April 27, 2022
Giới thiệu
Bài viết này chứa mọi thứ bạn cần biết về các buồng nhiệt độ.
- Buồng nhiệt độ là gì.
- Cách hoạt động của buồng nhiệt độ
- Các ngành công nghiệp sử dụng buồng nhiệt độ
- Các bài thử nghiệm được tiến hành trong một buồng nhiệt độ
1. Buồng nhiệt độ là gì
Buồng nhiệt độ là một buồng môi trường được kiểm soát có khả năng tạo ra các điều kiện mà một sản phẩm sẽ gặp phải trong quá trình sử dụng. Các công cụ kỹ thuật được kiểm soát này có thể tạo ra các loại nguy cơ, cách sử dụng và không khí mà một sản phẩm có thể chịu đựng. Để xác định tuổi thọ của sản phẩm, các buồng nhiệt độ có thể tạo ra các điều kiện mô phỏng tuổi thọ sử dụng của sản phẩm bằng cách làm thiết bị giảm vòng đời nhanh chóng.
Buồng nhiệt độ cung cấp cho các công ty cơ hội để kiểm tra xem sản phẩm sẽ phản ứng như thế nào khi trải qua những điều kiện bất lợi nhất. Khả năng thực hiện và tạo ra những tình huống này có thể giúp bạn không giới thiệu một sản phẩm vào thị trường mà không thể đáp ứng được kỳ vọng của khách hàng.
2. Cách hoạt động của buồng nhiệt độ
Có nhiều phương pháp khác nhau với mục đích tạo ra các mức nhiệt khác nhau để mô phỏng các bầu khí quyển khác nhau được sử dụng trong các buồng môi trường. Nhiều nhà sản xuất đưa ra một số phương pháp để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Các buồng nhiệt độ kiểm tra các tác động kéo dài của các dải nhiệt độ khác nhau để kiểm tra các thông số chất lượng của một sản phẩm hoặc một bộ phận. Chúng giúp xác định hành vi của vật liệu được thử nghiệm trong các điều kiện khắc nghiệt liên quan đến việc thay đổi nhiệt độ liên quan đến sự thay đổi của độ ẩm. Các bài kiểm tra có thể là tĩnh theo thời gian hoặc động để tạo ra và gây ra lỗi.
Buồng nhiệt độ, hoặc buồng thử nghiệm môi trường, thực hiện các thử nghiệm nhiệt bằng cách sử dụng đối lưu không khí cưỡng bức. Theo nhiều cách, chúng hoạt động giống như một cái lò nướng. Yêu cầu chính của chúng là luồng không khí, được cung cấp bởi quạt và động cơ để luân chuyển không khí trong buồng thử nghiệm.
Có ba loại phương pháp kiểm tra nhiệt, đó là tuần hoàn, đốt cháy và sốc nhiệt. Mỗi bài kiểm tra đánh giá độ bền của một bộ phận ở nhiệt độ khắc nghiệt:
Tuần hoàn nhiệt
Tuần hoàn nhiệt là một thử nghiệm có kiểm soát trong đó buồng thay đổi giữa các nhiệt độ cao nhất. Tốc độ thay đổi được điều chỉnh để hạn chế lượng ứng suất nhiệt và đảm bảo rằng bộ phận đạt được nhiệt độ yêu cầu. Những khoảng thời gian tạm dừng này được gọi là ngâm nước. Cần hết sức cẩn thận để kiểm soát tốc độ thay đổi sao cho nhiệt độ không nhanh chóng đạt đến nhiệt độ vượt quá mức mà một bộ phận có thể chịu được.
Đốt cháy
Thử nghiệm đốt cháy là nhiệt độ cài đặt được duy trì trong một khoảng thời gian dài. Mục đích của thử nghiệm là xác định khả năng của một bộ phận để thực hiện trong các điều kiện của một môi trường cụ thể. Thử nghiệm có kiểm soát nhiệt độ chính xác với các phép đo công suất và độ tin cậy đặc biệt. Mục đích là để đảm bảo hiệu suất của các thành phần trước khi chúng được xuất xưởng.
Có rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng thử nghiệm đốt cháy, từ các nhà sản xuất chất bán dẫn đến thử nghiệm cho các thiết bị tiêu dùng và phần cứng quân sự. Mối quan tâm chính của thử nghiệm là đảm bảo an toàn và độ tin cậy của sản phẩm.
Sốc nhiệt
Mặc dù thử nghiệm sốc nhiệt có vẻ tương tự như tuần hoàn, sự khác biệt cơ bản là lượng thời gian dành cho mỗi cấp độ thử nghiệm. Khả năng của một sản phẩm để chịu được những thay đổi nghiêm trọng về nhiệt độ là một thuộc tính cần thiết mà các sản phẩm phải có vì chúng có thể chịu nhiều nhiệt độ trong quá trình sử dụng.
Thử nghiệm sốc nhiệt là hình thức kiểm tra nhiệt độ khắc nghiệt nhất. Tốc độ thay đổi cao giữa các độ dốc nhiệt độ là khoảng 30 ° C mỗi phút hoặc nhanh hơn. Nó được sử dụng để kiểm tra đóng gói, linh kiện máy bay, thiết bị quân sự và một số thiết bị điện tử.
Có ba dạng buồng sốc nhiệt, những dạng này được phân loại dựa vào số vùng mà chúng có. Phiên bản hai vùng luân chuyển các bộ phận giữa các nhiệt độ khác nhau. Ở phiên bản công suất kép hai vùng, có hai vùng nóng và một vùng lạnh được sử dụng liên tục. Phiên bản ba vùng có một vùng nóng và lạnh với một vùng nhiệt độ môi trường xung quanh.
3. Các ngành công nghiệp sử dụng buồng nhiệt độ
Cao su
Một trong những thử nghiệm quan trọng của cao su là ở nhiệt độ thấp trong khí hậu lạnh. Thử nghiệm thu hồi nhiệt độ đánh giá các đặc tính đàn hồi của cao su ở nhiệt độ cực thấp. Cao su được kéo dãn và đông cứng sau đó giá trị thu hồi của nó được tính toán. Quá trình làm lạnh được thực hiện bằng nitơ lỏng.
Trong số năm loại cao su, nói chung, hiệu suất cao, chịu dầu và nhiệt độ cao và thấp, chỉ ba trong số đó phù hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ khắc nghiệt.
Để đảm bảo rằng vật liệu sẽ hoạt động tốt ở các điều kiện khắc nghiệt, nhiều sự kết hợp khác nhau của vật liệu cao su được thực hiện qua một loạt các thử nghiệm nhiệt độ khác nhau. Mặc dù cao su là một vật liệu đàn hồi và mạnh mẽ, nó dễ bị suy thoái do điều kiện khí quyển.
Dược phẩm
Các sản phẩm dược phẩm có thể bị hư hỏng nghiêm trọng khi tiếp xúc với nhiệt độ không chính xác, làm giảm các đặc tính của chúng. Sự phân hủy có thể xảy ra, làm giảm đáng kể hiệu quả của thuốc. Điều này dẫn đến thuốc bị hỏng không thể thực hiện như dự định.
Để xác định phạm vi nhiệt độ mà các sản phẩm dược phẩm có thể chịu đựng, chúng được thực hiện qua một loạt các thử nghiệm buồng nhiệt độ để thiết lập dữ liệu cơ bản và cảnh báo. Trong một số trường hợp, sản phẩm có thể được yêu cầu giữ ở nhiệt độ ổn định trong quá trình vận chuyển, sử dụng và bảo quản.
Ô tô
Việc sử dụng các linh kiện điện tử đang gia tăng nhanh chóng khi nhu cầu về an toàn, hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và độ bền ngày càng cao. Điện tử ô tô bao gồm chất bán dẫn, cảm biến và nhiều hệ thống con khác nhau. Những chiếc ô tô hiện đại có tới 50 cảm biến, công tắc và các dạng điều khiển điện tử khác.
Để đảm bảo hiệu suất của các linh kiện điện tử này, chúng được thử nghiệm trong các buồng nhiệt độ với sự thay đổi nhiệt độ từ -80 ° C đến 225 ° C hoặc cao hơn. Các điều kiện này có thể được tạo ra trong một buồng dạng để bàn hoặc một buồng “drive-in” để kiểm tra độ bền của tất cả các bộ phận cùng một lúc.
Điện tử
Các buồng nhiệt độ cho ngành công nghiệp điện tử được thiết kế để kiểm tra IC, bảng mạch, chất bán dẫn, bộ chuyển đổi, ổ đĩa và bộ nguồn. Các buồng thử nghiệm để thử nghiệm thiết bị điện tử được thiết kế để mô phỏng nhiều điều kiện khí quyển và khí hậu khác nhau.
Thị trường điện tử đang thay đổi nhanh chóng và đòi hỏi phản ứng ngay lập tức. Các buồng nhiệt độ cung cấp dữ liệu tức thì về độ bền và tuổi thọ của một bộ phận. Dữ liệu tích lũy xác định độ tin cậy và tính khả thi của sản phẩm trước khi đưa ra thị trường.
Y tế
Ngành y tế có những quy định rất nghiêm ngặt về sản xuất, vận chuyển và thiết kế các sản phẩm của mình. Những yêu cầu này được quy định bởi chính quyền quốc gia và địa phương để bảo vệ công chúng.
Các tiêu chuẩn cho các sản phẩm y tế cũng được áp dụng cho các thiết bị được sử dụng để kiểm tra chúng. Về vấn đề này, Cơ quan Quản lý Dược phẩm Liên bang (FDA) và các cơ quan khác đã công bố các thông số kỹ thuật về cách các sản phẩm y tế sẽ được kiểm tra.
Việc kiểm tra thiết bị y tế liên quan đến việc bảo vệ chống lại các chất gây ô nhiễm, đòi hỏi phải kiểm tra bao bì. Mối quan tâm tiếp theo là thời hạn sử dụng và một thiết bị có thể được bảo quản trong bao lâu trước khi cần phải thay thế.
Quân đội
Trọng tâm chính của việc thử nghiệm các thiết bị quân sự là chúng sẽ phản ứng như thế nào với những điều kiện khắc nghiệt nhất. Các thử nghiệm khác nhau có thể xác định cách một sản phẩm sẽ phản ứng và thời gian tồn tại của sản phẩm. Đây là những yếu tố quan trọng đối với những người lính phục vụ trong điều kiện khắc nghiệt nhất.
Các nhà sản xuất bán sản phẩm cho quân đội được hướng dẫn bởi đặc điểm kỹ thuật của MIL-STDs (tiêu chuẩn quân sự) cho các sản phẩm hàng không và ô tô. Các thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn MIL-STD chỉ định rõ ràng dải nhiệt độ mà thiết bị phải đáp ứng để có thể chấp nhận được.
Viễn thông
Có các hướng dẫn rất cụ thể để kiểm tra các sản phẩm dành cho ngành viễn thông, tuân theo các yêu cầu kiểm tra của Telcordia. Telcordia đã phát triển các tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong ngành viễn thông với các danh mục cụ thể cho các loại thiết bị viễn thông khác nhau và chuyên biệt.
Các loại sản phẩm được thử nghiệm cho ngành viễn thông bao gồm điện thoại di động, thiết bị chuyển mạch, đầu nối, sợi quang, bộ bảo vệ đường dây và giao diện mạng. Cũng như các linh kiện điện tử, nhu cầu về các sản phẩm viễn thông đang tăng nhanh, đòi hỏi các công ty phải kiểm tra kỹ lưỡng sản phẩm của họ để đáp ứng các yêu cầu của công chúng và các cơ quan quản lý.
Ngành công nghiệp viễn thông kiểm tra các sản phẩm của mình để đáp ứng các thông số kỹ thuật của Telcordia, được thiết kế để thiết lập chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm thông qua việc tạo ra các điều kiện mà sản phẩm sẽ chịu đựng cũng như các điều kiện vận chuyển và bảo quản. Các thông số kỹ thuật của Telcordia yêu cầu thử nghiệm ở nhiệt độ thấp tới -40 ° C.
Nhựa
Có một số yếu tố được kiểm tra khi kiểm tra các yếu tố thời tiết của chất dẻo. Khi phát triển một thử nghiệm, các nhà nghiên cứu xem xét loại polyme, màu sắc của nó và bất kỳ dạng phụ gia nào. Các điều kiện khí hậu khác nhau được mô phỏng bao gồm điều kiện sa mạc và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
Các loại thử nghiệm nhựa thường được thiết kế cho mục đích sử dụng cụ thể của sản phẩm, bao gồm nhựa tổng hợp được sử dụng để làm sàn, vách vinyl và các bộ phận nhựa sử dụng cho ô tô. Người ta nhận thấy rằng nhiệt độ của nhựa ảnh hưởng đến tốc độ biến đổi hóa học cũng như hình dáng và tính chất vật lý của nó.
Bằng cách cho chất dẻo tiếp xúc với sự thay đổi của nhiệt độ, có thể xác định được tốc độ phân hủy và tuổi thọ sử dụng của chúng. Mặc dù thử nghiệm ngoài trời đã được sử dụng trong quá khứ để xác định độ ổn định của nhựa, ngày càng có nhiều nhà sản xuất chuyển sang các buồng nhiệt độ cung cấp dữ liệu chính xác hơn và mất ít thời gian hơn.
