O teste de calor úmido é um método experimental comumente usado com cinco funções principais:
1. Avalie a resistência do material à umidade e ao calor
2. Verifique a confiabilidade dos produtos eletrônicos
3. Teste a resistência às intempéries dos materiais de revestimento
4. Estude o mecanismo de envelhecimento dos materiais
5. Avalie a confiabilidade e a qualidade do produto
Suas funções são amplamente utilizadas em diversos campos;
Ocâmara de teste de calor e umidade de alta e baixa temperaturaatende a todas as condições para testes de calor e umidade. Se o seu produto exigir um teste de calor e umidade e você tiver requisitos de compra para uma câmara de teste de calor e umidade, clique para saber mais! E você é muito bem-vindo para entrar em contato conosco ~
1. O que é teste de calor úmido?
A tecnologia de teste de calor úmido é usada principalmente em:
1. Explorar o impacto do ambiente húmido nos produtos (experiências de investigação nas fases de desenvolvimento e design).
2. Identifique o desempenho à prova de umidade do produto (inspeção de qualidade ou teste de tipo durante as fases de desenvolvimento e produção).
3. Avalie a segurança e confiabilidade do produto quando utilizado em ambiente úmido (teste de segurança ou confiabilidade).
Os principais indicadores determinados após o teste são geralmente para verificar as propriedades elétricas e mecânicas do produto, e também para verificar a corrosão de algumas amostras.
Geralmente existem três tipos de testes de calor úmido. Entre eles, o teste de calor úmido constante é adequado principalmente para produtos elétricos e eletrônicos em geral. O nível de severidade do estresse é baixo e os requisitos do equipamento de teste não são altos.
O teste alternado de calor e umidade é adequado para produtos com ambientes agressivos e complexos. O teste de umidade e calor nos padrões militares é, na verdade, alternância de calor e umidade e é adequado para produtos militares ou produtos de comunicação em ambientes complexos ou que possam ser usados em tais ambientes. O teste de calor úmido alternado ou calor úmido tem requisitos mais rígidos de temperatura, umidade, duração e ciclo do que o teste de calor úmido constante, e o teste de calor úmido padrão militar é ainda mais rigoroso. Portanto, se um produto tiver sido submetido a calor úmido alternado ou ao teste de calor úmido exigido pelos padrões militares, não há necessidade de realizar um teste de calor úmido constante. Geralmente, para produtos ou equipamentos militares importantes e críticos, os testes de umidade e calor constantes não serão selecionados ao formular planos de testes de confiabilidade ou escrever esboços de testes. A ordem de severidade dos três testes de calor úmido, de baixo para alto, é "calor úmido constante", menor que "calor úmido alternado", menor que "calor úmido (padrão militar)". Deve-se notar que a severidade não significa que mais projetos sejam melhores.
2. Fenômenos físicos das condições de teste de calor úmido
No teste higrotérmico, a temperatura e a umidade trabalham juntas para formar alguns fenômenos físicos e tornar úmida a superfície ou o interior da amostra.
1. Fenômeno de adsorção:
Moléculas de gás (moléculas de vapor d'água no teste higrotérmico) podem colidir com a superfície de uma substância sólida (amostra) ao se mover no espaço. Quando um certo número de moléculas colide continuamente com a superfície sólida, antes de retornar ao espaço, ela deve estar na substância sólida (amostra). A superfície “permanece” por um determinado período de tempo. Neste momento, a concentração de gás na superfície é superior à sua concentração no espaço, resultando em condensação. Este fenômeno de "permanência" do gás em uma superfície sólida é chamado de adsorção. Portanto, a adsorção também pode ser considerada um processo intermediário entre a condensação do gás e a evaporação em uma superfície sólida. De acordo com os resultados experimentais, a quantidade de adsorção do gás está relacionada às propriedades do material sólido, à temperatura e à pressão do gás em equilíbrio. Quanto menor a temperatura e maior a pressão, maior a capacidade de adsorção. (Os alunos interessados podem estudar expressões de relacionamento funcional)
A adsorção física é causada pela atração de van der Waals, e a camada de adsorção é geralmente uma camada multimolecular. A velocidade de adsorção é rápida, a energia necessária para a adsorção também é pequena e geralmente pode ser realizada em baixas temperaturas. No teste de calor úmido, a adsorção física é o fenômeno mais comum.
2. Fenômeno de condensação:
A condensação é na verdade o fenômeno de adsorção das moléculas de água na amostra, mas é gerada quando a temperatura do teste aumenta. Durante a fase de aquecimento, quando a temperatura da superfície da amostra é inferior à temperatura do ponto de orvalho do ar circundante, o vapor de água irá condensar-se em líquido na superfície da amostra para formar gotículas de água. Durante a fase de aquecimento do teste de calor úmido alternado, devido à inércia térmica da amostra, seu aumento de temperatura fica atrás da temperatura da câmara de teste. Portanto, ocorre condensação na superfície. A quantidade de condensação superficial depende da capacidade térmica da própria amostra, bem como da taxa de aquecimento e da umidade relativa durante a fase de aquecimento. Durante a fase de resfriamento do teste alternado de calor e umidade, condensação também aparecerá na parede interna do invólucro fechado.
3. Fenômeno de difusão:
A difusão é um fenômeno físico do movimento molecular. No processo de difusão, as moléculas sempre se movem de um local de alta concentração para um local de baixa concentração. Durante o teste higrotérmico, a taxa na qual o vapor d'água no ar se difunde em materiais com concentrações mais baixas pode ser expressa pela lei de Fick. Portanto, a intrusão de umidade causada pela difusão no teste higrotérmico depende não apenas da umidade absoluta e da temperatura nas condições de teste, mas também do material da amostra.
4. Fenômeno de absorção (também chamado de fenômeno de circulação).
O vapor de água entra no material geralmente através de vazios. A velocidade com que o vapor d'água passa pela abertura depende do tamanho do buraco. Se o tamanho dos poros for menor que o diâmetro das moléculas de água, o vapor d'água não poderá entrar. Como o vapor d'água se mistura com o ar no espaço, sua velocidade de entrada também está intimamente relacionada à proporção de mistura do vapor d'água e do ar. Quando a proporção entre vapor d'água e ar é de 1:1, a quantidade de vapor d'água equivalente ao ar saturado a 80 graus é considerada o limite. Qualquer coisa acima deste limite é chamada de alta pressão de vapor, e qualquer coisa abaixo deste limite é chamada de baixa pressão de vapor. Em seguida, o mecanismo de entrada do vapor de água na lacuna será discutido separadamente:
① Mecanismo de entrada de vapor de água sob baixa pressão de vapor: Quando a temperatura e a pressão de vapor de água permanecem inalteradas (equivalente a um teste de umidade e calor constante), o vapor de água entra na lacuna principalmente devido à difusão, e sua velocidade depende principalmente da resistência do ar em a lacuna (coeficiente de permeabilidade) e o tamanho dos vazios (o tamanho dos vazios também afeta a taxa de entrada, mas não significativamente). Quando a temperatura muda (equivalente ao teste alternado de calor e umidade), a diferença de pressão do vapor d'água em ambos os lados da lacuna força a passagem do ar contendo vapor d'água. Neste momento, a taxa de entrada não está apenas relacionada à resistência e ao tamanho da lacuna, mas também à diferença de pressão de vapor de água em ambas as extremidades da lacuna. Pode-se observar que os mecanismos de ação do teste de umidade e calor constante e do teste de umidade e calor alternados são diferentes.
② Sob condições de alta pressão de vapor, a velocidade de entrada do vapor d'água está relacionada ao diâmetro da lacuna. Quando o diâmetro da lacuna é menor que o caminho livre médio das moléculas de água, a entrada do vapor d'água é um fluxo molecular; quando o diâmetro da lacuna é maior que o caminho livre médio, a velocidade de entrada é um fluxo viscoso. Quando o diâmetro da lacuna está entre os dois acima, é um fluxo de transição. Sob alta pressão de vapor, a velocidade de entrada do vapor d'água muda com o tamanho da lacuna, indicando que se a temperatura for aumentada para acelerar a entrada de umidade, haverá taxas diferentes para diferentes tamanhos de lacuna, e os múltiplos de aceleração serão diferentes. .
Resumindo, a entrada de vapor d'água por absorção depende da temperatura e da pressão do vapor d'água (umidade absoluta) e do material do material.
5. Respiração:
Chamamos de respiração a troca de ar interno e externo causada pelas mudanças de temperatura na cavidade da amostra fechada. Durante a fase de resfriamento do teste alternado de calor e umidade, devido à queda brusca de temperatura, a temperatura do ar na cavidade fechada cai ou a condensação na parede interna da cavidade reduzirá a pressão na cavidade, formando um fenômeno de sucção e sugando o ar úmido de fora. Portanto, a quantidade de volume corrente inalado durante a fase de resfriamento da respiração está relacionada à taxa de mudança de temperatura e à umidade absoluta. Este fenômeno de respiração não ocorre apenas quando a temperatura de teste alterna, mas também ocorre quando uma amostra com um invólucro fechado, como um motor giratório fechado, sofre movimento intermitente e as bobinas no invólucro aquecem ou esfriam alternadamente. Não é incomum que produtos motores usados em condições úmidas absorvam a umidade devido a essa respiração e se condensem em água para se acumular na carcaça por um longo tempo.
3. Efeitos de deterioração da umidade em diferentes tipos de amostras
Geralmente existem duas formas de umidade da amostra: uma é a umidade superficial, que geralmente é causada por condensação e adsorção superficial; a outra é a umidade volumétrica, causada pela difusão e absorção do vapor d'água. Às vezes, a umidade adsorvida na superfície da amostra atinge um certo nível, o que também acelera o volume de umidade. Para amostras do tipo fechado com cavidades, embora o interior não esteja diretamente exposto a condições de alta umidade, a respiração causada pelas mudanças na temperatura do teste fará com que a umidade externa entre no interior através de fendas ou rachaduras, causando umidade interna. Ao mesmo tempo, os fenômenos de difusão e absorção também podem permitir que a umidade entre no invólucro fechado através de lacunas. Além disso, para algumas cascas de materiais orgânicos, quando a absorção de umidade causada pelo fenômeno de difusão atinge um nível estável, a umidade pode penetrar através da casca e entrar na casca. O efeito de deterioração da amostra causado pela umidade na superfície e no volume refere-se às propriedades mecânicas (tamanho e resistência) e propriedades não mecânicas (propriedades elétricas e outras propriedades); duas mudanças.
4. A relação entre as condições de teste de calor úmido e o ambiente úmido real
As condições de temperatura e umidade do teste higrotérmico geralmente simulam as condições mais raras do ambiente real, e a duração do efeito é muito maior do que no ambiente real. Portanto, em termos de simulação, é mais severo que as condições naturais e tem efeito de aceleração na amostra. De acordo com o mecanismo de umidade causado por diversos fenômenos físicos discutidos acima, pode-se observar que os resultados dos testes de amostras de diferentes materiais e estruturas não são exatamente os mesmos. Portanto, é difícil obter um coeficiente de aceleração unificado para um método de teste higrotérmico artificial universal. Somente para uma amostra com uma propriedade específica ou única, um coeficiente de aceleração mais apropriado pode ser determinado após análise e comparação experimental. A relação correspondente entre a classificação de ambientes quentes e úmidos e a severidade do teste é um problema que não foi completamente resolvido há muitos anos. O nível de severidade do método de teste de calor úmido artificial é composto pelas condições de teste e pelo número de ciclos de teste. As condições de teste geralmente correspondem às condições ambientais reais de utilização da amostra, e a seleção do número de ciclos de teste é mais complicada. Normalmente, o número de ciclos de teste é determinado com base em uma análise abrangente das características da amostra e da influência da umidade e do calor em seu mecanismo principal. Geralmente, o número apropriado de ciclos pode ser selecionado após comparar os resultados com os resultados dos testes de operação natural ou de campo e descobrir a relação entre eles. No entanto, até agora, mesmo a nível internacional, ainda não foi desenvolvido um modelo matemático universalmente aplicável para expressar a relação entre testes higrotérmicos artificiais e condições naturais. Portanto, embora o número preferido de ciclos seja recomendado nas normas dos métodos de teste, ainda existem muitos problemas nas aplicações práticas.
O período de teste de umidade e calor é a base mais confiável para o período de armazenamento a longo prazo do produto. O conhecimento atual mostra que o fator básico e mais importante que afeta a corrosão, especialmente nos estoques, é a umidade relativa no armazém. Quando a umidade relativa é baixa, a taxa de corrosão não aumenta rapidamente à medida que a temperatura aumenta. Eles seguem uma relação empírica:
Na fórmula: A —— grau de ferrugem
H —— Umidade relativa (%)
t——Temperatura atmosférica (graus)
k —— constante relacionada ao tipo de material metálico
De acordo com esta relação, os graus de corrosão de diferentes materiais metálicos sob diferentes condições podem ser obtidos. De acordo com esta relação, quando a umidade relativa (H) na atmosfera é de 65%, o grau de corrosão A=0, o que significa que os materiais metálicos não enferrujam nessas condições. No entanto, quando a umidade relativa é superior a 65%, o metal enferruja e, à medida que a umidade e a temperatura aumentam, o grau de ferrugem aumenta acentuadamente.
Quer se trate de armazenamento de longo prazo ou testes de corrosão acelerados, outro comum é a corrosão de matriz pontual. A maioria deles se deve a solavancos no processo de imersão da tinta e da embalagem, "inclusões" no processo de fusão (principalmente inclusões de ferro) e "inclusões de poeira" causadas por solavancos e arranhões no processo de estampagem. Antes do tratamento de superfície, nenhuma superfície de reparo foi encontrada. Portanto, a ferrugem pontual também é a fonte de corrosão mais difícil de eliminar. A respiração na fase de resfriamento do teste de calor úmido alternado é mais óbvia para certos tipos de amostras. Portanto, as questões de velocidade de resfriamento e umidade são particularmente enfatizadas no método de teste. Mudanças maiores de temperatura na alternância de calor úmido, maior umidade relativa durante o resfriamento e longa duração de alta umidade agravarão a umidade do isolamento.
5. A importância do teste de calor úmido
A umidade e o calor constantes evitam a condensação, primeiro aumentando a temperatura e depois aumentando a umidade (primeiro desumidificando e depois resfriando), o que causa principalmente falha do produto através da adsorção, absorção e difusão do vapor de água pela amostra em um ambiente de alta temperatura e alta umidade .
O calor úmido alternado utiliza o processo alternado de condensação e secagem causado por ciclos de temperatura sob condições de alta umidade para fazer com que o vapor de água que entra no interior da amostra respire, acelerando assim o processo de corrosão.
6. Processamento de interrupção do teste de calor úmido
1. Umidade constante e teste de calor
Quando o teste for forçado a ser interrompido devido a razões especiais, como uma queda repentina de energia durante o teste, recomenda-se operar da seguinte maneira:
1) Se as condições ambientais na caixa não excederem a faixa de erro permitida durante a interrupção, o tempo de interrupção deve ser considerado como parte do tempo total de teste (geralmente, a energia é ligada a tempo de restaurar o ambiente na caixa após uma queda instantânea de energia);
2) Quando as condições de teste são inferiores ao limite inferior do erro permitido durante o processo de interrupção, o ambiente de teste necessário deve ser alcançado novamente e o tempo de teste fora da faixa de erro deve ser eliminado até que o tempo de teste especificado seja concluído;
3) Caso ocorra uma situação de teste, recomenda-se interromper o teste e testar novamente com uma nova amostra. Se for julgado pelo pessoal técnico relevante que exceder as condições de teste exigidas não causará danos diretos às características da amostra de teste, ou da amostra. Se o produto for reparável, ele poderá ser processado de acordo com o Artigo 2. Se o amostra falhar em testes subsequentes, os resultados do teste deverão ser considerados inválidos.
2. Método de teste alternado de calor e umidade (teste de resistência à umidade)
1) Teste de calor úmido no nível do equipamento
Quando o teste for interrompido devido a circunstâncias especiais, como uma queda repentina de energia durante o teste, recomenda-se operar da seguinte maneira:
① Se as condições ambientais na caixa não excederem a faixa de erro permitida durante a interrupção, o tempo de interrupção deve ser considerado como parte do tempo total de teste;
② Quando as condições ambientais na caixa são inferiores ao limite inferior do erro permitido durante a interrupção, o teste deve ser reiniciado a partir do ponto final do último ciclo válido antes da interrupção (ou seja, o ciclo onde o ponto de interrupção é localizado é inválido);
③ Se o teste ocorreu, é recomendado interrompê-lo e testar novamente com uma nova amostra. Se for julgado pelo pessoal técnico relevante que exceder as condições de teste exigidas não causará danos diretos às características da amostra de teste, ou a amostra for Para produtos reparáveis, o ambiente na caixa pode ser restaurado às condições ambientais exigidas e o teste pode ser continuado. Se a amostra falhar nos testes subsequentes, os resultados do teste deverão ser considerados inválidos.
2).Teste de calor úmido no nível do dispositivo
Quando o teste for interrompido devido a circunstâncias especiais, como uma queda repentina de energia durante o teste, antes de completar o número especificado de ciclos (excluindo o último ciclo), se não ocorrer mais do que um teste intermediário inesperado, o ciclo poderá ser refeito. Se ocorrer uma interrupção inesperada do teste durante o último ciclo, será necessário um ciclo ininterrupto, além de refazer o ciclo. Qualquer interrupção superior a 24 horas exige refazer o teste do início ao fim.
7. Determinação do espaço de trabalho efetivo para teste de calor úmido
Teste de calor úmido, incluindo teste de calor úmido constante, teste de calor úmido alternado e teste de ciclo combinado de temperatura/umidade.
O teste constante de calor e umidade GB/T 2423.3 especifica uma tolerância de temperatura de ±2 graus.
A tolerância de temperatura especificada nos quatro níveis de temperatura do teste constante de calor e umidade GB/T2423.9Cb é de ±2 graus e a tolerância de umidade relativa é de ±3%.
Na temperatura limite superior especificada em GB/T 2423.4, teste alternado de calor e umidade: a tolerância de temperatura é de ±2% e a tolerância de umidade relativa é de ±3%; na temperatura limite inferior, a tolerância de temperatura é de ±3 graus; o requisito de umidade relativa é de 95%.
Na temperatura limite superior do ciclo de exposição à umidade no teste de ciclo combinado de temperatura/umidade de GB/T 2423.34ZD, a tolerância de temperatura é de ±2 graus e a tolerância de umidade relativa é de ±3%. A umidade relativa é um parâmetro relacionado à temperatura. Diferentes temperaturas na caixa levarão a diferentes umidades relativas. A diferença na umidade relativa também está relacionada ao método de umidificação, velocidade do vento, precisão de controle, etc. Os métodos de umidificação e taxas de circulação de ar são geralmente fixos, e a precisão do controle só pode ser garantida por meio de boa manutenção, cuidado e procedimentos operacionais corretos. Seu espaço de trabalho efetivo é geralmente menor do que o de testes de alta temperatura, porque apenas pequenas diferenças de temperatura e pequenas flutuações de temperatura podem garantir que a diferença de umidade relativa permaneça em um valor pequeno.
GB/T 2423.3 aponta: Para manter a tolerância de umidade relativa especificada nesta norma dentro da faixa exigida, a diferença de temperatura entre quaisquer dois pontos no espaço de trabalho não deve ser superior a 1 grau em qualquer instante, e a curto prazo as flutuações de temperatura também devem ser mantidas dentro de um escopo menor. A determinação do espaço efetivo para vários testes de calor e umidade também deve ser avaliada pela medição da umidade relativa. Isto é para garantir que a amostra testada permaneça sempre dentro da faixa de tolerância especificada ao realizar vários testes de calor e umidade.
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