La prueba de calor húmedo es un método experimental comúnmente utilizado con cinco funciones principales:
1. Evaluar la resistencia del material a la humedad y al calor.
2. Verificar la confiabilidad de los productos electrónicos.
3. Pruebe la resistencia a la intemperie de los materiales de revestimiento.
4. Estudiar el mecanismo de envejecimiento de los materiales.
5. Evaluar la confiabilidad y calidad del producto.
Sus funciones son muy utilizadas en diferentes campos;
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1. ¿Qué es la prueba de calor húmedo?
La tecnología de prueba de calor húmedo se utiliza principalmente en:
1. Explorar el impacto del ambiente húmedo en los productos (experimentos de investigación en las etapas de desarrollo y diseño).
2. Identificar el desempeño a prueba de humedad del producto (inspección de calidad o prueba de tipo durante las etapas de desarrollo y producción).
3. Evaluar la seguridad y confiabilidad del producto cuando se utiliza en un ambiente húmedo (prueba de seguridad o confiabilidad).
Los principales indicadores determinados después de la prueba son generalmente para verificar las propiedades eléctricas y mecánicas del producto, así como para verificar la corrosión de algunas muestras.
Generalmente existen tres tipos de pruebas de calor húmedo. Entre ellos, la prueba de calor húmedo constante es principalmente adecuada para productos eléctricos y electrónicos en general. El nivel de severidad del estrés es bajo y los requisitos del equipo de prueba no son altos.
La prueba de alternancia de calor y humedad es adecuada para productos con entornos hostiles y complejos. La prueba de humedad y calor en los estándares militares es en realidad alternancia de calor y humedad, y es adecuada para productos militares o productos de comunicación en entornos complejos o que puedan usarse en dichos entornos. La prueba de calor húmedo alterno o prueba de calor húmedo tiene requisitos más estrictos en cuanto a temperatura, humedad, duración y ciclo que la prueba de calor húmedo constante, y la prueba de calor húmedo estándar militar es aún más estricta. Por lo tanto, si un producto ha sido sometido a calor húmedo alterno o a la prueba de calor húmedo requerida por los estándares militares, no es necesario realizar una prueba de calor húmedo constante. Generalmente, para productos o equipos militares importantes y críticos, no se seleccionarán pruebas de humedad y calor constantes al formular planes de pruebas de confiabilidad o redactar esquemas de pruebas. El orden de severidad de las tres pruebas de calor húmedo, de menor a mayor, es "calor húmedo constante", menor que "calor húmedo alterno", menor que "calor húmedo (estándar militar)". Cabe señalar que la severidad no significa que más proyectos sean mejores.
2. Fenómenos físicos de las condiciones de prueba de calor húmedo.
En la prueba higrotérmica, la temperatura y la humedad trabajan juntas para formar algunos fenómenos físicos y humedecer la superficie o el interior de la muestra.
1. Fenómeno de adsorción:
Las moléculas de gas (moléculas de vapor de agua en la prueba higrotérmica) pueden chocar con la superficie de una sustancia sólida (muestra) cuando se mueven en el espacio. Cuando un cierto número de moléculas chocan continuamente con la superficie sólida, antes de que regrese al espacio, debe estar en la sustancia sólida (muestra). La superficie "permanece" durante un cierto período de tiempo. En este momento, la concentración de gas en la superficie es mayor que su concentración en el espacio, lo que produce condensación. Este fenómeno de "permanencia" del gas en una superficie sólida se llama adsorción. Por lo tanto, también se puede decir que la adsorción es un proceso intermedio entre la condensación del gas y la evaporación sobre una superficie sólida. Según los resultados experimentales, la cantidad de adsorción de gas está relacionada con las propiedades del material sólido, la temperatura y la presión del gas en equilibrio. Cuanto menor sea la temperatura y mayor la presión, mayor será la capacidad de adsorción. (Los estudiantes interesados pueden estudiar expresiones de relaciones funcionales)
La adsorción física es causada por la atracción de Van der Waals y la capa de adsorción es generalmente una capa de múltiples moléculas. La velocidad de adsorción es rápida, la energía requerida para la adsorción también es pequeña y generalmente se puede llevar a cabo a bajas temperaturas. En la prueba de calor húmedo, la adsorción física es el fenómeno más común.
2. Fenómeno de condensación:
La condensación es en realidad el fenómeno de adsorción de moléculas de agua en la muestra, pero se genera cuando aumenta la temperatura de prueba. Durante la etapa de calentamiento, cuando la temperatura de la superficie de la muestra es inferior a la temperatura del punto de rocío del aire circundante, el vapor de agua se condensará en líquido sobre la superficie de la muestra para formar gotas de agua. Durante la etapa de calentamiento de la prueba de calor húmedo alterno, debido a la inercia térmica de la muestra, su aumento de temperatura va por detrás de la temperatura de la cámara de prueba. Por tanto, se produce condensación en la superficie. La cantidad de condensación superficial depende de la capacidad calorífica de la muestra misma, así como de la velocidad de calentamiento y la humedad relativa durante la etapa de calentamiento. Durante la etapa de enfriamiento de la prueba de alternancia de calor y humedad, también aparecerá condensación en la pared interior de la carcasa cerrada.
3. Fenómeno de difusión:
La difusión es un fenómeno físico del movimiento molecular. En el proceso de difusión, las moléculas siempre se mueven de un lugar de alta concentración a un lugar de baja concentración. Durante la prueba higrotérmica, la velocidad a la que el vapor de agua del aire se difunde hacia materiales con concentraciones más bajas se puede expresar mediante la ley de Fick. Por lo tanto, la intrusión de humedad causada por la difusión en la prueba higrotérmica depende no sólo de la humedad absoluta y la temperatura en las condiciones de prueba, sino también del material de la muestra.
4. Fenómeno de absorción (también llamado fenómeno de circulación).
El vapor de agua ingresa al material generalmente a través de huecos. La velocidad a la que el vapor de agua pasa a través del espacio depende del tamaño del agujero. Si el tamaño de los poros es menor que el diámetro de las moléculas de agua, el vapor de agua no puede entrar. Dado que el vapor de agua se mezcla con aire en el espacio, su velocidad de entrada también está estrechamente relacionada con la proporción de mezcla de vapor de agua y aire. Cuando la proporción de vapor de agua y aire es 1:1, se toma como límite la cantidad de vapor de agua equivalente al aire saturado a 80 grados. Todo lo que esté por encima de este límite se llama presión de vapor alta y todo lo que esté por debajo de este límite se llama presión de vapor baja. Luego, el mecanismo por el que el vapor de agua ingresa a la brecha se discutirá por separado:
① Mecanismo de entrada de vapor de agua a baja presión de vapor: cuando la temperatura y la presión del vapor de agua permanecen sin cambios (equivalente a una prueba de humedad y calor constantes), el vapor de agua ingresa al espacio principalmente debido a la difusión, y su velocidad depende principalmente de la resistencia del aire en la brecha (coeficiente de permeabilidad) y el tamaño de los huecos (el tamaño de los huecos también afecta la tasa de entrada, pero no de manera significativa). Cuando la temperatura cambia (equivalente a la prueba de alternancia de calor y humedad), la diferencia de presión del vapor de agua en ambos lados del espacio fuerza el paso del aire que contiene vapor de agua. En este momento, la tasa de entrada no solo está relacionada con la resistencia y el tamaño del espacio, sino también con la diferencia de presión de vapor de agua en ambos extremos del espacio. Se puede observar que los mecanismos de acción de la prueba de humedad y calor constantes y de la prueba de humedad y calor alternantes son diferentes.
② En condiciones de alta presión de vapor, la velocidad de entrada del vapor de agua está relacionada con el diámetro del espacio. Cuando el diámetro del hueco es menor que el recorrido libre promedio de las moléculas de agua, la entrada de vapor de agua es un flujo molecular; cuando el diámetro del espacio es mayor que el recorrido libre promedio, la velocidad de entrada es un flujo viscoso. Cuando el diámetro del espacio está entre los dos anteriores, se trata de flujo de transición. Bajo alta presión de vapor, la velocidad de entrada del vapor de agua cambia con el tamaño del espacio, lo que indica que si se aumenta la temperatura para acelerar la entrada de humedad, habrá diferentes velocidades para diferentes tamaños de espacio y los múltiplos de aceleración serán diferentes. .
En resumen, la entrada de vapor de agua por absorción depende de la temperatura y presión del vapor de agua (humedad absoluta) y del material del material.
5. Respiración:
Llamamos respiración al intercambio de aire interno y externo causado por cambios de temperatura en la cavidad de la muestra cerrada. Durante la etapa de enfriamiento de la prueba de alternancia de calor y humedad, debido a la fuerte caída de temperatura, la temperatura del aire en la cavidad cerrada desciende o la condensación en la pared interior de la cavidad reducirá la presión en la cavidad, formando un fenómeno de succión y aspirando aire húmedo del exterior. Por lo tanto, la cantidad de volumen corriente inhalado durante la fase de enfriamiento de la respiración está relacionada con la tasa de cambio de temperatura y la humedad absoluta. Este fenómeno de respiración no solo ocurre cuando la temperatura de prueba alterna, sino que también ocurre cuando una muestra con una carcasa cerrada, como un motor giratorio cerrado, sufre un movimiento intermitente y las bobinas de la carcasa se calientan o enfrían alternativamente. No es raro que los productos de motor utilizados en condiciones de humedad absorban la humedad debido a esta respiración y se condensen en agua para acumularse en la carcasa durante mucho tiempo.
3. Efectos del deterioro de la humedad en diferentes tipos de muestras.
Generalmente existen dos formas de humedad de la muestra: una es la humedad superficial, que generalmente es causada por la condensación y la adsorción superficial; la otra es la humedad volumétrica, que es causada por la difusión y absorción del vapor de agua. A veces, la humedad adsorbida en la superficie de la muestra alcanza un cierto nivel, lo que también acelerará el volumen de humedad. Para muestras de tipo cerrado con cavidades, aunque el interior no está expuesto directamente a condiciones de alta humedad, la respiración causada por los cambios en la temperatura de prueba hará que la humedad externa ingrese al interior a través de huecos o grietas, provocando humedad interna. Al mismo tiempo, los fenómenos de difusión y absorción también pueden permitir que la humedad entre en la carcasa cerrada a través de huecos. Además, para algunas cáscaras de materiales orgánicos, cuando la absorción de humedad causada por el fenómeno de difusión alcanza un nivel estable, la humedad puede penetrar a través de la cáscara y entrar en ella. El efecto de deterioro de la muestra causado por la humedad en la superficie y el volumen se refiere a propiedades mecánicas (tamaño y resistencia) y propiedades no mecánicas (propiedades eléctricas y otras propiedades); dos cambios.
4. La relación entre las condiciones de prueba de calor húmedo y el ambiente húmedo real.
Las condiciones de temperatura y humedad de la prueba higrotérmica generalmente simulan las condiciones más raras del entorno real, y la duración del efecto es mucho más larga que la del entorno real. Por lo tanto, en términos de simulación, es más dura que las condiciones naturales y tiene un efecto de aceleración en la muestra. Según el mecanismo de humedad causado por varios fenómenos físicos discutidos anteriormente, se puede ver que los resultados de las pruebas de muestras de diferentes materiales y estructuras no son exactamente iguales. Por lo tanto, es difícil obtener un coeficiente de aceleración unificado para un método de prueba higrotérmico artificial universal. Sólo para una muestra con una propiedad específica o única, se puede determinar un coeficiente de aceleración más apropiado después del análisis y la comparación experimental. La correspondiente relación entre la clasificación de ambientes cálidos y húmedos y la severidad de la prueba es un problema que no se ha resuelto por completo desde hace muchos años. El nivel de severidad del método de prueba de calor húmedo artificial se compone de las condiciones de prueba y el número de ciclos de prueba. Las condiciones de prueba generalmente corresponden a las condiciones ambientales reales de uso de la muestra, y la selección del número de ciclos de prueba es más complicada. Por lo general, el número de ciclos de prueba se determina basándose en un análisis exhaustivo de las características de la muestra y la influencia de la humedad y el calor en su mecanismo principal. Generalmente, se puede seleccionar el número apropiado de ciclos después de comparar los resultados con los resultados de las pruebas de operación natural o de campo y descubrir la relación entre ellos. Sin embargo, hasta el momento, ni siquiera a nivel internacional, se ha desarrollado un modelo matemático de aplicación universal que exprese la relación entre las pruebas higrotérmicas artificiales y las condiciones naturales. Por lo tanto, aunque en los estándares de métodos de prueba se recomienda el número preferido de ciclos, todavía existen muchos problemas en las aplicaciones prácticas.
El período de prueba de humedad y calor es la base más confiable para el período de almacenamiento a largo plazo del producto. Los conocimientos actuales muestran que el factor básico y más importante que afecta a la corrosión, especialmente en los inventarios, es la humedad relativa en el almacén. Cuando la humedad relativa es baja, la velocidad de corrosión no aumenta rápidamente a medida que aumenta la temperatura. Siguen una relación empírica de este tipo:
En la fórmula: A——grado de oxidación
H——Humedad relativa (%)
t——Temperatura atmosférica (grados)
k——constante relacionada con el tipo de material metálico
Según esta relación, se pueden obtener los grados de corrosión de diferentes materiales metálicos en diferentes condiciones. Según esta relación, cuando la humedad relativa (H) en la atmósfera es del 65%, el grado de corrosión A=0, lo que significa que los materiales metálicos no se oxidarán en estas condiciones. Sin embargo, cuando la humedad relativa es superior al 65%, el metal se oxida y, a medida que aumentan la humedad y la temperatura, el grado de oxidación aumenta considerablemente.
Ya sea almacenamiento a largo plazo o pruebas de corrosión acelerada, otra corrosión común es la corrosión de matriz puntual. La mayoría de ellos se deben a golpes en el proceso de inmersión de pintura y embalaje, "inclusiones" en el proceso de fusión (principalmente inclusiones de hierro) e "inclusiones de polvo" causadas por golpes y rayones en el proceso de estampado. Antes del tratamiento de la superficie, no se encontró ninguna superficie de reparación. Por lo tanto, la oxidación puntual es también la fuente de corrosión más difícil de eliminar. La respiración en la etapa de enfriamiento de la prueba de calor húmedo alterno es más obvia para ciertos tipos de muestras. Por lo tanto, en el método de prueba se hace especial hincapié en las cuestiones de velocidad de enfriamiento y humedad. Los cambios de temperatura más grandes en calor húmedo alternativo, una humedad relativa más alta durante el enfriamiento y una humedad alta prolongada agravarán la humedad del aislamiento.
5. La importancia de la prueba de calor húmedo
La humedad y el calor constantes evitan la condensación elevando primero la temperatura y luego la humedad (primero deshumidificando y luego enfriando), lo que provoca principalmente fallas del producto a través de la adsorción, absorción y difusión del vapor de agua por la muestra en un ambiente de alta temperatura y alta humedad. .
El calor húmedo alternativo utiliza el proceso alternativo de condensación y secado causado por ciclos de temperatura en condiciones de alta humedad para hacer que el vapor de agua que ingresa al interior de la muestra respire, acelerando así el proceso de corrosión.
6. Interrupción del procesamiento de la prueba de calor húmedo.
1. Prueba de humedad y calor constante.
Cuando la prueba se ve obligada a interrumpirse debido a razones especiales, como un corte repentino de energía durante la prueba, se recomienda operar de la siguiente manera:
1) Si las condiciones ambientales en la caja no exceden el rango de error permitido durante la interrupción, el tiempo de interrupción debe considerarse como parte del tiempo total de prueba (generalmente, la energía se enciende a tiempo para restaurar el ambiente en la caja después un corte de energía instantáneo);
2) Cuando las condiciones de prueba son inferiores al límite inferior del error permitido durante el proceso de interrupción, se debe alcanzar nuevamente el entorno de prueba requerido y se debe eliminar el tiempo de prueba fuera del rango de error hasta que se complete el tiempo de prueba especificado;
3) Si ocurre una situación de prueba, se recomienda detener la prueba y volver a realizarla con una nueva muestra. Si el personal técnico pertinente considera que exceder las condiciones de prueba requeridas no causará daños directos a las características de la muestra de prueba, o a la muestra. Si el producto es un producto reparable, se puede procesar de acuerdo con el Artículo 2. Si el Si la muestra falla en pruebas posteriores, los resultados de la prueba se considerarán inválidos.
2. Método de prueba de alternancia de calor y humedad (prueba de resistencia a la humedad)
1) Prueba de calor húmedo a nivel del equipo
Cuando la prueba se interrumpe debido a circunstancias especiales, como un corte repentino de energía durante la prueba, se recomienda operar de la siguiente manera:
① Si las condiciones ambientales en la caja no exceden el rango de error permitido durante la interrupción, el tiempo de interrupción debe considerarse como parte del tiempo total de prueba;
② Cuando las condiciones ambientales en la caja son inferiores al límite inferior del error permitido durante la interrupción, la prueba debe reiniciarse desde el punto final del último ciclo válido antes de la interrupción (es decir, el ciclo donde se encuentra el punto de interrupción). localizado no es válido);
③ Si se ha realizado la prueba, se recomienda detenerla y volver a realizarla con una nueva muestra. Si el personal técnico pertinente considera que exceder las condiciones de prueba requeridas no causará directamente daños a las características de la muestra de prueba, o la muestra es Para productos reparables, el ambiente en la caja se puede restaurar a las condiciones ambientales requeridas y La prueba puede continuar. Si la muestra falla en pruebas posteriores, los resultados de la prueba deben considerarse inválidos.
2).Prueba de calor húmedo a nivel del dispositivo
Cuando la prueba se interrumpe debido a circunstancias especiales, como un corte repentino de energía durante la prueba, antes de completar la cantidad especificada de ciclos (excluyendo el último ciclo), si no ocurre más de una prueba intermedia inesperada, el ciclo se puede rehacer. Si se produce una interrupción de prueba inesperada durante el último ciclo, será necesario realizar un ciclo ininterrumpido además de rehacer el ciclo. Cualquier interrupción superior a 24 horas obliga a rehacer la prueba de principio a fin.
7. Determinación del espacio de trabajo efectivo para la prueba de calor húmedo.
Prueba de calor húmedo, que incluye prueba de calor húmedo constante, prueba de calor húmedo alterno y prueba de ciclo combinado de temperatura/humedad.
La prueba de calor y humedad constante GB/T 2423.3 especifica una tolerancia de temperatura de ±2 grados.
La tolerancia de temperatura especificada en los cuatro niveles de temperatura de la prueba de calor y humedad constante GB/T2423.9Cb es de ±2 grados y la tolerancia de humedad relativa es de ±3%.
En la temperatura límite superior especificada en GB/T 2423.4 prueba alterna de calor y humedad: la tolerancia de temperatura es ±2% y la tolerancia de humedad relativa es ±3%; a la temperatura límite inferior, la tolerancia de temperatura es de ±3 grados; el requisito de humedad relativa es del 95%.
En la temperatura límite superior del ciclo de exposición a la humedad en la prueba de ciclo combinado de temperatura/humedad de GB/T 2423.34ZD, la tolerancia de temperatura es de ±2 grados y la tolerancia de humedad relativa es de ±3%. La humedad relativa es un parámetro relacionado con la temperatura. Diferentes temperaturas en la caja darán lugar a diferentes humedades relativas. La diferencia en la humedad relativa también está relacionada con el método de humidificación, la velocidad del viento, la precisión del control, etc. Los métodos de humidificación y las tasas de circulación del aire generalmente son fijos, y la precisión del control sólo se puede garantizar mediante un buen mantenimiento, cuidado y procedimientos operativos correctos. Su espacio de trabajo efectivo es generalmente más pequeño que el de las pruebas de alta temperatura, porque solo pequeñas diferencias de temperatura y pequeñas fluctuaciones de temperatura pueden garantizar que la diferencia de humedad relativa se mantenga en un valor pequeño.
GB/T 2423.3 señala: Para mantener la tolerancia de humedad relativa especificada en esta norma dentro del rango requerido, la diferencia de temperatura entre dos puntos cualesquiera en el espacio de trabajo no debe ser superior a 1 grado en ningún instante, y a corto plazo Las fluctuaciones de temperatura también deben mantenerse dentro de un alcance menor. La determinación del espacio efectivo para diversas pruebas de calor y humedad también debe juzgarse midiendo la humedad relativa. Esto es para garantizar que la muestra analizada siempre permanezca dentro del rango de tolerancia especificado al realizar diversas pruebas de calor y humedad.
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