Test na ciepło w wilgoci jest powszechnie stosowaną metodą eksperymentalną spełniającą pięć głównych funkcji:
1. Ocenić odporność materiału na wilgoć i ciepło
2. Sprawdzaj niezawodność produktów elektronicznych
3. Sprawdź odporność materiałów powłokowych na warunki atmosferyczne
4. Badać mechanizm starzenia się materiałów
5. Oceń niezawodność i jakość produktu
Jego funkcje są szeroko stosowane w różnych dziedzinach;
TheKomora do badania temperatury i wilgotności w wysokiej i niskiej temperaturzespełnia wszystkie warunki badania temperatury i wilgotności. Jeśli Twój produkt wymaga testu cieplnego i wilgotnościowego i masz wymagania dotyczące zakupu komory do testów cieplnych i wilgotnościowych, kliknij, aby dowiedzieć się więcej! Zapraszamy do kontaktu z nami~
1. Co to jest test wilgotnego ciepła?
Technologia testu wilgotnego ciepła jest stosowana głównie w:
1. Badać wpływ wilgotnego środowiska na produkty (eksperymenty badawcze na etapie rozwoju i projektowania).
2. Zidentyfikować odporność produktu na wilgoć (kontrola jakości lub badanie typu na etapach rozwoju i produkcji).
3. Oceń bezpieczeństwo i niezawodność produktu podczas użytkowania w wilgotnym środowisku (test bezpieczeństwa lub niezawodności).
Głównymi wskaźnikami określanymi po teście są zazwyczaj sprawdzenie właściwości elektrycznych i mechanicznych produktu, a także sprawdzenie korozji niektórych próbek.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją trzy rodzaje testów wilgotnego ciepła. Wśród nich test stałego wilgotnego ciepła jest odpowiedni głównie dla ogólnych produktów elektrycznych i elektronicznych. Poziom nasilenia stresu jest niski, a wymagania dotyczące sprzętu badawczego nie są wysokie.
Test naprzemiennego ogrzewania i wilgotności jest odpowiedni dla produktów pracujących w trudnych i złożonych środowiskach. Test wilgotności i ciepła zgodny z normami wojskowymi obejmuje w rzeczywistości zmienne ciepło i wilgotność i jest odpowiedni dla produktów wojskowych lub produktów komunikacyjnych pracujących w złożonych środowiskach lub takich, które mogą być używane w takich środowiskach. Test naprzemiennego wilgotnego ciepła lub wilgotnego ciepła ma bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące temperatury, wilgotności, czasu trwania i cyklu niż test ciągłego wilgotnego ciepła, a wojskowy standardowy test wilgotnego ciepła jest jeszcze bardziej rygorystyczny. Dlatego też, jeśli produkt został poddany zmiennym wilgotnym cieplom lub testowi wilgotnego ciepła wymaganemu przez normy wojskowe, nie ma potrzeby przeprowadzania ciągłego testu wilgotnego ciepła. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku ważnych i krytycznych produktów lub sprzętu wojskowego testy stałej wilgotności i ciepła nie będą wybierane podczas formułowania planów testów niezawodności lub pisania konspektów testów. Kolejność trzech testów wilgotnego ciepła, od niskiej do wysokiej, jest następująca: „stałe wilgotne ciepło”, mniej niż „przemienne wilgotne ciepło”, mniej niż „(wojskowe) wilgotne ciepło”. Należy zaznaczyć, że dotkliwość nie oznacza, że więcej projektów jest lepszych.
2. Zjawiska fizyczne w warunkach testu wilgotnego ciepła
W teście higrotermicznym temperatura i wilgotność współdziałają, tworząc pewne zjawiska fizyczne i powodujące zawilgocenie powierzchni lub wnętrza próbki.
1. Zjawisko adsorpcji:
Cząsteczki gazu (cząsteczki pary wodnej w teście higrotermicznym) mogą podczas przemieszczania się w przestrzeni zderzać się z powierzchnią substancji stałej (próbki). Kiedy pewna liczba cząsteczek w sposób ciągły zderza się z powierzchnią stałą, zanim powróci w przestrzeń, musi znaleźć się w substancji stałej (próbce). Powierzchnia „pozostaje” przez określony czas. W tym czasie stężenie gazu na powierzchni jest wyższe niż jego stężenie w przestrzeni, co powoduje kondensację. Zjawisko „pozostawania” gazu na powierzchni stałej nazywa się adsorpcją. Dlatego też można również powiedzieć, że adsorpcja jest procesem pośrednim pomiędzy kondensacją gazu a odparowaniem na powierzchni stałej. Wyniki eksperymentów wykazały, że wielkość adsorpcji gazu jest powiązana z właściwościami materiału stałego, temperaturą i ciśnieniem gazu w stanie równowagi. Im niższa temperatura i wyższe ciśnienie, tym większa zdolność adsorpcji. (Zainteresowani studenci mogą studiować wyrażenia relacji funkcjonalnych)
Adsorpcja fizyczna jest spowodowana przyciąganiem van der Waalsa, a warstwa adsorpcyjna jest na ogół warstwą wielocząsteczkową. Szybkość adsorpcji jest duża, energia potrzebna do adsorpcji jest również niewielka i ogólnie można ją przeprowadzić w niskich temperaturach. W teście ciepła wilgotnego najczęstszym zjawiskiem jest adsorpcja fizyczna.
2. Zjawisko kondensacji:
Kondensacja jest w rzeczywistości zjawiskiem adsorpcji cząsteczek wody na próbce, ale powstaje, gdy wzrasta temperatura badania. Podczas etapu nagrzewania, gdy temperatura powierzchni próbki jest niższa niż temperatura punktu rosy otaczającego powietrza, para wodna skrapla się na powierzchni próbki, tworząc kropelki wody. Podczas etapu nagrzewania w badaniu przemiennego ciepła wilgotnego, ze względu na bezwładność cieplną próbki, jej wzrost temperatury jest opóźniony w stosunku do temperatury komory badawczej. Dlatego na powierzchni następuje kondensacja. Wielkość kondensacji powierzchniowej zależy od pojemności cieplnej samej próbki, a także szybkości ogrzewania i wilgotności względnej podczas etapu ogrzewania. Podczas etapu chłodzenia w teście naprzemiennego ogrzewania i wilgotności, na wewnętrznej ścianie zamkniętej obudowy pojawi się również kondensacja.
3. Zjawisko dyfuzji:
Dyfuzja jest zjawiskiem fizycznym ruchu molekularnego. W procesie dyfuzji cząsteczki zawsze przemieszczają się z miejsca o większym stężeniu do miejsca o niskim stężeniu. Podczas testu higrotermicznego szybkość, z jaką para wodna w powietrzu dyfunduje do materiałów o niższych stężeniach, można wyrazić prawem Ficka. Dlatego wnikanie wilgoci spowodowane dyfuzją w badaniu higrotermicznym zależy nie tylko od wilgotności bezwzględnej i temperatury w warunkach badania, ale także od materiału próbki.
4. Zjawisko absorpcji (zwane także zjawiskiem cyrkulacji).
Para wodna przedostaje się do materiału zazwyczaj przez puste przestrzenie. Szybkość, z jaką para wodna przechodzi przez szczelinę, zależy od wielkości otworu. Jeśli wielkość porów jest mniejsza niż średnica cząsteczek wody, para wodna nie może przedostać się do środka. Ponieważ para wodna miesza się z powietrzem w przestrzeni kosmicznej, prędkość jej wnikania jest również ściśle związana ze stosunkiem mieszania pary wodnej i powietrza. Gdy stosunek pary wodnej do powietrza wynosi 1:1, za granicę przyjmuje się ilość pary wodnej równoważną powietrzu nasyconemu w temperaturze 80 stopni. Wszystko powyżej tego limitu nazywa się wysokim ciśnieniem pary, a wszystko poniżej tego limitu nazywa się niskim ciśnieniem pary. Następnie mechanizm przedostawania się pary wodnej do szczeliny zostanie omówiony osobno:
① Mechanizm przedostawania się pary wodnej przy niskim ciśnieniu pary: Gdy temperatura i ciśnienie pary wodnej pozostają niezmienione (co jest równoważne testowi stałej wilgotności i ciepła), para wodna przedostaje się do szczeliny głównie na skutek dyfuzji, a jej prędkość zależy głównie od oporu powietrza w szczelina (współczynnik przepuszczalności) i wielkość pustych przestrzeni (wielkość pustych przestrzeni również wpływa na szybkość wejścia, ale nie znacząco). Kiedy zmienia się temperatura (co odpowiada badaniu naprzemiennego ciepła i wilgotności), różnica ciśnień pary wodnej po obu stronach szczeliny wymusza przepływ powietrza zawierającego parę wodną. W tym momencie szybkość wejścia jest nie tylko związana z rezystancją szczeliny i jej rozmiarem, ale także z różnicą ciśnienia pary wodnej na obu końcach szczeliny. Można zauważyć, że mechanizmy działania testu ciągłej wilgotności i ciepła oraz testu naprzemiennej wilgoci i ciepła są różne.
② W warunkach wysokiego ciśnienia pary prędkość wnikania pary wodnej jest powiązana ze średnicą szczeliny. Gdy średnica szczeliny jest mniejsza niż średnia swobodna droga cząsteczek wody, wejście pary wodnej jest przepływem molekularnym; gdy średnica szczeliny jest większa niż średnia swobodna droga, prędkość wejściowa jest przepływem lepkim. Gdy średnica szczeliny mieści się pomiędzy powyższymi dwoma, mamy do czynienia z przepływem przejściowym. Pod wysokim ciśnieniem pary prędkość wnikania pary wodnej zmienia się wraz z rozmiarem szczeliny, co wskazuje, że jeśli temperatura zostanie zwiększona w celu przyspieszenia wnikania wilgoci, szybkości wnikania wilgoci będą różne dla różnych rozmiarów szczelin, a wielokrotności przyspieszenia będą różne .
Reasumując, wejście pary wodnej poprzez absorpcję zależy od temperatury i ciśnienia pary wodnej (wilgotności bezwzględnej) oraz materiału, z którego pochodzi materiał.
5. Oddychanie:
Wymianę powietrza wewnętrznego i zewnętrznego, spowodowaną zmianami temperatury we wnęce zamkniętej próbki, nazywamy oddychaniem. Podczas etapu chłodzenia w badaniu naprzemiennego ciepła i wilgotności, z powodu gwałtownego spadku temperatury, temperatura powietrza w zamkniętej wnęce spada lub kondensacja na wewnętrznej ścianie wnęki zmniejszy ciśnienie we wnęce, tworząc zjawisko zasysania i zasysanie wilgotnego powietrza z zewnątrz. Dlatego ilość objętości oddechowej wdychanej podczas fazy schładzania oddychania jest powiązana z szybkością zmian temperatury i wilgotnością bezwzględną. Zjawisko oddychania występuje nie tylko wtedy, gdy zmienia się temperatura badania, ale także wtedy, gdy próbka z zamkniętą osłoną, np. zamkniętym silnikiem obrotowym, podlega przerywanemu ruchowi, a cewki w osłonie na przemian nagrzewają się lub schładzają. Nierzadko zdarza się, że produkty silnikowe używane w wilgotnych warunkach pochłaniają wilgoć w wyniku oddychania, a następnie skraplają się i tworzą wodę, która gromadzi się w skorupie przez długi czas.
3. Pogarszający wpływ wilgoci na różne typy próbek
Zasadniczo istnieją dwie formy wilgoci próbki: jedna to wilgoć powierzchniowa, która zwykle jest spowodowana kondensacją i adsorpcją powierzchniową; drugim jest wilgoć objętościowa, która jest spowodowana dyfuzją i absorpcją pary wodnej. Czasami wilgoć zaabsorbowana na powierzchni próbki osiąga pewien poziom, co również przyspiesza objętość wilgoci. W przypadku próbek zamkniętych z pustymi przestrzeniami, chociaż wnętrze nie jest bezpośrednio narażone na działanie wysokiej wilgotności, oddychanie spowodowane zmianami temperatury badania spowoduje przedostanie się wilgoci zewnętrznej do wnętrza przez szczeliny lub pęknięcia, powodując wilgoć wewnętrzną. Jednocześnie zjawiska dyfuzji i absorpcji mogą również umożliwiać przedostawanie się wilgoci do zamkniętej powłoki przez szczeliny. Ponadto w przypadku niektórych skorup z materiałów organicznych, gdy absorpcja wilgoci spowodowana zjawiskiem dyfuzji osiągnie stabilny poziom, wilgoć może przedostać się przez skorupę i przedostać się do skorupy. Efekt degradacji próbki spowodowany wilgocią na powierzchni i objętości odnosi się do właściwości mechanicznych (rozmiar i wytrzymałość) i właściwości niemechanicznych (właściwości elektryczne i inne właściwości); dwie zmiany.
4. Zależność pomiędzy warunkami testu wilgotnego ciepła a rzeczywistym wilgotnym środowiskiem
Warunki temperatury i wilgotności w teście higrotermicznym zazwyczaj symulują rzadsze warunki w rzeczywistym środowisku, a czas trwania efektu jest znacznie dłuższy niż w rzeczywistym środowisku. Dlatego też pod względem symulacji jest trudniejszy niż warunki naturalne i działa przyspieszająco na próbkę. Zgodnie z mechanizmem zawilgocenia wywołanym kilkoma omówionymi powyżej zjawiskami fizycznymi można zauważyć, że wyniki badań próbek o różnych materiałach i strukturach nie są dokładnie takie same. Dlatego trudno jest uzyskać jednolity współczynnik przyspieszenia dla uniwersalnej sztucznej metody badań higrotermicznych. Tylko dla próbki o określonej lub pojedynczej właściwości po analizie i porównaniu eksperymentalnym można określić bardziej odpowiedni współczynnik przyspieszenia. Odpowiednia zależność pomiędzy klasyfikacją środowisk gorących i wilgotnych a dotkliwością badania jest problemem, który od wielu lat nie jest do końca rozwiązany. Poziom dotkliwości metody badania sztucznej wilgoci i ciepła składa się z warunków badania i liczby cykli badania. Warunki badania na ogół odpowiadają rzeczywistym warunkom środowiskowym stosowania próbki, a dobór liczby cykli testowych jest bardziej skomplikowany. Zwykle liczbę cykli testowych określa się na podstawie kompleksowej analizy właściwości próbki oraz wpływu wilgoci i ciepła na jej główny mechanizm. Generalnie odpowiednią liczbę cykli można dobrać po porównaniu wyników z wynikami badań eksploatacyjnych naturalnych lub terenowych i ustaleniu zależności pomiędzy nimi. Jednak jak dotąd, nawet na arenie międzynarodowej, nie opracowano jeszcze uniwersalnego modelu matematycznego wyrażającego związek pomiędzy sztucznymi testami higrotermicznymi a warunkami naturalnymi. Dlatego też, mimo że standardy metod badawczych zalecają preferowaną liczbę cykli, w zastosowaniach praktycznych nadal występuje wiele problemów.
Okres testu wilgotności i ciepła jest najbardziej wiarygodną podstawą długoterminowego okresu przechowywania produktu. Aktualna wiedza pokazuje, że podstawowym i najważniejszym czynnikiem wpływającym na korozję, szczególnie w przypadku zapasów, jest wilgotność względna powietrza w magazynie. Gdy wilgotność względna jest niska, szybkość korozji nie wzrasta gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury. Kierują się taką empiryczną zależnością:
We wzorze: A—— stopień rdzy
H —— Wilgotność względna (%)
t —— Temperatura atmosfery (stopnie)
k — stała związana z rodzajem materiału metalowego
Zgodnie z tą zależnością można uzyskać stopnie korozji różnych materiałów metalowych w różnych warunkach. Zgodnie z tą zależnością, gdy wilgotność względna (H) w atmosferze wynosi 65%, stopień korozji A=0 oznacza, że materiały metalowe nie będą rdzewieć w tych warunkach. Jednakże, gdy wilgotność względna jest większa niż 65%, metal rdzewieje, a wraz ze wzrostem wilgotności i temperatury stopień rdzy gwałtownie wzrasta.
Niezależnie od tego, czy jest to długotrwałe przechowywanie, czy przyspieszone badanie korozji, innym powszechnym zjawiskiem jest korozja punktowa. Większość z nich wynika z nierówności w procesie zanurzania farby i opakowań, „wtrąceń” w procesie topienia (głównie wtrąceń żelaza) oraz „wtrąceń pyłowych” powstałych na skutek nierówności i zarysowań w procesie tłoczenia. Przed obróbką powierzchniową nie znaleziono powierzchni do naprawy. Dlatego rdza punktowa jest również najtrudniejszym do wyeliminowania źródłem korozji. Oddychanie na etapie chłodzenia w badaniu przemiennego wilgotnego ciepła jest bardziej oczywiste w przypadku niektórych typów próbek. Dlatego w metodzie badawczej szczególny nacisk położono na kwestie szybkości chłodzenia i wilgotności. Większe zmiany temperatury przy naprzemiennym wilgotnym cieple, wyższa wilgotność względna podczas chłodzenia i długi czas utrzymywania się wysokiej wilgotności pogłębią zawilgocenie izolacji.
5. Znaczenie próby wilgotnego ciepła
Stała wilgotność i ciepło pozwalają uniknąć kondensacji poprzez najpierw podniesienie temperatury, a następnie podniesienie wilgotności (najpierw osuszenie, a następnie ochłodzenie), co głównie powoduje uszkodzenie produktu poprzez adsorpcję, absorpcję i dyfuzję pary wodnej przez próbkę w środowisku o wysokiej temperaturze i dużej wilgotności .
Naprzemienne wilgotne ciepło wykorzystuje naprzemienny proces kondensacji i suszenia powodowany cyklami temperatur w warunkach wysokiej wilgotności, aby spowodować oddychanie pary wodnej wchodzącej do wnętrza próbki, przyspieszając w ten sposób proces korozji.
6. Przerywanie przetwarzania testu wilgotnego ciepła
1. Test stałej wilgotności i ciepła
Jeżeli ze szczególnych powodów konieczne jest przerwanie testu, np. nagła przerwa w dostawie prądu w trakcie testu, zaleca się postępować w następujący sposób:
1) Jeżeli warunki środowiskowe w skrzynce nie przekraczają dopuszczalnego zakresu błędów podczas przerwy, czas przerwy należy traktować jako część całkowitego czasu testu (zazwyczaj zasilanie jest włączane na czas, aby przywrócić środowisko w skrzynce po chwilowa przerwa w dostawie prądu);
2) Gdy warunki testowe są niższe od dolnej granicy błędu dopuszczalnego podczas procesu przerywania, należy ponownie osiągnąć wymagane środowisko testowe i eliminować czas testu poza zakresem błędu, aż do upłynięcia określonego czasu testu;
3) Jeśli wystąpi sytuacja testowa, zaleca się przerwanie testu i ponowne przetestowanie z nową próbką. Jeżeli właściwy personel techniczny uzna, że przekroczenie wymaganych warunków badania nie spowoduje bezpośrednio uszkodzenia właściwości badanej próbki lub próbki. Jeżeli produkt jest produktem nadającym się do naprawy, może być przetwarzany zgodnie z art. 2. Jeżeli próbka nie przejdzie kolejnych badań, wyniki badań należy uznać za nieważne.
2. Metoda badania naprzemiennego ciepła i wilgotności (test odporności na wilgoć).
1) Test wilgotnego ciepła na poziomie sprzętu
Jeżeli test zostanie przerwany ze względu na szczególne okoliczności, takie jak nagła przerwa w dostawie prądu w trakcie testu, zaleca się postępować w następujący sposób:
① Jeżeli warunki środowiskowe w skrzynce nie przekraczają dopuszczalnego zakresu błędu podczas przerwy, czas przerwy należy uznać za część całkowitego czasu testu;
② Jeżeli warunki środowiskowe w polu są niższe niż dolna granica dopuszczalnego błędu podczas przerwania, badanie należy rozpocząć od punktu końcowego ostatniego ważnego cyklu przed przerwaniem (czyli cyklu, w którym punkt przerwania jest zlokalizowana jest nieprawidłowa);
③ Jeśli test miał miejsce, zaleca się przerwanie testu i ponowne przetestowanie z nową próbką. Jeżeli odpowiedni personel techniczny uzna, że przekroczenie wymaganych warunków badania nie spowoduje bezpośrednio uszkodzenia właściwości badanej próbki lub próbka jest w przypadku produktów nadających się do naprawy, środowisko w pudełku może zostać przywrócone do wymaganych warunków środowiskowych i badanie można kontynuować. Jeżeli próbka nie przejdzie kolejnych testów, wyniki testu należy uznać za nieważne.
2).Test poziomu wilgotnego ciepła na poziomie urządzenia
Jeżeli test zostanie przerwany ze względu na szczególne okoliczności, takie jak nagła przerwa w dostawie prądu podczas testu, przed wykonaniem określonej liczby cykli (z wyłączeniem ostatniego cyklu), jeśli nie nastąpi więcej niż jeden nieoczekiwany okres w połowie testu, cykl można powtórzyć. Jeśli w ostatnim cyklu nastąpi nieoczekiwana przerwa w teście, oprócz ponownego wykonania cyklu wymagany będzie cykl nieprzerwany. Każda przerwa trwająca dłużej niż 24 godziny wymaga powtórzenia testu od początku do końca.
7. Wyznaczanie efektywnej przestrzeni roboczej do badania wilgotnego ciepła
Test wilgotnego ciepła, obejmujący test stałego wilgotnego ciepła, test naprzemiennego wilgotnego ciepła i test cyklu kombinowanego temperatura/wilgotność.
Test stałego ciepła i wilgotności GB/T 2423.3 określa tolerancję temperatury ± 2 stopnie.
Tolerancja temperatury określona dla czterech poziomów temperatury w teście stałego ciepła i wilgotności GB/T2423.9Cb wynosi ± 2 stopnie, a tolerancja wilgotności względnej wynosi ± 3%.
Przy górnej granicy temperatury określonej w normie GB/T 2423.4 badanie naprzemiennego ciepła i wilgotności: tolerancja temperatury wynosi ±2%, a tolerancja wilgotności względnej wynosi ±3%; w dolnej temperaturze granicznej tolerancja temperatury wynosi ± 3 stopnie; wymagana wilgotność względna wynosi 95%.
Przy górnej granicy temperatury cyklu ekspozycji na wilgoć w teście cyklu kombinowanego temperatura/wilgotność według GB/T 2423.34ZD tolerancja temperatury wynosi ±2 stopnie, a tolerancja wilgotności względnej wynosi ±3%. Wilgotność względna jest parametrem powiązanym z temperaturą. Różne temperatury w pudełku będą prowadzić do różnej wilgotności względnej. Różnica w wilgotności względnej jest również związana z metodą nawilżania, prędkością wiatru, dokładnością sterowania itp. Metody nawilżania i szybkości cyrkulacji powietrza są na ogół stałe, a dokładność kontroli można zagwarantować jedynie poprzez dobrą konserwację, konserwację i prawidłowe procedury obsługi. Jego efektywna przestrzeń robocza jest na ogół mniejsza niż w przypadku testów w wysokiej temperaturze, ponieważ tylko małe różnice temperatur i niewielkie wahania temperatury mogą zapewnić, że różnica wilgotności względnej pozostanie na niskim poziomie.
GB/T 2423.3 wskazuje: Aby zachować tolerancję wilgotności względnej określoną w tej normie w wymaganym zakresie, różnica temperatur pomiędzy dowolnymi dwoma punktami w przestrzeni roboczej nie powinna w żadnym momencie być większa niż 1 stopień, a krótkoterminowo Wahania temperatury muszą być także utrzymywane w mniejszym zakresie. Określenie efektywnej przestrzeni dla różnych testów ciepła i wilgotności należy również ocenić na podstawie pomiaru wilgotności względnej. Ma to na celu zapewnienie, że badana próbka zawsze pozostanie w określonym zakresie tolerancji podczas przeprowadzania różnych testów temperatury i wilgotności.
Zapraszamy do kontaktu z nami w celu uzyskania zapytania, zespół BOTO będzie Ci służyć całym sercem!
Kontakt:
Sherry:
Whatsapp/Wechat: +86-13761261677
Email: sale3@botomachine.com
Pion:
Whatsapp/Wechat: +86-17312673599
Email: sales23@botomachine.com