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境中的高溫、高濕以及溫濕度循環變化條件的實驗設備。它主要用于測試產品、材料在特定溫濕度環境下的性能、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），并持續一段較長的時間。主要用于評估產品在穩態濕熱環境下的耐老化、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之間進行循環變化。主要用于評估產品因溫度變化和結露而產生的熱應力、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的協同工作來精確控制箱內的溫濕度環境：

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

2. 加濕系統：

• 核心部件：鍋爐或淺槽。

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

3. 制冷系統：

• 核心部件：壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置。

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

4. 除濕系統：

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

5. 控制系統：

• 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，系統通過傳感器實時監測箱內環境，并自動調節加熱、加濕、制冷等系統，以確保精確度和穩定性。

三、 主要技術參數與規格

在選擇或了解一臺試驗箱時，需要關注以下關鍵參數：

• 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）

• 溫度均勻度：±2.0℃（箱內各點溫度的一致性）

• 濕度波動度：±2.5% RH

• 濕度均勻度：±3.0% RH

• 內箱尺寸：根據測試樣品的大小和數量確定（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。

四、 主要組成部分

一臺完整的試驗箱通常包括：

1. 箱體：內膽采用不銹鋼（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. 循環風系統：長軸電機驅動離心風扇，保證箱內溫濕度的均勻性。

5. 水路系統：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品環境適應性的行業：

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

• 汽車工業：汽車燈具、儀表、線束、連接器在冷熱交替和潮濕環境下的可靠性。

• 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）。

• 醫藥、食品、化妝品：包裝材料的密封性、產品在儲存和運輸過程中的穩定性測試。

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。

3. 參數設置：在控制器上設定所需的試驗程序（溫濕度值、持續時間、循環次數等）。

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：記錄試驗數據，并定期對設備進行清潔和維護。

重要注意事項：

• 安全第一：設備運行時箱內高溫高濕，禁止打開箱門。

• 規范用電：確保電源電壓穩定，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。

• 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：濕熱循環試驗

• IEC 60068-2-78：穩態濕熱試驗

• GB/T 2423.3：恒定濕熱試驗

• GB/T 2423.4：交變濕熱試驗

• MIL-STD-810：環境工程考慮和實驗室試驗

總結：恒定濕熱交變試驗箱是現代工業產品研發和質量控制中的關鍵設備。它通過精確模擬嚴苛的溫濕度環境，幫助工程師在短時間內發現產品的潛在缺陷，評估其壽命和可靠性，從而提升產品質量和市場競爭力。