Thử nghiệm môi trường tồn tại để trả lời một câu hỏi trước khi sản phẩm ra thị trường: liệu nó có còn hoạt động sau nhiều năm chịu nóng, lạnh, ẩm và rung động? Đối với các kỹ sư làm việc trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô, bán dẫn, pin và phát triển điện tử, câu trả lời thường được tìm kiếm thông qua các chương trình thử nghiệm tiêu chuẩn hóa. Trong số đó, IEC 60068 vẫn là một trong những nhóm tiêu chuẩn được tham chiếu rộng rãi nhất cho thử nghiệm khí hậu và cơ học.
Bài viết này giải thích IEC 60068 bao gồm những gì, các thử nghiệm độ ẩm và nhiệt độ được cấu trúc như thế nào, và cần xem xét điều gì khi chọn buồng thử độ ẩm nhiệt độ cao thấp hoặc một hệ thống liên quan.
IEC 60068 Thực Sự Bao Gồm Những Gì
IEC 60068 được xuất bản thành nhiều phần, và mỗi phần đề cập đến một loại ứng suất môi trường khác nhau. Các phần thường được trích dẫn nhất trong việc mua sắm buồng thử là:
- IEC 60068-2-1 — Thử nghiệm lạnh
- IEC 60068-2-2 — Thử nghiệm nhiệt khô
- IEC 60068-2-30 — Nhiệt ẩm, chu kỳ (chu kỳ 12 h + 12 h)
- IEC 60068-2-78 — Nhiệt ẩm, trạng thái ổn định
- IEC 60068-2-14 — Thay đổi nhiệt độ (chu kỳ nhiệt và sốc nhiệt)
- IEC 60068-2-38 — Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ/độ ẩm tổng hợp
Sự khác biệt giữa nhiệt ẩm trạng thái ổn định và nhiệt ẩm chu kỳ rất quan trọng đối với việc lựa chọn thiết bị. Thử nghiệm trạng thái ổn định giữ nhiệt độ và độ ẩm tương đối cố định trong một khoảng thời gian xác định, điều này đặt ra yêu cầu liên tục đối với độ ổn định kiểm soát độ ẩm. Thử nghiệm chu kỳ chuyển đổi giữa các điều kiện, đôi khi có giai đoạn ngưng tụ, điều này đặt ra yêu cầu đối với tốc độ chuyển đổi, thời gian phục hồi và việc ngăn ngừa ngưng tụ ngoài ý muốn trên chính buồng thử.
Một tiêu chuẩn liên quan, IEC 60068-2-38, kết hợp chu kỳ nhiệt độ với phơi nhiễm độ ẩm trong một cấu hình duy nhất. Các buồng thử dành cho công việc này cần kiểm soát phối hợp cả hai biến số thay vì các vòng điều khiển độc lập chống lại nhau.
Dải Nhiệt Độ và Độ Ẩm Trong Thực Tế
Dải làm việc phổ biến cho các buồng thử khí hậu đa dụng là khoảng -70 °C đến +180 °C, với các nền tảng mở rộng đạt -75 °C đến +200 °C. Kiểm soát độ ẩm thường trải rộng khoảng 10 %RH đến 98 %RH, mặc dù phạm vi đạt được thu hẹp ở các cực trị nhiệt độ. Đây là một ràng buộc vật lý, không phải hạn chế của nhà cung cấp: ở nhiệt độ rất thấp, hàm lượng ẩm của không khí là không đáng kể, và ở nhiệt độ cao gần 100 °C, mối quan hệ điểm sương giới hạn mức độ ẩm tương đối có thể được duy trì.
Khi xem xét bảng thông số kỹ thuật, hãy nhìn vào dải độ ẩm được nêu tại một nhiệt độ cụ thể, không phải một con số tiêu đề duy nhất. Một buồng thử được đánh giá đạt 98 %RH ở +25 °C có thể chỉ đạt 20 %RH ở +85 °C. Các cấu hình thử nghiệm yêu cầu độ ẩm cao ở nhiệt độ cao cần được xác minh cẩn thận so với phạm vi hiệu suất thực tế.
Các thông số khác đáng xem xét:
- Độ đồng đều nhiệt độ trên toàn bộ thể tích làm việc, thường được biểu thị bằng dung sai tại một điểm đặt xác định
- Độ dao động tại cảm biến điều khiển, khác với độ đồng đều
- Tốc độ gia nhiệt và giảm nhiệt, tuyến tính hoặc trung bình, và liệu chúng được chỉ định có hoặc không có tải trực tiếp
- Độ đồng đều độ ẩm và thời gian phản hồi sau khi thay đổi điểm đặt
Ghép Loại Buồng Thử Với Mục Đích Thử Nghiệm
Không phải mọi yêu cầu về nhiệt độ hoặc độ ẩm đều thuộc cùng một loại thiết bị. Bảng dưới đây ánh xạ các mục đích thử nghiệm phổ biến với các loại thiết bị.
| Mục đích thử nghiệm | Thiết bị điển hình |
|---|---|
| Nhiệt ẩm trạng thái ổn định, IEC 60068-2-78 | Buồng thử độ ẩm nhiệt độ cao thấp |
| Nhiệt ẩm chu kỳ, IEC 60068-2-30 | Buồng thử độ ẩm nhiệt độ cao thấp với các bước chuyển được lập trình |
| Chu kỳ nhiệt nhanh | Buồng thay đổi nhiệt độ nhanh |
| Sốc nhiệt cực đoan, chuyển hai vùng | Buồng sốc nhiệt |
| Kết hợp nhiệt độ, độ ẩm, rung động | Buồng tích hợp ba trục (AGREE) |
| Mô phỏng độ cao và áp suất thấp | Buồng độ cao |
| Mô phỏng môi trường không gian | Buồng chân không nhiệt |
| Thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc cao | Buồng HALT/HASS |
| Cụm lắp ráp lớn, toàn bộ xe | Buồng thử dạng phòng đi bộ |
Việc lựa chọn giữa buồng thay đổi nhiệt độ nhanh và buồng sốc nhiệt thường bị hiểu nhầm. Buồng thay đổi nhanh di chuyển không khí bên trong một không gian làm việc duy nhất; buồng sốc nhiệt di chuyển sản phẩm giữa hai vùng được điều hòa trước. Loại sau tạo ra sự chuyển đổi ở cấp độ sản phẩm dốc hơn nhiều nhưng ít kiểm soát hơn đối với hành vi lưu trú trung gian.
Đối với các chương trình kết hợp rung động với khí hậu, buồng tích hợp ba trục cho phép kích thích đồng thời và phơi nhiễm khí hậu, phản ánh điều kiện phục vụ thực tế tốt hơn so với thử nghiệm tuần tự. Thông tin chi tiết hơn về các tùy chọn cấu hình có tại /vi/projects/ .
Các Tiêu Chuẩn Ngoài IEC: Nơi Các Cấu Hình Khác Biệt
IEC 60068 không phải là khuôn khổ duy nhất. Nhiều ngành công nghiệp bổ sung thêm các yêu cầu:
- MIL-STD-810 — Cân nhắc kỹ thuật môi trường quân sự Hoa Kỳ, được áp dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ và quốc phòng
- GJB — Tiêu chuẩn quân sự quốc gia Trung Quốc, thường được ghép với các phương pháp MIL-STD
- ISO 16750 — Xe đường bộ, điều kiện môi trường cho thiết bị điện và điện tử
- JEDEC JESD22 — Độ tin cậy thiết bị bán dẫn, bao gồm độ nhạy ẩm
- ASTM và UL — Thử nghiệm an toàn vật liệu và sản phẩm với các yếu tố khí hậu
Hệ quả thực tế là một buồng thử duy nhất có thể cần đáp ứng nhiều cấu hình. Khi chỉ định thiết bị, hãy liệt kê mọi tiêu chuẩn và phương pháp bạn dự kiến chạy, sau đó xác nhận dải nhiệt độ, dải độ ẩm, tốc độ chuyển đổi và dung sai lưu trú mà mỗi tiêu chuẩn yêu cầu. Một buồng thử được thiết kế cho nhiệt ẩm trạng thái ổn định có thể không đủ cho một cấu hình chu kỳ nhanh từ một tiêu chuẩn khác.
Danh Sách Kiểm Tra Lựa Chọn
Trước khi yêu cầu báo giá, hãy thu thập những thông tin sau:
- Tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm bạn phải tuân thủ, bao gồm năm sửa đổi
- Dải nhiệt độ với biên độ vượt quá điểm đặt cao nhất và thấp nhất của bạn
- Dải độ ẩm tại mỗi nhiệt độ, không chỉ ở nhiệt độ môi trường
- Tốc độ chuyển đổi yêu cầu, và liệu nó áp dụng cho sản phẩm hay không khí
- Thời gian lưu trú và dung sai tại mỗi mức ổn định
- Mô tả tải — khối lượng, vật liệu, tản nhiệt và giá đỡ
- Thể tích buồng thử so với tải, vì tải lớn trong buồng nhỏ làm chậm phục hồi
- Yêu cầu tiện ích — điện, nước, thoát nước và khí nén
- Nhu cầu ghi dữ liệu và truy xuất nguồn gốc cho báo cáo kiểm toán hoặc chứng nhận
Đặc điểm tải cần được đặc biệt chú ý. Một thiết bị được cấp điện tản nhiệt bên trong buồng thử làm thay đổi cân bằng nhiệt, và một tải hút ẩm có thể hấp thụ hoặc giải phóng độ ẩm, gây nhiễu kiểm soát độ ẩm. Chia sẻ những chi tiết này sớm sẽ tránh bất ngờ trong quá trình chạy thử.
Tóm Tắt
IEC 60068 cung cấp một từ vựng có cấu trúc cho thử nghiệm khí hậu, nhưng chỉ tiêu chuẩn không cho bạn biết nên mua buồng thử nào. Các yếu tố quyết định là các phương pháp cụ thể bạn phải chạy, phạm vi độ ẩm và nhiệt độ tại mỗi điểm đặt, dung sai chuyển đổi và lưu trú, và bản chất của tải. Các kỹ sư lập bản đồ những yêu cầu đó trước khi đánh giá thiết bị có xu hướng có được một buồng thử hỗ trợ chương trình chứng nhận của họ thay vì hạn chế nó.
Để được hướng dẫn cụ thể theo ứng dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô, bán dẫn, pin và môi trường nghiên cứu, xem /vi/applications/ và /vi/solutions/ . Ghi chú kỹ thuật về thiết kế buồng thử và kiến trúc điều khiển được tập hợp tại /vi/tech/ , và các câu hỏi về cấu hình có thể được gửi qua /vi/contact/ .