恒定濕熱交變試驗箱

一、 概述與定義

恒定濕熱交變試驗箱是一種模擬自然環(huán)境中的高溫、高濕以及溫濕度循環(huán)變化條件的實驗設備。它主要用于測試產(chǎn)品、材料在特定溫濕度環(huán)境下的性能、可靠性及耐受性。

• 恒定濕熱：指在測試過程中，將箱內(nèi)的溫度和濕度維持在一個固定的設定值（例如：85℃, 85%RH），并持續(xù)一段較長的時間。主要用于評估產(chǎn)品在穩(wěn)態(tài)濕熱環(huán)境下的耐老化、抗腐蝕性能。

• 濕熱交變：指在測試過程中，溫度和濕度按照預設的程序曲線，在高溫高濕、低溫高濕等不同狀態(tài)之間進行循環(huán)變化。主要用于評估產(chǎn)品因溫度變化和結露而產(chǎn)生的熱應力、呼吸效應及加速老化情況。

簡單來說，它既能做“恒定"試驗，也能做“交變"試驗，因此得名。

二、 核心工作原理

該設備主要通過以下幾個系統(tǒng)的協(xié)同工作來精確控制箱內(nèi)的溫濕度環(huán)境：

1. 加熱系統(tǒng)：通常采用鎳鉻合金電加熱絲，通過空氣循環(huán)，對箱內(nèi)空氣進行加熱。

2. 加濕系統(tǒng)：

• 核心部件：鍋爐或淺槽。

• 過程：將水加熱產(chǎn)生純凈蒸汽，通過電磁閥控制，將蒸汽注入到循環(huán)氣流中，從而增加箱內(nèi)濕度。

3. 制冷系統(tǒng)：

• 核心部件：壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置。

• 過程：采用機械制冷，通常是“風冷"或“水冷"式。制冷系統(tǒng)不僅用于實現(xiàn)低溫，還在除濕和溫度控制中起到關鍵作用。

4. 除濕系統(tǒng)：

• 主要依靠制冷系統(tǒng)。當需要降低濕度時，系統(tǒng)將空氣引導至低溫的蒸發(fā)器盤管，空氣中的水蒸氣遇冷凝結成水，被排出箱外，從而實現(xiàn)除濕。

5. 控制系統(tǒng)：

• 這是試驗箱的“大腦"。采用先進的PLC或微電腦控制器，用戶可以精確設定和編程溫濕度曲線，系統(tǒng)通過傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)環(huán)境，并自動調(diào)節(jié)加熱、加濕、制冷等系統(tǒng)，以確保精確度和穩(wěn)定性。

三、 主要技術參數(shù)與規(guī)格

在選擇或了解一臺試驗箱時，需要關注以下關鍵參數(shù)：

• 溫度范圍：例如 -70℃ ~ +150℃（范圍越寬，設備能力和價格通常越高）

• 濕度范圍：通常為 20% ~ 98% RH（注意，濕度范圍與溫度相關，在極低溫度下無法實現(xiàn)高濕度）

• 升溫/降溫速率：例如 1~3℃/分鐘（線性或非線性，快速溫變箱的速率更高）

• 溫度波動度：±0.5℃（控制精度的體現(xiàn)）

• 溫度均勻度：±2.0℃（箱內(nèi)各點溫度的一致性）

• 濕度波動度：±2.5% RH

• 濕度均勻度：±3.0% RH

• 內(nèi)箱尺寸：根據(jù)測試樣品的大小和數(shù)量確定（如 100L, 225L, 800L 等）

• 編程功能：支持多段程序編程，可模擬復雜的溫濕度循環(huán)。

四、 主要組成部分

一臺完整的試驗箱通常包括：

1. 箱體：內(nèi)膽采用不銹鋼（SUS304），外殼為冷軋鋼板噴塑，中間是高性能保溫材料（如超細玻璃棉/聚氨酯發(fā)泡）。

2. 制冷壓縮機：核心動力源，常見品牌有法國泰康、德國比澤爾等。

3. 控制器與人機界面：彩色觸摸屏，操作簡便。

4. 循環(huán)風系統(tǒng)：長軸電機驅(qū)動離心風扇，保證箱內(nèi)溫濕度的均勻性。

5. 水路系統(tǒng)：包括水箱、水泵、水位傳感器等，為加濕和除濕提供水源。

6. 安全保護裝置：

• 超溫保護器

• 漏電/短路保護

• 壓縮機過載/過熱/高壓保護

• 水箱缺水保護

• 鼓風電機過熱保護

五、 主要應用領域

該設備廣泛應用于需要驗證產(chǎn)品環(huán)境適應性的行業(yè)：

• 電子電工：PCB電路板、芯片、半導體、元器件、手機、電腦等在濕熱環(huán)境下的性能衰減、金屬遷移、絕緣強度測試。

• 汽車工業(yè)：汽車燈具、儀表、線束、連接器在冷熱交替和潮濕環(huán)境下的可靠性。

• 航空航天：機載設備、材料在溫濕度條件下的性能驗證。

• 塑料橡膠：材料的老化、黃變、力學性能變化測試。

• 金屬材料：鍍層、涂層的耐腐蝕性測試（如鹽霧測試前的樣品預處理）。

• 醫(yī)藥、食品、化妝品：包裝材料的密封性、產(chǎn)品在儲存和運輸過程中的穩(wěn)定性測試。

六、 操作流程與注意事項

基本操作流程：

1. 準備工作：樣品準備（非易燃易爆、非揮發(fā)性）、設備檢查（水源、電源、接地）。

2. 樣品放置：將樣品放入工作室，確保樣品之間、樣品與箱壁之間有足夠空間，不影響空氣循環(huán)。

3. 參數(shù)設置：在控制器上設定所需的試驗程序（溫濕度值、持續(xù)時間、循環(huán)次數(shù)等）。

4. 啟動運行：確認設置無誤后啟動設備，并觀察運行是否正常。

5. 試驗結束：程序完成后自動停止。如需取出樣品，需先恢復到室溫，防止樣品表面結露或操作人員燙傷。

6. 記錄與維護：記錄試驗數(shù)據(jù)，并定期對設備進行清潔和維護。

重要注意事項：

• 安全第一：設備運行時箱內(nèi)高溫高濕，禁止打開箱門。

• 規(guī)范用電：確保電源電壓穩(wěn)定，并可靠接地。

• 用水要求：必須使用去離子水或純凈水，防止水垢堵塞管路和污染加濕系統(tǒng)。

• 定期維護：定期清潔箱體、檢查壓縮機、更換老化部件，確保設備長期穩(wěn)定運行。

七、 常見相關標準

試驗箱的設計和測試方法遵循多種國際和國家標準，例如：

• IEC 60068-2-1：低溫試驗

• IEC 60068-2-2：高溫試驗

• IEC 60068-2-30：濕熱循環(huán)試驗

• IEC 60068-2-78：穩(wěn)態(tài)濕熱試驗

• GB/T 2423.3：恒定濕熱試驗

• GB/T 2423.4：交變濕熱試驗

• MIL-STD-810：環(huán)境工程考慮和實驗室試驗

總結：恒定濕熱交變試驗箱是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制中的關鍵設備。它通過精確模擬嚴苛的溫濕度環(huán)境，幫助工程師在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在缺陷，評估其壽命和可靠性，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。