制：兩箱之間的通道是熱交換的主要區域，除了密封門，部分設備會在通道內設置“緩沖腔”（充入干燥氮氣或空氣，減少高低溫氣流直接接觸），或采用雙層門設計（先關高溫箱門，再開低溫箱門），將熱泄漏率控制在≤5%。

3、樣品狀態監測：設備會在樣品表面粘貼熱電偶，實時記錄樣品自身的溫度變化曲線（區別于箱內環境溫度），用于分析樣品的熱響應速度和耐沖擊能力，這對精密元器件測試尤為重要。

兩箱式溫度沖擊試驗箱是通過“獨立控溫+快速轉移+閉環控制”的組合，將“高溫暴露→極速溫差切換→低溫暴露”的過程標準化、可重復化。

其核心競爭力在于惡劣溫度的穩定維持能力和轉移過程的瞬時性，最終實現對樣品在劇烈溫度變化下物理性能、化學性能的可靠性驗證，廣泛適配電子、汽車、航空航天等領域的嚴苛測試需求。