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溼熱試驗的原理方法╃·、常見問題與解決方案

釋出時間✘│✘•: 2020-03-28  點選次數✘│✘•: 2938次

恆溫恆溼試驗箱技術規格✘│✘•:

型號

SEH-150

SEH-225

SEH-408

SEH-800

SEH-1000

工作室尺寸(cm)

50×50×60

50×60×75

60×80×85

100×80×100

100×100×100

外形尺寸(cm)

115×75×150

115×85×165

130×105×170

165×105×185

170×125×185

溫度範圍

0℃/-20℃/-40℃/-70℃~+100℃/+150℃/+180℃

溫度均勻度

≤2℃

溫度偏差

±2℃

溫度波動度

≤1℃(≤±0.5℃,按GB/T5170-1996表示)

升溫時間

+20℃~+150℃/約45min (空載)

降溫時間

+20℃~-20℃/30min/ +20℃~-40℃/50min/ +20℃~-70℃/60min/(空載)

溼度範圍

(10)20~98%RH

溼度偏差

±3%(>75%RH), ±5%(≤75%R上)

溫度控制器

中文彩色觸控式螢幕+ PLC控制器(控制軟體自行開發)

低溫系統適應性

*的設計滿足全溫度範圍內壓縮機自動執行

裝置執行方式

定值執行╃·、程式執行

製冷系統

製冷壓縮機

進口全封閉壓縮機

冷卻方式

風冷(水冷選配)

加溼用水

蒸餾水或去離子水

安全保護措施

漏電╃·、短路╃·、超溫╃·、缺水╃·、電機過熱╃·、壓縮機超壓╃·、過載╃·、過流

標準裝置

試品擱板(兩套)╃·、觀察窗╃·、照明燈╃·、電纜孔(φ50一個)╃·、腳輪

電源

AC380V  50Hz 三相四線+接地線

材料

外殼材料

冷軋鋼板靜電噴塑(SETH標準色)

內壁材料

SUS304不鏽鋼板

保溫材料

硬質聚氨脂泡沫

一.什麼是溼熱試驗 溼熱試驗技術主要用在✘│✘•:

1╃·、探索潮溼環境對產品的影響(開發╃·、設計階段的研究性試驗)·↟▩•✘。

2╃·、鑑定產品的防潮效能(研製╃·、生產階段的質量檢查或型式試驗)·↟▩•✘。

3╃·、評價產品在潮溼環境下使用的安全可靠性(安全或可靠性試驗)·↟▩•✘。
試驗後判定的主要指標一般是檢查產品的電效能和機械效能☁₪,也檢查某些樣品的腐蝕情況·↟▩•✘。
溼熱試驗一般有三種類型☁₪,其中☁₪,恆定溼熱試驗主要適用於一般電工電子產品☁₪,應力嚴酷度等級較低☁₪,試驗裝置要求也不高·↟▩•✘。
交變溼熱試驗適用於環境比較惡劣複雜的產品☁₪,軍標裡的溼熱試驗其實也是交變溼熱☁₪,適用於複雜環境或可能將要使用到這類環境的軍工產品或通訊產品·↟▩•✘。交變溼熱或溼熱試驗對溫度╃·、溼度╃·、持續時間和迴圈週期的要求都比恆定溼熱嚴酷☁₪,軍標的溼熱試驗更嚴酷·↟▩•✘。所以☁₪,如果一個產品做過交變溼熱或軍標要求的溼熱試驗☁₪,就沒有必要再做恆定溼熱試驗了·↟▩•✘。一般重要關鍵的產品或軍工裝置☁₪,在制訂可靠性試驗方案或編寫試驗大綱時☁₪,也不會選擇恆定溼熱試驗·↟▩•✘。三種溼熱試驗嚴酷度順序☁₪,從低到高為“恆定溼熱”小於“交變溼熱”小於“(軍標的)溼熱”·↟▩•✘。要注意☁₪,嚴酷度並不是專案越多越好·↟▩•✘。
表一  不同型別溼熱試驗之間比較
二╃·、溼熱試驗條件的物理現象 在溼熱試驗中☁₪,溫度和溼度共同作用☁₪,會形成一些物理現象並使樣品表面或內部受潮·↟▩•✘。 1╃·、吸附現象✘│✘•:氣體分子(在溼熱試驗中指水蒸氣分子)在空間運動時可能碰撞固體物質(樣品)的表面☁₪,當一定數量的分子連續碰在固體表面☁₪,在它重新回到空間之前☁₪,要在固體(樣品)表面“停留”一定長的時間·↟▩•✘。這時☁₪,氣體在表面上的濃度高於它在空間中的濃度☁₪,從而產生凝結·↟▩•✘。這種氣體在固體表面上“停留”的現象稱之為吸附·↟▩•✘。因此☁₪,吸附也可以說是氣體在固體表面上凝結和蒸發的一箇中間過程·↟▩•✘。根據實驗結果☁₪,氣體吸附量與固體物質的性質╃·、溫度及平衡時氣體的壓力三者有關·↟▩•✘。溫度愈低╃·、壓力愈高☁₪,則吸附量就愈大·↟▩•✘。(感興趣的同學可以去研究一下函式關係式)物理吸附是由範德華引力引起的☁₪,吸附層一般為多分子層·↟▩•✘。吸附速度較快,吸附時所需能量也較小☁₪,一般在低溫下便能進行·↟▩•✘。在溼熱試驗中以物理吸附現象居多·↟▩•✘。 2╃·、凝露現象✘│✘•:凝露實際上也是水分子在樣品上的吸附現象☁₪,但它是在試驗溫度上升時產生的·↟▩•✘。在升溫階段☁₪,樣品表面溫度低於周圍空氣露點溫度時☁₪,水蒸氣便會在樣品表面凝結成液體形成水珠·↟▩•✘。在交變溼熱試驗的升溫階段☁₪,由於樣品的熱慣性☁₪,使它的溫度上升滯後於試驗箱的溫度·↟▩•✘。因此☁₪,表面便產生了凝露現象·↟▩•✘。這種表面凝露量的多少☁₪,取決於樣品本身的熱容量大小☁₪,以及升溫速度和升溫階段的相對溼度☁₪,在交變溼熱試驗的降溫階段☁₪,封閉外殼的內壁也會出現凝露現象·↟▩•✘。 3╃·、擴散現象✘│✘•:擴散是分子運動的一種物理現象·↟▩•✘。在擴散過程中☁₪,分子總是從濃度大的地方遷移到濃度小的地方·↟▩•✘。溼熱試驗時☁₪,空氣中水蒸氣向濃度較低的材料內部擴散的速度可以用菲克定律表示出來·↟▩•✘。所以☁₪,溼熱試驗中由擴散引起的潮氣侵入☁₪,除了取決於試驗條件中的溼度與溫度☁₪,還與樣品的材質有關·↟▩•✘。 4╃·、吸收現象(也稱為流通現象)·↟▩•✘。水蒸氣進入材料內☁₪,一般都是透過空隙·↟▩•✘。水蒸氣透過間隙的速度取決於孔的尺寸·↟▩•✘。如果孔隙的尺寸小於水分子的直徑☁₪,水蒸氣便不能進入·↟▩•✘。由於水蒸氣在空間是與空氣混合存在的☁₪,所以它的進入速度與水蒸氣和空氣的混合比例也有很大關係·↟▩•✘。將水蒸氣和空氣比例為1:1時☁₪,相當於80℃空氣飽和狀態下的水氣量作為界限·↟▩•✘。高於這個界限的稱為高蒸氣壓力☁₪,低於這個界限的稱為低蒸氣壓力☁₪,然後將水蒸氣進入空隙的機理分別進行討論✘│✘•:①低蒸氣壓力下水氣進入機理✘│✘•:在溫度和水蒸氣壓力都不變的情況下(相當於恆定溼熱試驗)☁₪,水蒸氣進入空隙主要是由於擴散作用☁₪,其速度主要取決於空隙中的空氣阻力(滲透係數)和空隙尺寸(空隙的大小雖然也影響進入速率☁₪,但並不嚴重)·↟▩•✘。當溫度變化(相當於交變溼熱試驗)時☁₪,空隙兩邊的水蒸氣壓力差強迫含有水蒸氣的空氣透過·↟▩•✘。這時進入速率不但與空隙阻力和空隙尺寸有關☁₪,還與空隙兩端的水蒸氣壓力差也有關·↟▩•✘。由此可見☁₪,恆定溼熱試驗與交變溼熱試驗的作用機理是不一樣的·↟▩•✘。②高蒸氣壓力條件下☁₪,水蒸氣進入速度與空隙直徑有關☁₪,當空隙直徑小於水分子的平均自由路程時☁₪,水蒸氣進入為分子流;當空隙直徑大於平均自由路程時☁₪,進入速度為粘性流☁₪,空隙直徑處於上述二者之間時為過渡流·↟▩•✘。在高蒸氣壓力下☁₪,水蒸氣進入速度隨空隙大小變化說明☁₪,如果提高溫度來加速潮氣進入☁₪,對不同空隙尺寸將會有不同的速率☁₪,其加速倍數將是不一樣的·↟▩•✘。綜上所述☁₪,水蒸氣透過吸收現象的進入☁₪,取決於溫度和水蒸氣壓力(溼度)及材料的材質·↟▩•✘。 5╃·、呼吸作用✘│✘•:我們將封閉樣品內空腔中溫度變化引起的內外空氣交流☁₪,稱之為呼吸作用·↟▩•✘。在交變溼熱試驗的降溫階段☁₪,由於溫度急劇下降☁₪,引起封閉空腔內的空氣溫度下降或空腔內壁的凝露都會使腔內壓力降低☁₪,形成抽吸現象☁₪,吸入外界的潮溼空氣☁₪,因此☁₪,降溫階段的呼吸作用吸入潮氣量的多少☁₪,與溫度變化速率和溼度有關·↟▩•✘。這種呼吸現象不僅僅發生在試驗溫度交變時☁₪,當具有封閉外殼的樣品☁₪,如封閉型旋轉電機在間歇運動過程中☁₪,殼內線圈發熱或冷卻的反覆交替變化☁₪,也會發生呼吸作用·↟▩•✘。在潮溼條件下使用的電機產品☁₪,由於這種呼吸作用吸入潮氣☁₪,長期凝結成水在殼內積聚起來☁₪,也是屢見不鮮的·↟▩•✘。 
三╃·、潮溼對不同型別的樣品產生的劣化效應 樣品受潮的形式一般有二種✘│✘•:一種是表面受潮☁₪,它通常是由凝露和表面吸附引起的;另一種是體積受潮☁₪,它是由水蒸氣擴散和吸收現象引起的·↟▩•✘。有時吸附在樣品表面的水分達到一定程度☁₪,也會加快體積受潮的速度·↟▩•✘。對有空腔的封閉型別的樣品☁₪,其內部雖然不直接接觸高溼條件☁₪,但由於試驗溫度的變化造成的呼吸作用☁₪,會使外部的潮氣透過間隙或裂縫進入內部☁₪,造成內部受潮·↟▩•✘。同時☁₪,擴散和吸收現象也可以使潮氣透過縫隙進入封閉殼內·↟▩•✘。此外☁₪,對於某些有機材料的外殼☁₪,當擴散現象所引起的吸潮達到穩定以後☁₪,潮氣便可以穿過外殼滲透進入殼內·↟▩•✘。表面和體積受潮造成樣品的劣化效應☁₪,指機械效能(尺寸和強度)和非機械效能(電效能和其他效能);兩種變化·↟▩•✘。
四╃·、溼熱試驗條件與實際潮溼環境間的關係 溼熱試驗的溫溼度條件一般是模擬實際環境中較為罕見的條件☁₪,且其作用持續時間也比實際環境中要長得多·↟▩•✘。所以從模擬性來說☁₪,它較自然條件嚴酷☁₪,對樣品是有加速作用的·↟▩•✘。根據上面討論的幾種物理現象所引起的受潮機理可以看出☁₪,不同材料和結構的樣品☁₪,試驗結果是不*一樣的·↟▩•✘。所以☁₪,一個普遍通用的人工溼熱試驗方法要求取統一的加速係數是困難的·↟▩•✘。只有對某一特定或單一性質的樣品☁₪,經過分析和試驗比較後☁₪,才能確定一個較為合適的加速係數·↟▩•✘。溼熱環境的分級與試驗嚴酷等級的對應關係☁₪,是多年來沒有完*的問題·↟▩•✘。人工溼熱試驗方法的嚴酷等級是由試驗條件和試驗週期數組成的·↟▩•✘。試驗條件一般對應於樣品實際使用環境條件☁₪,而試驗週期數的選擇比較複雜·↟▩•✘。通常☁₪,試驗週期數是根據樣品的特徵及溼熱對其主要機理影響綜合分析以後確定的·↟▩•✘。一般要與自然或現場執行試驗的結果對比☁₪,找出相互之間的關係後☁₪,才能選擇合適的週期數·↟▩•✘。但是☁₪,到目前為止☁₪,即使在上也尚未得出一個普遍適用的數學模式☁₪,來表達人工溼熱試驗與自然條件間的關係·↟▩•✘。所以☁₪,雖然在試驗方法標準中推薦了優先選用的週期數☁₪,但在實際應用中☁₪,仍然存在著許多問題·↟▩•✘。 溼熱試驗週期的多少是產品長期貯存週期可靠的依據·↟▩•✘。現有認識表明☁₪,特別是在庫存中☁₪,影響腐蝕的基本的和重要的因素是庫房中的相對溼度·↟▩•✘。在相對溼度低時☁₪,隨溫度的增加☁₪,腐蝕速度增加並不快·↟▩•✘。
無論是長期貯存還是加速腐蝕試驗☁₪,另一種常見的是點狀基體腐蝕·↟▩•✘。大多數是由於浸漆╃·、包裝生產過程中的磕碰╃·、熔洞過程中的“夾雜”(大多數為夾鐵)╃·、衝壓過程中由於磕碰╃·、劃傷造成的“夾灰”☁₪,而在表面處理前未能發現修復的表面·↟▩•✘。因而點狀鏽蝕也是難杜絕的一種腐蝕源·↟▩•✘。交變溼熱試驗中降溫階段的呼吸作用☁₪,對某些型別的樣品來說是較為明顯的☁₪,因此☁₪,在試驗方法中特別強調了降溫速度和溼度的問題·↟▩•✘。交變溼熱中較大的溫度變化幅度╃·、降溫時較高的相對溼度以及高溼持續作用時間長☁₪,會加劇絕緣受潮·↟▩•✘。
五╃·、溼熱試驗的意義
 恆定溼熱透過先升溫再升溼(先降溼再降溫)的方法避免產生凝露☁₪,主要是透過高溫高溼環境下樣品對水汽吸附╃·、吸收和擴散等作用☁₪,造成產品失效·↟▩•✘。
 交變溼熱則是在高溼條件下☁₪,利用溫度迴圈引起的凝露和乾燥的交替過程☁₪,使進入樣品內部的水汽產生呼吸作用☁₪,從而使腐蝕過程加速·↟▩•✘。
 六╃·、溼熱試驗中斷處理
 1╃·、恆定溼熱試驗
測試過程中遇到突然停電等特殊原因造成試驗被迫中斷的情況時☁₪,建議按照以下方式操作✘│✘•:
1)如果在中斷過程中箱內環境條件沒有超過允許的誤差範圍☁₪,此時中斷的時間應作為總試驗時間的一部分(一般為瞬間斷電後及時通電恢復箱內環境);
2)當中斷過程期間試驗條件低於允許誤差下限☁₪,那麼應重新達到要求的試驗環境☁₪,並剔除誤差範圍以外的測試時間☁₪,一直進行到完成規定的試驗時間;
3)如果出現過試驗的情況☁₪,建議停止試驗☁₪,重新用新的樣品進行試驗☁₪,若經過相關技術人員的判定☁₪,認為超過要求的試驗條件不會直接造成試驗樣品特性的破壞☁₪,或者該樣品為可修復的產品☁₪,那麼可以按照第二條處理☁₪,如果在以後的試驗中出現樣品失效☁₪,那麼應該認為該項試驗結果無效·↟▩•✘。
 2╃·、交變溼熱(耐溼試驗)試驗方法
 1)裝置級溼熱試驗
測試過程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗中斷時☁₪,建議按照以下方式操作✘│✘•:
 ①如果在中斷過程中箱內環境條件沒有超過允許的誤差範圍☁₪,此時中斷的時間應作為總試驗時間的一部分;
 ②當中斷過程中箱內環境條件低於允許誤差下*☁₪,那麼應該從中斷前後一個有效迴圈的結束點重新開始繼續試驗(即中斷點所在的迴圈無效);
③如果出現過試驗的情況☁₪,建議停止試驗☁₪,重新用新的樣品進行試驗☁₪,若經過相關技術人員的判定☁₪,認為超過要求的試驗條件不會直接造成試驗樣品特性的破壞☁₪,或者該樣品為可修復的產品☁₪,那麼可以將箱內環境恢復至要求環境條件並繼續試驗☁₪,如果在以後的試驗中出現樣品失效☁₪,那麼應該認為該項試驗結果無效·↟▩•✘。
 2).器件級溼熱試驗
測試過程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗中斷時☁₪,在完成規定迴圈次數之前(不包括後一次迴圈)☁₪,如發生了不多於一次的意外試驗中段☁₪,可重做該迴圈·↟▩•✘。若在後一次迴圈期間出現意外的試驗中段☁₪,除要求重做該迴圈外還要求再進行一次無中斷的迴圈·↟▩•✘。任何中斷超過 24 h 都要求從頭至尾重做試驗·↟▩•✘。
 七╃·、溼熱試驗有效工作空間的確定
溼熱試驗,包括恆定溼熱試驗╃·、交變溼熱試驗╃·、溫度/溼度組合迴圈試驗·↟▩•✘。
 GB/T 2423.3恆定溼熱試驗☁₪,規定溫度容差為士2℃·↟▩•✘。
GB/T2423.9Cb恆定溼熱試驗4個溫度等級規定的溫度容差為士2℃╃·、相對溼度容差為士3%·↟▩•✘。
   GB/T 2423.4交變溼熱試驗所規定的上限溫度時✘│✘•:溫度容差為士2%☁₪,相對溼度容差為士3%;下限溫度時溫度容差為士3℃;相對溼度要求95%·↟▩•✘。
   GB/T 2423.34ZD溫度/溼度組合迴圈試驗中潮溼暴露迴圈的上限溫度時☁₪,溫度容差為士2℃☁₪,相對溼度容差為土3%·↟▩•✘。相對溼度是一個與溫度有關的引數☁₪,箱內溫度不同☁₪,相對溼度也不同☁₪,相對溼度差別大小還與它的加溼方式╃·、風速╃·、控制精度等有關·↟▩•✘。加溼方式和空氣流通速度一般是固定的☁₪,控制精度也只能透過良好的維護╃·、保養和正確的操作程式加以保證·↟▩•✘。它的有效工作空間一般要比高溫試驗的有效工作空間小一些☁₪,因為只有小的溫差和小的溫度波動才能保證相對溼度的差別保持在較小的數值上·↟▩•✘。
    GB/T 2423.3指出✘│✘•:為使本標準規定的相對溼度容差保持在要求的範圍內☁₪,工作空間內任何兩點的溫差☁₪,在任一瞬時都不應大於1℃☁₪,短期的溫度波動也必需保持在較小的範圍內·↟▩•✘。確定各種溼熱試驗有效空間☁₪,也必需透過相對溼度的測量加以判斷·↟▩•✘。以確保在進行各種溼熱試驗時☁₪,被試樣品始終保持在規定容差範圍內·↟▩•✘。

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