熱變形測試的案例
塑料熱變形溫度測試影響因素，附常見塑料熱變形溫度匯總
熱變形溫度是指對浸在120°C/h的升溫速率升溫的導熱的液體介質中的一定尺寸的矩形材料試樣施以規定負荷，試樣中點的變形量達到與試樣高度相對應的規定值時的溫度，是衡量材料耐熱性能的重要指標之一。
1.測試方法對熱變形溫度結果的影響
常用熱變形溫度測試標準
(1)GB/T1634-2004 (2)ASTM D648-2007 (3)ISO 75-2：2013
注：由于1和3測試方法完全一樣，這里只討論1和2之間的區別
同種材料在相同實驗條件下，根據不同標準以及樣條獲得的實驗結果如下
結果分析：不論何種材料，按照不同測試方法得到的結果確實存在一定差別，且有著相同的規律：GB/T1634-2004 4X10X80（平放）＜GB/T1634-2004 4X10X120(側立)＜ASTMD648-2007 6.4X13X130（側立）。
2.硅油黏度對熱變形溫度的影響
根據熱變形溫度測試原理，硅油只是一種介質，用來保證樣品不同方位受熱均勻穩定，理論上對測試結果沒有影響。但當硅油使用時間較長以后，由于受到污染（樣品在高溫條件下分離出小顆粒渣滓），硅油會變得混濁，顏色變深，從而增加硅油的黏度，當黏度過大導致硅油不能均勻流動時，會對測試結果造成一定的誤差。
3.熱變形測試起始溫度對測試結果的影響
在GB/T1634-2004標準中規定：每次實驗開始時，加熱裝置的溫度應低于27°C，除非以前的實驗已經表明，對測試的具體材料在較高溫度下開始不會引起誤差。
展開 熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫
另外由于半導體設備的功耗、散熱參數與材料成分、制造工藝相關，且與環境溫度及溫升相關，需要借助熱測試設備重新標定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業的熱設計工作大都是由結構設計工程師在兼顧，相對缺乏熱設計理論、專業CFD散熱分析技術和熱測試經驗。安世亞太多年從事熱設計工程咨詢服務，積累了豐富的實踐經驗，時至今日已具備熱設計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中，梳理出相對清晰的理論體系，在這里與感興趣的業內伙伴分享。
熱設計技術
電子設備的熱設計是根據電子元器件的功耗、溫度特性和應用場景，利用熱傳遞技術和相應的結構設備，使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍，同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設計需要借助熱測試技術獲得關鍵傳熱性能參數，仿真技術能夠對熱設計進行評估與優化。
熱測試技術
熱測試是一門測試技術，借助專業測試設備與測試方法獲得產品一維散熱路徑上各處的熱阻特性，為散熱設計評估、仿真分析提供可靠的數據。
在電子產品散熱設計中，熱測試的目的主要是為測試產品實際散熱表現是否能達到預期要求，檢驗產品散熱方案的合理性、評估產品工藝的可靠性。另外熱測試技術還可進行優化潛力與降成本方面的評估，測試產品在不同方案以及在不同環境下的實際表現, 結合其理論設計、仿真分析進行回歸，指導后續的散熱設計。
傳統的熱測試方法主要分為熱電偶的接觸式和紅外測溫法的非接觸式二種，以及較為準確的ETM電氣法測溫（JEDEC JESD51）。如今第三代熱測試技術為瞬態熱測試法（JESD51-14）也已問世。瞬態熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數分析。
展開 熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫-淺談篇
另外由于半導體設備的功耗、散熱參數與材料成分、制造工藝相關，且與環境溫度及溫升相關，需要借助熱測試設備重新標定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業的熱設計工作大都是由結構設計工程師在兼顧，相對缺乏熱設計理論、專業CFD散熱分析技術和熱測試經驗。安世亞太多年從事熱設計工程咨詢服務，積累了豐富的實踐經驗，時至今日已具備熱設計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中，安世亞太也梳理出相對清晰的理論體系，在這里與感興趣的業內伙伴分享。
熱設計技術
電子設備的熱設計是根據電子元器件的功耗、溫度特性和應用場景，利用熱傳遞技術和相應的結構設備，使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍，同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設計需要借助熱測試技術獲得關鍵傳熱性能參數，仿真技術能夠對熱設計進行評估與優化。
熱測試技術
熱測試是一門測試技術，借助專業測試設備與測試方法獲得產品一維散熱路徑上各處的熱阻特性，為散熱設計評估、仿真分析提供可靠的數據。
在電子產品散熱設計中，熱測試的目的主要是為測試產品實際散熱表現是否能達到預期要求，檢驗產品散熱方案的合理性、評估產品工藝的可靠性。另外熱測試技術還可進行優化潛力與降成本方面的評估，測試產品在不同方案以及在不同環境下的實際表現, 結合其理論設計、仿真分析進行回歸，指導后續的散熱設計。
傳統的熱測試方法主要分為熱電偶的接觸式和紅外測溫法的非接觸式二種，以及較為準確的ETM電氣法測溫（JEDEC JESD51）。如今第三代熱測試技術為瞬態熱測試法（JESD51-14）也已問世。瞬態熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數分析。
展開 變壓器繞組變形測試的分析判斷
一、測試結果分析及測試報告編寫
（一）測試結果分析
根據《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》（DL/T 911—2004）、《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（Q/GDW 1168-2013）、《10kV-500kV輸變電設備交接試驗規程》（Q/GDW 11447-2015）及《國家電網公司變電檢測通用管理規定》（國網運檢/3 829-2017）的規定，可以用以下方式進行分析判斷變壓器繞組變形。利用待試設備的歷史測試數據，或者同型號、同批次的另一臺待試設備的測試數據，來進行橫向、縱向比較分析，然后作出較為可靠的診斷結論。
1)用頻率響應法分析判斷待試設備繞組變形，主要是對繞組幅頻響應特性進行縱向或橫向比較，并綜合考慮待試設備遭受短路沖擊的情況、待試設備結構、電氣試驗及油中溶解氣體分析等因素。根據相關系數的大小，可較直觀地反映出待試設備繞組幅頻響應特性的變化，通常可作為待試設備繞組變形的輔助手段。
展開 
電力變壓器繞組變形測試
變壓器繞組變形判斷
變壓器繞組的頻率響應特性中、低頻部分(10～500kHz)的頻響曲線具有較豐富的諧振點，這些諧振點的變化靈敏地反應了變壓器繞組斷股、鼓包、扭曲、餅間錯位等變形情況，而高頻部分(500 kHz以上)能反應出變壓器繞組的位移。對變壓器110kV及以上繞組頻晌曲線的高頻部分，由于影響因素較多，有時很難保證該部分曲線較好地重合。在進行判斷時，應重點注意中、低頻部分，高頻部分作為必要時的參考。
變壓器繞組變形診斷步驟
a)如果三相繞組相間差值大于3.5 dB，應引起注意，應將測試結果與該變匝器的原始測試結果相比較，如有明顯變大(大于3．5 dB)，則可判定為發生了繞組變形。
b)如果沒有原始測試結果，則可與同廠同型同期變壓器的測試結果選行比較，如有明顯變大(大于3.5 dB)，則可判定為發生了繞組變形。
c)如果仍無法比較，則需請制造廠說明三相繞組不一致的原因，并結合短路和過流情況作出判斷。
展開 變壓器繞組變形測試原理
1)變壓器繞組變形測試的必要性
變壓器在運輸、安裝過程中受到沖擊或在運行中發生突然短路等可能使繞組發生變形（如軸向幅向尺寸的變化；器身的位移；繞組的扭曲、鼓包等），這些變形可能使得變壓器繞組的絕緣被破壞或其機械強度下降。當繞組的變形程度嚴重時，有可能立即導致匝絕緣破損形成匝間短路（對小型配電變壓器而言）；或著導致主絕緣強度降低而造成主絕緣擊穿（對中型以上的變壓器而言）。因此進行繞組變形測量，可有效的判斷繞組變形情況，對預防變壓器事故發生是必要的。
2)變壓器繞組變形測試的目的
變壓器繞組變形測量的目的在于尋找一種迅速、方便、準確的方法檢測變壓器繞組變形，特別是變壓器在發生短路故障且常規試驗無異常的情況下，更是如此。檢查變壓器繞組是否變形，常用吊罩檢查、漏電感法、短路阻抗法和網絡分析法。
吊罩檢查
吊罩檢查是最直觀、有效的方法，也是驗證其他方法的手段。其缺點是現場吊罩工作量大，消耗大量的人力、物力、財力、時間。變形測量可以減少吊罩的工作量，但不能完全依賴變形測量，因為變形測量并不是絕對的，而且有些隱患變形測量不能完全反映，有可能出現錯誤判斷。
漏電感測量
變壓器的漏電感與其短路阻抗的電抗分量相對應，與變壓器的幾何位置密切相關，其值由變壓器幾何尺寸所決定。當繞組發生變形時，漏電感就會發生變化。根據漏電感的改變就可判斷變壓器繞組發生了變形。
短路阻抗測量
短路阻抗是指變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗分為電阻分量和電抗分量，對與110kV及以上的大型變壓器，短路阻抗值主要是電抗分量的數值。變壓器繞組變形，即結構狀態發生改變，必然引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數值的改變。
展開 變壓器繞組變形測試講義
來源：網絡
變壓器繞組變形測試的分析判斷
一、測試結果分析及測試報告編寫
（一）測試結果分析
根據《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》（DL/T 911—2004）、《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（Q/GDW 1168-2013）、《10kV-500kV輸變電設備交接試驗規程》（Q/GDW 11447-2015）及《國家電網公司變電檢測通用管理規定》（國網運檢/3 829-2017）的規定，可以用以下方式進行分析判斷變壓器繞組變形。利用待試設備的歷史測試數據，或者同型號、同批次的另一臺待試設備的測試數據，來進行橫向、縱向比較分析，然后作出較為可靠的診斷結論。
1)用頻率響應法分析判斷待試設備繞組變形，主要是對繞組幅頻響應特性進行縱向或橫向比較，并綜合考慮待試設備遭受短路沖擊的情況、待試設備結構、電氣試驗及油中溶解氣體分析等因素。根據相關系數的大小，可較直觀地反映出待試設備繞組幅頻響應特性的變化，通常可作為待試設備繞組變形的輔助手段。用相關系數輔助判斷待試設備繞組變形的方法見附錄B。
2)待試設備繞組幅頻響應特性曲線中波峰或波谷分布位置及數量的變化，是分析待試設備繞組變形的重要依據。
待試設備繞組變形典型幅頻特性曲線參見附錄C。
3) 當頻響特性曲線低頻段(1kHz～100kHz)的波峰或波谷發生明顯變化，繞組電感可能改變，可能存在匝間或餅間短路的情況。對絕大多數待試設備來說，其三相繞組低頻段的響應特性曲線應非常相似，如果存在差異應及時查明原因。
展開 試驗鐵地板：精度高、變形小，測試臺面用得久
試驗鐵地板的四種常見應用布局
熱模擬實驗室型：
主要應用場景：材料高溫、高壓試驗。
特點說明：側重耐熱性和熱穩定性，減少溫度變化帶來的變形。
單缸機實驗臺型：
主要應用場景：小型發動機或單體部件測試。
特點說明：平臺尺寸相對較小，但精度要求高，便于快速拆裝。
多缸機實驗臺型：
主要應用場景：大型多缸發動機、變速箱測試。
特點說明：平臺面積大，承重能力相當強，通常設計有復雜的油路和排水系統。
汽車疲勞振動試驗型：
主要應用場景：模擬車輛長期顛簸、振動環境。
特點說明：對抗振和抗共振要求相當高，常配備專業的螺旋鋼和彈簧減震系統。
展開 電池熱分析及測試方法
① 反應熱
充電時，電化學反應表現為吸熱，為負值；
放電時，電化學反應表現為放熱，為正值。
② 焦耳熱
即歐姆內阻產熱，即來源于電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸
電阻。
③ 極化熱
即電流作用在正負極上發生極化現象而產生的熱量，來源于電化學極化和濃差極化引起的電阻。
④ 分解熱
電池在自放電過程中或者副反應過程中產生的熱量，正常情況下可忽略。
5.2 生熱模型
① 總生熱量
② 電池生熱模型
默認內部溫度均勻，與電池形狀無關。Benadi提出以下模擬模型：
5.3 比熱容和生熱速率
① 比熱容的計算
② 生熱速率計算
5.4 簡單散熱模型
① 散熱率計算：
②柱形電芯散熱模型：
③ 方形電池散熱三維模型：
5.5 電池的產熱的測試
單體電芯溫度測定——測試儀器
① 多路溫度測試儀；②紅外熱成像儀；③加速量熱儀（ARC）。
單體電芯溫度測定——測試部位
① 表面溫度測定；②內部溫度測定；
????③ 絕熱條件下測定（ARC中）
絕熱條件下，電池的溫度僅由其產熱水平、質量和比熱容決定，表征其發熱水平更為準確。
展開 針對某袋除塵器整體進行ABAQUS有限元分析，考慮九項載荷工況，分析設備靜應力、熱應力、變形及熱膨脹數值 ￥15
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 
循能智熱?驗極臺（體現循環測試、智能熱分析，以及極致驗證的定位）
一、核心功能：全方位覆蓋功率與熱性能測試
Power Tester 功率循環及熱測試平臺整合了功率循環與熱性能分析雙重核心能力，為功率半導體器件提供全生命周期可靠性驗證。
在功率循環測試方面，設備可對 IGBT、SiC MOSFET、GaN 等器件施加 0-6000A 寬范圍周期性電流負載，模擬從常溫到 200℃的極端工況，支持恒定電流、結溫差（ΔTj）、殼溫差（ΔTc）等多種循環模式，精準復現新能源汽車電機控制器、風電變流器等場景的高頻開關應力。
熱測試功能則通過瞬態熱阻測試技術，實時采集器件從芯片到散熱系統的溫度響應曲線，結合結構函數分析，直觀呈現封裝層間熱阻分布，可快速定位芯片貼裝空洞、鍵合線脫落等熱失效隱患。此外，平臺支持 12 通道并行測試，能同步評估多器件一致性，測試效率較傳統設備提升 3 倍以上。
二、產品優勢：技術突破與場景適配性
相較于同類測試設備，Power Tester 的核心優勢體現在三方面：
一是高精度與寬兼容性，電流控制精度達 ±0.5%，溫度測量誤差≤1℃，兼容 AEC-Q101、JEDEC JESD22-A122 等國際標準，滿足汽車電子、工業控制等多領域嚴苛要求。
二是智能化測試流程，搭載 AI 驅動的失效判據系統，可自動識別器件參數漂移趨勢，結合歷史數據庫預判壽命拐點，將測試周期縮短 40%。
三是模塊化擴展設計，支持熱阻測試、功率循環、環境應力（溫濕度、振動）等模塊靈活組合，用戶可根據需求升級，降低設備迭代成本。
展開 壓鑄模熱變形分析
壓鑄模熱變形分析
壓鑄以及金屬型重力鑄造，在生產中，受到了周期性的溫度載荷。模具變形主要是脹型力與熱載荷的共同作用，分析模具的熱變形，就需要將兩者結合起來進行分析，以發現模具在使用過程中的變形趨勢。
多年來，由于模流軟件，主要關注金屬液的充型與凝固過程，而對于模具，分析的最多只是循環過程中獲得的穩態溫度場。Cast-Designer v7.5 去年推出全新模塊CDPE，全稱（Cast-Designer Performance）。該模塊采用了固體力學的三維非線性有限元求解器。經過一年的應用，CDPE的分析對象從鑄件，延伸到了模具和后加工過程的力學分析。
模具結構與熱成像結果
利用結構力學分析軟件，分析模具熱變形，顯示模具張開量達到0.3mm
缺陷：
模具熱變形，產生的缺陷很多。1）飛邊，2）模具錯位影響壓鑄件精度，3）后加工量增加，4）還有可能出現導柱與導套、側抽芯與滑塊、推出機構運動零件“卡滯”現象，4）模具熱變形還會使模具在熱態出現“噴料”，無法保證壓鑄件的內部質量。
工程應用：
今天，C3P Cast-Designer CDPE，不僅只有充型凝固，還能結合完整的周期，分析模具熱變形。而且全面支持六面體元素，網格劃分非常簡單，一鍵生成。
以下金屬型重力鑄造案例：
可見在俯視方向，中部變形量約為3mm
側視方向，變形量約為1.5mm
四缸發動機壓鑄件，模具熱變形分析：
整體模具結構
左側為模具熱變形量
右側為等效應力結果
對于CDPE，有很多的意想不到的延伸應用。不知道是否算“前沿應用”，僅供有需求的朋友們參考。
展開 模具熱處理變形與開裂的預防措施
合理安排工藝流程
正確處理機械加工與熱處理之間的關系，合理安排工藝流程，使冷、熱加工密切配合是減小模具熱處理變形的有效措施。
1、合理安排工藝流程的關鍵
有些模具的變形，單從熱處理的角度來考慮是無法解決問題的，但如轉換思維方式，從整個工藝流程著手，往往能收到意想不到的效果。圖8所示是一半圓形模具，由于形狀不對稱，淬火時會產生顯著的扭曲變形。如在淬火前加工成整體的圓環，等熱處理后再用鋸片砂輪將其切成兩件，則不但降低成本，還可以減少變形。
圖8 半圓形模具
2、根據特點預留加工余量
熱處理時難免會有變形，如能掌握其變形特點，合理地預留加工余量，不但可簡化熱處理操作，還能減少隨后的機械加工，特別是磨削加工的工作量。圖9所示為一個45鋼的成型模，熱處理后內孔會趨向脹大，故機械加工時，應預先留出負公差，使熱處理后符合設計要求。
對于那些事先無法預料變形大小和方向的模具，則可在型腔未加工到設計尺寸前，進行一次試淬，根據其變形特點，留出相應的機械加工余量。
圖9 成型模
3、必要的去應力退火或時效處理
對于精密模具，因其切削加工或磨削加工產生的應力會引起變形與開裂，故如在工藝流程中增加去應力退火或時效處理，往往能顯著減少變形并防止開裂。例如，對于細長軸類及形狀復雜的模具，在粗加工成型后進行一次去應力退火，以消除切削加工應力，這對減少淬火變形十分有效。
展開 熱處理工藝對模具變形有怎樣的影響？
但對一些淬火后有較多殘余奧氏體的鋼號（如Cr12MoV等），也可通過調整加熱溫度，改變殘余奧氏體量，以調節模具的變形。
3.淬火冷卻速度的影響
總的來說，在Ms點以上增大冷速，會使熱應力顯著增加，結果使熱應力引起的變形趨向增大；在Ms點以下增大冷速則主要使組織應力引起的變形趨向增大。
對于不同的鋼種，由于Ms點的高低不同，因而在采用同一淬火介質時，有不同的變形趨向。同一鋼種如采用不同的淬火介質，由于它們的冷卻能力不同，因而也有不同的變形趨向。
例如，碳素工具鋼的在Ms點比較低，因而采用水冷時，熱應力的影響往往占上風；而采用由冷時，則可能是組織應力占上風。
在實際生產中，模具常采用分級或分級-等溫淬火時，通常均未完全淬透，故往往以熱應力的作用為主，使型腔趨于收縮，不過由于這時熱應力不是很大，因此總的變形量是比較小的。若采用水-油雙液淬火或油淬時，引起的熱應力較大，型腔收縮量將增大。
4.回火溫度的影響
回火溫度對變形的影響，主要是由于回火過程中的組織轉變所引起的。若在回火過程中產生“二次淬火”現象，殘余奧氏體轉變為馬氏體，由于生成的馬氏體的比容比殘余奧氏體的大，將引起模具型腔的脹大；對一些高合金工具鋼如Cr12MoV等，當以要求紅硬性為主而采用高溫淬火，多次回火時，每回一次火，體積就脹大一次。
若在其他溫度區域回火，由于淬火馬氏體向回火馬氏體（或回火索氏體，回火屈氏體等）轉變，比容減小，因而型腔趨向于收縮。
展開 