IEC 60068-2-1 là phần thử nghiệm lạnh trong bộ tiêu chuẩn IEC 60068. Tiêu chuẩn này định nghĩa các quy trình thử nghiệm nhiệt độ thấp được sử dụng để đánh giá hiệu suất, độ tin cậy và tính ổn định chức năng của linh kiện, thiết bị và vật liệu trong điều kiện lạnh — dù sản phẩm được lưu kho, vận chuyển hay vận hành ở nhiệt độ thấp.
Thử nghiệm xác định điều gì
Thử nghiệm xác định liệu sản phẩm có thể vận hành, chịu đựng hoặc lưu kho ở nhiệt độ thấp mà không bị suy giảm hay hư hỏng. Thử nghiệm được áp dụng cho điện tử ô tô (ECU, cảm biến, hệ thống pin), hệ thống hàng không vũ trụ và quốc phòng, cụm bán dẫn và PCB, hệ thống điều khiển công nghiệp, và thiết bị tiêu dùng và viễn thông.
Các mục tiêu kỹ thuật là xác định nguy cơ nứt giòn ở vật liệu, đánh giá hành vi khởi động lạnh của điện tử, phát hiện hư hỏng mối hàn và ứng suất PCB, xác nhận tính ổn định của hệ thống bôi trơn và cơ khí, và mô phỏng lưu kho và vận chuyển ở vùng khí hậu lạnh.
Hai phương pháp thử nghiệm
IEC 60068-2-1 định nghĩa hai phương pháp chính.
Thử nghiệm Ab – lạnh cho mẫu không tỏa nhiệt. Mẫu được đặt trong buồng ở điều kiện môi trường, nhiệt độ giảm dần đến mức quy định, và mẫu không được cấp nguồn. Thời gian duy trì thường từ 16 h đến 72 h tùy theo yêu cầu.
Thử nghiệm Ad – lạnh cho mẫu tỏa nhiệt. Mẫu được cấp nguồn trong quá trình phơi nhiệt độ, đánh giá điều kiện vận hành thực tế dưới ứng suất lạnh và yêu cầu bù nhiệt ổn định trong hệ thống điều khiển buồng thử.
Quy trình tổng quát
- Tiền điều hòa ở khí quyển tiêu chuẩn (23 °C / 50 % RH).
- Đặt vào buồng lạnh.
- Giảm nhiệt độ theo quy định.
- Giai đoạn ổn định.
- Thời gian phơi nhiệt.
- Phục hồi ở điều kiện bình thường.
- Kiểm tra chức năng.
Yêu cầu buồng thử
Để đáp ứng IEC 60068-2-1, buồng thử phải duy trì các giới hạn sau:
- Dải nhiệt độ – thường từ −70 °C đến +180 °C cấp công nghiệp; khả năng tối thiểu xuống đến −40 °C hoặc thấp hơn tùy theo ứng dụng.
- Độ đồng đều nhiệt độ – ≤ ±2,0 °C theo yêu cầu IEC điển hình; các phòng thí nghiệm tiên tiến yêu cầu ±1,0 °C hoặc tốt hơn.
- Độ ổn định nhiệt độ – ±0,5 °C đến ±1,0 °C ở trạng thái ổn định.
- Tốc độ thay đổi – làm mát có kiểm soát, không sốc trừ khi được quy định, với cấu hình tuyến tính hoặc điều khiển theo bước.
- Luồng khí – đối lưu cưỡng bức, được bố trí để tránh luồng lạnh thổi trực tiếp vào mẫu.
- Ghi dữ liệu – giám sát nhiệt độ đa kênh và đầu ra truy xuất tuân thủ IEC.
Các dạng hư hỏng trong thử nghiệm lạnh
- Nứt PCB do co nhiệt không tương thích
- Dung lượng pin giảm hoặc điện trở nội tăng
- Màn hình LCD phản hồi chậm hoặc đóng băng
- Đầu nối bong ra do vật liệu co lại
- Dầu bôi trơn đông đặc trong các cụm cơ khí
Những kết quả này được dùng làm phản hồi cho các vòng xác nhận thiết kế và cải thiện độ tin cậy.
IEC 60068-2-1 so với IEC 60068-2-14
IEC 60068-2-1 là phơi nhiệt lạnh ổn định. IEC 60068-2-14 mở rộng sang thay đổi nhiệt độ, khi sản phẩm được di chuyển giữa các mức nhiệt độ và cơ chế hư hỏng trở thành mỏi nhiệt thay vì giới hạn nhiệt độ thấp. Buồng lạnh và buồng thay đổi nhiệt độ được quy định khác nhau, vì vậy phương pháp được xác định trước.
Chọn buồng thử nào
- Thử nghiệm lạnh cơ bản ở nhiệt độ ổn định → buồng thử nhiệt độ và độ ẩm cho −70 °C đến +180 °C, với kiểm soát nhiệt độ thấp ổn định.
- Thử nghiệm lạnh cần làm mát nhanh hoặc tiền điều kiện sốc nhiệt → buồng thay đổi nhiệt độ nhanh .
- Bản thân thử nghiệm thay đổi nhiệt độ → xem tổng quan bộ tiêu chuẩn IEC 60068 .
Liên hệ với chúng tôi với nhiệt độ thấp yêu cầu, thời gian duy trì, kích thước mẫu và điều kiện vận hành hoặc không vận hành.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa Thử nghiệm Ab và Thử nghiệm Ad trong IEC 60068-2-1 là gì?
Thử nghiệm Ab áp dụng cho mẫu không tỏa nhiệt: mẫu được đặt trong buồng ở điều kiện môi trường, nhiệt độ giảm dần đến mức quy định, và mẫu không được cấp nguồn, với thời gian duy trì thường từ 16 h đến 72 h tùy theo yêu cầu. Thử nghiệm Ad áp dụng cho mẫu tỏa nhiệt được cấp nguồn trong quá trình phơi nhiệt độ, đánh giá điều kiện vận hành thực tế dưới ứng suất lạnh và yêu cầu bù nhiệt ổn định trong hệ thống điều khiển buồng thử.
IEC 60068-2-1 yêu cầu những giới hạn hiệu suất buồng thử nào?
Dải nhiệt độ thường từ −70 °C đến +180 °C cấp công nghiệp, với khả năng tối thiểu xuống đến −40 °C hoặc thấp hơn tùy theo ứng dụng. Độ đồng đều nhiệt độ ≤ ±2,0 °C theo yêu cầu IEC điển hình, với các phòng thí nghiệm tiên tiến yêu cầu ±1,0 °C hoặc tốt hơn, và độ ổn định nhiệt độ từ ±0,5 °C đến ±1,0 °C ở trạng thái ổn định. Luồng khí là đối lưu cưỡng bức được bố trí để tránh luồng lạnh thổi trực tiếp vào mẫu, với giám sát nhiệt độ đa kênh và đầu ra truy xuất tuân thủ IEC.
Quy trình thử nghiệm lạnh tổng quát diễn ra như thế nào?
Tiền điều hòa ở khí quyển tiêu chuẩn (23 °C / 50 % RH), sau đó đặt vào buồng lạnh, giảm nhiệt độ theo quy định, giai đoạn ổn định và thời gian phơi nhiệt. Phục hồi ở điều kiện bình thường tiếp theo, sau đó là kiểm tra chức năng.
IEC 60068-2-1 khác IEC 60068-2-14 như thế nào?
IEC 60068-2-1 là phơi nhiệt lạnh ổn định, trong khi IEC 60068-2-14 mở rộng sang thay đổi nhiệt độ, khi sản phẩm được di chuyển giữa các mức nhiệt độ và cơ chế hư hỏng trở thành mỏi nhiệt thay vì giới hạn nhiệt độ thấp. Buồng lạnh và buồng thay đổi nhiệt độ được quy định khác nhau, vì vậy cần xác định phương pháp trước.
Những dạng hư hỏng nào xuất hiện trong thử nghiệm lạnh?
Nứt PCB do co nhiệt không tương thích, dung lượng pin giảm hoặc điện trở nội tăng, màn hình LCD phản hồi chậm hoặc đóng băng. Đầu nối bong ra do vật liệu co lại và dầu bôi trơn đông đặc trong các cụm cơ khí cũng là những dạng điển hình. Những kết quả này được dùng làm phản hồi cho các vòng xác nhận thiết kế và cải thiện độ tin cậy.