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技术文章
试验B:干热——IEC 60068-2-2 2007

IEC 60068-2-2 2007.pdf

一、标准概述

IEC 60068-2-2:2007是国际电工委员会发布的环境试验基础标准之一,规定了电工电子产品在干热环境下的试验方法。该标准用于评价产品在干热条件下因材料软化、膨胀、老化、润滑失效、电子元器件性能漂移等引发的性能变化、结构完整性和功能可靠性。干热环境是电工电子产品在热带地区、夏季露天暴晒、发动机舱附近、密闭舱室等场景中必然面临的环境因素。干热会导致材料力学性能下降、电气绝缘老化、密封件失效、润滑剂变质、电子元件参数漂移等问题。

二、适用范围

IEC 60068-2-2:2007适用于各类电工电子产品在干热环境下的适应性验证,主要包括:

●  电子元器件:电阻、电容、电感、半导体器件、集成电路等

●  电子设备:通信设备、计算机、仪器仪表、控制设备等

●  电工产品:电机、电器、电缆、开关、连接器等

●  含橡胶与塑料件的产品:密封件、外壳、线缆护套等

●  含润滑剂的产品:轴承、齿轮、传动机构等

●  发热量大的产品:电源、功率器件、变压器等

该标准既适用于散热试样,也适用于非散热试样,两者的温度控制策略不同。

三、试验条件与所需仪器

试验条件

试验名称:干热试验,代号为试验B。

试验分类:

●  试验Ba:试样在不通电状态下放入高温箱,温度快速变化

●  试验Bb:试样在不通电状态下放入高温箱,温度缓慢变化

●  试验Bc:试样在通电发热状态下放入高温箱,温度缓慢变化

●  试验Bd:针对特定散热试样的高温试验

温度条件:

●  根据产品实际使用环境确定试验温度

●  常用试验温度:+40℃、+55℃、+70℃、+85℃、+100℃、+125℃、+155℃、+175℃、+200℃等

●  具体温度值按产品规范或实际使用剖面选取

●  温度容差:一般±2℃,±2%

温度变化速率:

●  试验Ba:放入已预热的高温箱,温度变化速率较快

●  试验Bb/Bc/Bd:以不超过1℃/min的速率升温

●  具体速率按试验类型和产品规范确定

持续时间:

●  按产品规范确定,通常为2h、16h、24h、48h、96h、168h等

●  标准推荐典型持续时间:2h、16h、24h、48h、96h、168h

●  具体持续时间按产品规范或实际使用剖面选取

温度稳定判据:

●  试样最热点温度在规定时间内变化不超过2℃

●  试样最热点温度在规定时间内变化不超过2℃

●  具体判据按产品规范确定

所需仪器

●  高温试验箱:用于提供规定的高温环境,要求温度均匀性好、温控精度高,能在整个试验周期内稳定维持设定温度。箱体需具备强迫空气循环功能,确保温度均匀。容积需能容纳试样及测试工装,试样与箱壁间距≥15cm,箱体与试样体积比≥5:1。

●  温度控制系统:包括加热器、温度传感器、控制器,用于精确控制箱内温度,升降温速率可控。

●  温度传感器:热电偶或RTD,用于监测试样表面温度和箱内温度,精度一般±1℃。散热试样测表面最热点,非散热试样测内部最热点。

●  数据采集与记录系统:同时记录温度、时间等参数,生成完整试验报告,满足可追溯性要求。

●  功能检测设备:用于在高温条件下对试样进行电气、机械性能检测,需能在高温环境下正常工作。

●  必要的辅助工装:包括耐高温夹具、隔热垫片、导线高温防护套等,确保试样在高温环境下固定可靠且不受额外损伤。

四、试验过程与要求

试验目的

验证电工电子产品在干热环境下能否保持结构完好性和功能正常性,暴露因材料软化、膨胀、老化、润滑失效、电子元器件性能漂移等引发的缺陷。

试验设备

●  高温试验箱

●  温度控制系统

●  温度测量监控系统

●  数据采集与记录系统

●  功能检测设备

●  专用夹具与工装

试验过程

●  初始检测:在标准大气条件下进行外观、电气、机械性能全项检测,记录基准值。

●  试样安装:将试样按实际安装方式固定在试验箱内,连接测试线缆和传感器。确保夹具不影响温度场,导线耐高温。

●  升温

   试验Ba:试样放入已预热至规定温度的高温箱

   试验Bb/Bc/Bd:以不超过1℃/min的速率将箱内温度升至规定值

●  温度稳定与保持:温度达到规定值后,保持规定时间。期间按产品规范进行功能检测,记录试样性能变化。温度稳定判据:试样最热点温度在规定时间内变化不超过2℃。

●  功能检测:在高温保持期间,按产品规范规定的时间节点进行功能检测。散热试样通常不进行功能检测,非散热试样可进行功能检测。

●  降温:试验结束后,以不超过1℃/min的速率将温度降至恢复温度。严禁急冷。

●  取出试样:温度降至恢复范围后,将试样从试验箱中取出。

●  恢复检测:试样在标准大气条件下恢复不少于1h,再进行全项检测并与初始值对比。

试验要求

温度容差:一般±2℃,±2%。

温度变化速率:≤1℃/min,具体按产品规范。

持续时间:按产品规范确定,典型为2h至168h。

温度稳定判据:试样最热点温度在规定时间内变化不超过2℃。

功能检测:按产品规范规定的时间节点和检测项目执行,检测线缆需耐高温。

试样数量:一般不少于3个,结果取算术平均值。

记录完整性:温度、时间、功能检测数据须全程记录。

判据明确:合格准则须在试验大纲中预先规定。

五、恢复条件

恢复步骤

停止加热:到达规定试验时间后,停止加热,让试样随箱体自然降温。

降温:以不超过1℃/min的速率将温度降至恢复温度,取5min滑动平均值。

取出试样:温度降至恢复范围后,将试样从试验箱中取出。

静置恢复:在标准大气条件下放置不少于1小时。

最终检测:恢复时间到达后立即进行外观、电气、机械性能全项检测,与初始值对比。

关键要求

●  环境条件:温度15℃~35℃,相对湿度25%~75%,气压86kPa~106kPa

●  恢复时间:≥1h,具体由产品规范规定

●  操作顺序:先停止加热,再降温,最后取出试样

●  降温速率:≤1℃/min,严禁急冷

●  检测时机:恢复结束后立即检测,不得超时搁置

六、设备要求

●  高温试验箱:强迫空气循环,温度均匀,容差±2℃或±2%,升降温≤1℃/min。散热试样测表面最热点,非散热试样测内部最热点。试样与箱壁间距≥15cm,箱体与试样体积比≥5:1。

●  温度控制系统:加热功率满足升温速率要求,温度均匀性和波动度满足标准要求。

●  测量监控系统:温度传感器精度±1℃,温度参数全程连续记录。

●  夹具安装:耐高温材料,按IEC 60068-2-47要求安装,试样刚性固定防止滑移。

●  功能检测设备:能在高温环境下正常工作,测试线缆需耐高温,不得影响箱内温度场。

结语

IEC 60068-2-2:2007是电工电子产品干热环境适应性验证的核心国际标准,其核心在于温度条件真实、升降温速率可控、温度稳定判据明确、恢复过程规范、判据明确。试验人员应重点关注温度均匀性、温度稳定判据、散热与非散热试样的区分以及数据的完整记录,确保试验结果的重复性与可比性,为电工电子产品的干热环境适应性设计和定型提供有效依据。

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