Le test de chaleur humide est une méthode expérimentale couramment utilisée avec cinq fonctions principales :
1. Évaluer la résistance du matériau à l'humidité et à la chaleur
2. Vérifier la fiabilité des produits électroniques
3. Testez la résistance aux intempéries des matériaux de revêtement
4. Étudier le mécanisme de vieillissement des matériaux
5. Évaluer la fiabilité et la qualité du produit
Ses fonctions sont largement utilisées dans différents domaines ;
Lechambre d'essai de chaleur et d'humidité à haute et basse températurerépond à toutes les conditions pour les tests de chaleur et d’humidité. Si votre produit nécessite un test de chaleur et d'humidité et que vous avez des exigences d'achat pour une chambre de test de chaleur et d'humidité, veuillez cliquer pour en savoir plus ! Et n'hésitez pas à nous contacter ~
1. Qu'est-ce que le test de chaleur humide ?
La technologie des tests de chaleur humide est principalement utilisée dans :
1. Explorer l'impact de l'environnement humide sur les produits (expérimentations de recherche en phase de développement et de conception).
2. Identifier les performances de résistance à l'humidité du produit (contrôle qualité ou test de type pendant les étapes de développement et de production).
3. Évaluer la sécurité et la fiabilité du produit lorsqu'il est utilisé dans un environnement humide (test de sécurité ou de fiabilité).
Les principaux indicateurs déterminés après l'essai visent généralement à vérifier les propriétés électriques et mécaniques du produit, mais également à vérifier la corrosion de certains échantillons.
Il existe généralement trois types de tests de chaleur humide. Parmi eux, le test de chaleur humide constante convient principalement aux produits électriques et électroniques généraux. Le niveau de sévérité des contraintes est faible et les exigences en matière d'équipement de test ne sont pas élevées.
Le test alterné de chaleur et d’humidité convient aux produits soumis à des environnements difficiles et complexes. Le test d'humidité et de chaleur dans les normes militaires consiste en fait à alterner chaleur et humidité et convient aux produits militaires ou aux produits de communication dans des environnements complexes ou pouvant être utilisés dans de tels environnements. Le test de chaleur humide alternée ou de chaleur humide a des exigences plus strictes en matière de température, d'humidité, de durée et de cycle que le test de chaleur humide constante, et le test de chaleur humide standard militaire est encore plus strict. Par conséquent, si un produit a été soumis à une chaleur humide alternée ou au test de chaleur humide requis par les normes militaires, il n’est pas nécessaire d’effectuer un test de chaleur humide constante. Généralement, pour les produits ou équipements militaires importants et critiques, les tests d'humidité et de chaleur constantes ne seront pas sélectionnés lors de la formulation des plans de tests de fiabilité ou de la rédaction des plans de tests. L'ordre de sévérité des trois tests de chaleur humide, de faible à élevé, est « chaleur humide constante », inférieure à « chaleur humide alternée », inférieure à « chaleur humide (norme militaire) ». Il convient de noter que la sévérité ne signifie pas que plus de projets sont meilleurs.
2. Phénomènes physiques des conditions d'essai de chaleur humide
Dans le test hygrothermique, la température et l'humidité travaillent ensemble pour former certains phénomènes physiques et rendre la surface ou l'intérieur de l'échantillon humide.
1. Phénomène d’adsorption :
Les molécules de gaz (molécules de vapeur d'eau dans le test hygrothermique) peuvent entrer en collision avec la surface d'une substance solide (échantillon) lors d'un déplacement dans l'espace. Lorsqu'un certain nombre de molécules entrent continuellement en collision avec la surface solide, avant de retourner dans l'espace, elles doivent se trouver dans la substance solide (échantillon). La surface « reste » pendant un certain temps. À ce moment-là, la concentration de gaz à la surface est supérieure à sa concentration dans l’espace, ce qui entraîne une condensation. Ce phénomène de « séjour » du gaz sur une surface solide est appelé adsorption. Par conséquent, l’adsorption peut également être considérée comme un processus intermédiaire entre la condensation du gaz et l’évaporation sur une surface solide. Selon les résultats expérimentaux, la quantité d’adsorption de gaz est liée aux propriétés du matériau solide, à la température et à la pression du gaz à l’équilibre. Plus la température est basse et plus la pression est élevée, plus la capacité d’adsorption est grande. (Les étudiants intéressés peuvent étudier les expressions des relations fonctionnelles)
L'adsorption physique est provoquée par l'attraction de Van der Waals et la couche d'adsorption est généralement une couche multimoléculaire. La vitesse d'adsorption est rapide, l'énergie requise pour l'adsorption est également faible et elle peut généralement être réalisée à basse température. Dans le test de chaleur humide, l’adsorption physique est le phénomène le plus courant.
2. Phénomène de condensation :
La condensation est en réalité le phénomène d’adsorption des molécules d’eau sur l’échantillon, mais elle est générée lorsque la température du test augmente. Pendant la phase de chauffage, lorsque la température de la surface de l'échantillon est inférieure à la température du point de rosée de l'air ambiant, la vapeur d'eau se condense en liquide sur la surface de l'échantillon pour former des gouttelettes d'eau. Lors de la phase de chauffage de l'essai à chaleur humide alternée, du fait de l'inertie thermique de l'échantillon, son échauffement est en retard par rapport à la température de la chambre d'essai. Il y a donc de la condensation en surface. La quantité de condensation superficielle dépend de la capacité thermique de l'échantillon lui-même, ainsi que de la vitesse de chauffage et de l'humidité relative pendant la phase de chauffage. Pendant la phase de refroidissement du test de chaleur et d'humidité alternées, de la condensation apparaîtra également sur la paroi interne de la coque fermée.
3. Phénomène de diffusion :
La diffusion est un phénomène physique de mouvement moléculaire. Au cours du processus de diffusion, les molécules se déplacent toujours d'un lieu de forte concentration vers un lieu de faible concentration. Lors du test hygrothermique, la vitesse à laquelle la vapeur d'eau présente dans l'air se diffuse dans des matériaux ayant des concentrations plus faibles peut être exprimée par la loi de Fick. Par conséquent, l’intrusion d’humidité causée par la diffusion dans le test hygrothermique dépend non seulement de l’humidité absolue et de la température dans les conditions de test, mais également du matériau de l’échantillon.
4. Phénomène d’absorption (également appelé phénomène de circulation).
La vapeur d'eau pénètre dans le matériau généralement par des vides. La vitesse à laquelle la vapeur d'eau traverse l'espace dépend de la taille du trou. Si la taille des pores est inférieure au diamètre des molécules d’eau, la vapeur d’eau ne peut pas pénétrer. Puisque la vapeur d’eau est mélangée à l’air dans l’espace, sa vitesse d’entrée est également étroitement liée au rapport de mélange de la vapeur d’eau et de l’air. Lorsque le rapport vapeur d'eau/air est de 1:1, la quantité de vapeur d'eau équivalente à l'air saturé à 80 degrés est prise comme limite. Tout ce qui dépasse cette limite est appelé pression de vapeur élevée, et tout ce qui est en dessous de cette limite est appelé pression de vapeur faible. Ensuite, le mécanisme par lequel la vapeur d’eau pénètre dans l’espace sera discuté séparément :
① Mécanisme d'entrée de vapeur d'eau sous faible pression de vapeur : lorsque la température et la pression de vapeur d'eau restent inchangées (équivalent à un test d'humidité et de chaleur constante), la vapeur d'eau pénètre dans l'espace principalement en raison de la diffusion, et sa vitesse dépend principalement de la résistance de l'air dans l'espace (coefficient de perméabilité) et la taille des vides (la taille des vides affecte également le taux d'entrée, mais pas de manière significative). Lorsque la température change (équivalent au test alterné de chaleur et d'humidité), la différence de pression de vapeur d'eau des deux côtés de l'espace force l'air contenant de la vapeur d'eau à passer. À l’heure actuelle, le taux d’entrée n’est pas seulement lié à la résistance et à la taille de l’espace, mais également à la différence de pression de vapeur d’eau aux deux extrémités de l’espace. On peut constater que les mécanismes d’action du test d’humidité et de chaleur constante et du test d’humidité et de chaleur alternés sont différents.
② Dans des conditions de pression de vapeur élevée, la vitesse d'entrée de la vapeur d'eau est liée au diamètre de l'espace. Lorsque le diamètre de l’espace est inférieur au libre parcours moyen des molécules d’eau, l’entrée de vapeur d’eau est un flux moléculaire ; lorsque le diamètre de l'espace est supérieur au libre parcours moyen, la vitesse d'entrée est un écoulement visqueux. Lorsque le diamètre de l’espace se situe entre les deux ci-dessus, il s’agit d’un écoulement de transition. Sous une pression de vapeur élevée, la vitesse d'entrée de la vapeur d'eau change avec la taille de l'espace, ce qui indique que si la température est augmentée pour accélérer l'entrée de l'humidité, il y aura différents taux pour différentes tailles d'espace, et les multiples d'accélération seront différents. .
En résumé, l’entrée de vapeur d’eau par absorption dépend de la température et de la pression de vapeur d’eau (humidité absolue) ainsi que du matériau utilisé.
5. Respiration :
Nous appelons respiration l’échange d’air interne et externe provoqué par les changements de température dans la cavité de l’échantillon fermé. Pendant la phase de refroidissement du test de chaleur et d'humidité alternées, en raison de la forte baisse de température, la température de l'air dans la cavité fermée baisse ou la condensation sur la paroi interne de la cavité réduira la pression dans la cavité, formant un phénomène d'aspiration et aspirer l'air humide de l'extérieur. Par conséquent, la quantité de volume courant inhalée pendant la phase de refroidissement de la respiration est liée au taux de changement de température et à l’humidité absolue. Ce phénomène de respiration se produit non seulement lorsque la température d'essai alterne, mais également lorsqu'un échantillon avec une coque fermée, tel qu'un moteur rotatif fermé, subit un mouvement intermittent et que les bobines de la coque chauffent ou refroidissent alternativement. Il n'est pas rare que les produits automobiles utilisés dans des conditions humides absorbent l'humidité due à cette respiration et se condensent en eau pour s'accumuler dans la coque pendant une longue période.
3. Effets de détérioration de l’humidité sur différents types d’échantillons
Il existe généralement deux formes d’humidité des échantillons : l’une est l’humidité de surface, qui est généralement causée par la condensation et l’adsorption de surface ; l’autre est l’humidité volumétrique, provoquée par la diffusion et l’absorption de la vapeur d’eau. Parfois, l’humidité adsorbée à la surface de l’échantillon atteint un certain niveau, ce qui accélère également le volume d’humidité. Pour les échantillons de type fermé comportant des cavités, bien que l'intérieur ne soit pas directement exposé à des conditions d'humidité élevée, la respiration provoquée par les changements de température d'essai fera pénétrer l'humidité externe à l'intérieur par des interstices ou des fissures, provoquant ainsi de l'humidité interne. Parallèlement, des phénomènes de diffusion et d’absorption peuvent également permettre à l’humidité de pénétrer dans la coque fermée par des interstices. De plus, pour certaines coques en matériaux organiques, lorsque l'absorption d'humidité provoquée par le phénomène de diffusion atteint un niveau stable, l'humidité peut pénétrer à travers la coque et pénétrer dans la coque. L'effet de détérioration de l'échantillon provoqué par l'humidité sur la surface et le volume fait référence aux propriétés mécaniques (taille et résistance) et aux propriétés non mécaniques (propriétés électriques et autres propriétés) ; deux changements.
4. La relation entre les conditions de test de chaleur humide et l'environnement humide réel
Les conditions de température et d'humidité du test hygrothermique simulent généralement les conditions les plus rares de l'environnement réel, et la durée de l'effet est beaucoup plus longue que celle de l'environnement réel. Par conséquent, en termes de simulation, elles sont plus dures que les conditions naturelles et ont un effet d’accélération sur l’échantillon. Selon le mécanisme d’humidité provoqué par plusieurs phénomènes physiques évoqués ci-dessus, on peut constater que les résultats des tests sur des échantillons de différents matériaux et structures ne sont pas exactement les mêmes. Par conséquent, il est difficile d’obtenir un coefficient d’accélération unifié pour une méthode universelle de test hygrothermique artificiel. Ce n'est que pour un échantillon présentant une propriété spécifique ou unique qu'un coefficient d'accélération plus approprié peut être déterminé après analyse et comparaison expérimentale. La relation correspondante entre la classification des environnements chauds et humides et la sévérité du test est un problème qui n’a pas été complètement résolu depuis de nombreuses années. Le niveau de sévérité de la méthode d’essai de chaleur humide artificielle est composé des conditions d’essai et du nombre de cycles d’essai. Les conditions de test correspondent généralement aux conditions environnementales réelles d'utilisation de l'échantillon, et le choix du nombre de cycles de test est plus compliqué. Habituellement, le nombre de cycles de test est déterminé sur la base d'une analyse complète des caractéristiques de l'échantillon et de l'influence de l'humidité et de la chaleur sur son mécanisme principal. Généralement, le nombre approprié de cycles peut être sélectionné après avoir comparé les résultats avec les résultats d'essais en fonctionnement naturel ou sur le terrain et après avoir découvert la relation entre eux. Cependant, jusqu’à présent, même au niveau international, aucun modèle mathématique universellement applicable n’a encore été développé pour exprimer la relation entre les tests hygrothermiques artificiels et les conditions naturelles. Par conséquent, bien que le nombre de cycles préféré soit recommandé dans les normes de méthodes d’essai, de nombreux problèmes subsistent dans les applications pratiques.
La période de test d'humidité et de chaleur constitue la base la plus fiable pour la période de stockage à long terme du produit. Les connaissances actuelles montrent que le facteur fondamental et le plus important affectant la corrosion, en particulier dans les stocks, est l'humidité relative dans l'entrepôt. Lorsque l’humidité relative est faible, le taux de corrosion n’augmente pas rapidement à mesure que la température augmente. Ils suivent une telle relation empirique :
Dans la formule : A——degré de rouille
H——Humidité relative (%)
t——Température atmosphérique (degré)
k——constante liée au type de matériau métallique
Selon cette relation, les degrés de corrosion de différents matériaux métalliques dans différentes conditions peuvent être obtenus. Selon cette relation, lorsque l'humidité relative (H) dans l'atmosphère est de 65 %, le degré de corrosion A=0, ce qui signifie que les matériaux métalliques ne rouilleront pas dans ces conditions. Cependant, lorsque l’humidité relative est supérieure à 65 %, le métal rouille et, à mesure que l’humidité et la température augmentent, le degré de rouille augmente fortement.
Qu’il s’agisse d’un stockage à long terme ou d’essais de corrosion accélérés, la corrosion matricielle ponctuelle est un autre phénomène courant. La plupart d'entre eux sont dus à des bosses lors du trempage de la peinture et de l'emballage, à des « inclusions » lors du processus de fusion (principalement des inclusions de fer) et à des « inclusions de poussière » causées par des bosses et des rayures lors du processus d'estampage. Avant le traitement de surface, aucune surface de réparation trouvée. Par conséquent, la rouille ponctuelle est également la source de corrosion la plus difficile à éliminer. La respiration lors de la phase de refroidissement de l'essai de chaleur humide alternée est plus évidente pour certains types d'échantillons. Par conséquent, les problèmes de vitesse de refroidissement et d’humidité sont particulièrement soulignés dans la méthode de test. Des changements de température plus importants en cas de chaleur humide alternée, une humidité relative plus élevée pendant le refroidissement et une longue durée d'humidité élevée aggraveront l'humidité de l'isolation.
5. L'importance du test de chaleur humide
L'humidité et la chaleur constantes évitent la condensation en augmentant d'abord la température, puis en augmentant l'humidité (d'abord en déshumidifiant puis en refroidissant), ce qui provoque principalement une défaillance du produit par adsorption, absorption et diffusion de vapeur d'eau par l'échantillon dans un environnement à haute température et humidité élevée. .
La chaleur humide alternée utilise le processus alterné de condensation et de séchage provoqué par des cycles de température dans des conditions d'humidité élevée pour faire respirer la vapeur d'eau pénétrant à l'intérieur de l'échantillon, accélérant ainsi le processus de corrosion.
6. Traitement d'interruption du test de chaleur humide
1. Test d'humidité et de chaleur constantes
Lorsque le test doit être interrompu pour des raisons particulières telles qu'une coupure de courant soudaine pendant le test, il est recommandé de procéder de la manière suivante :
1) Si les conditions environnementales dans le boîtier ne dépassent pas la plage d'erreur admissible pendant l'interruption, le temps d'interruption doit être considéré comme faisant partie de la durée totale du test (en général, l'alimentation est mise sous tension à temps pour restaurer l'environnement dans le boîtier après une panne de courant instantanée) ;
2) Lorsque les conditions de test sont inférieures à la limite inférieure de l'erreur admissible pendant le processus d'interruption, l'environnement de test requis doit être à nouveau atteint et le temps de test en dehors de la plage d'erreur doit être éliminé jusqu'à ce que le temps de test spécifié soit terminé ;
3) Si une situation de test se produit, il est recommandé d'arrêter le test et de refaire le test avec un nouvel échantillon. S'il est jugé par le personnel technique concerné que le dépassement des conditions d'essai requises n'endommagera pas directement les caractéristiques de l'échantillon d'essai ou de l'échantillon. Si le produit est un produit réparable, il peut être traité conformément à l'article 2. Si le Si l’échantillon échoue lors des tests ultérieurs, les résultats des tests doivent être considérés comme invalides.
2. Méthode de test alternée de chaleur et d'humidité (test de résistance à l'humidité)
1) Test de chaleur humide au niveau de l'équipement
Lorsque le test est interrompu en raison de circonstances particulières telles qu'une coupure de courant soudaine pendant le test, il est recommandé de procéder de la manière suivante :
① Si les conditions environnementales dans la boîte ne dépassent pas la plage d'erreur admissible pendant l'interruption, la durée d'interruption doit être considérée comme faisant partie de la durée totale du test ;
② Lorsque les conditions environnementales dans la boîte sont inférieures à la limite inférieure de l'erreur admissible pendant l'interruption, le test doit être redémarré à partir du point final du dernier cycle valide avant l'interruption (c'est-à-dire le cycle où le point d'interruption est localisé n'est pas valide);
③ Si le test a eu lieu, il est recommandé d'arrêter le test et de refaire le test avec un nouvel échantillon. S'il est jugé par le personnel technique concerné que le dépassement des conditions de test requises n'endommagera pas directement les caractéristiques de l'échantillon de test, ou si l'échantillon est pour les produits réparables, l'environnement dans la boîte peut être restauré aux conditions environnementales requises et le test peut être poursuivi. Si l'échantillon échoue lors des tests ultérieurs, les résultats des tests doivent être considérés comme invalides.
2).Test de chaleur humide au niveau de l'appareil
Lorsque le test est interrompu en raison de circonstances particulières telles qu'une coupure de courant soudaine pendant le test, avant de terminer le nombre de cycles spécifié (à l'exclusion du dernier cycle), si pas plus d'un test inattendu à mi-test ne se produit, le cycle peut être refait. Si une pause test inattendue se produit au cours du dernier cycle, un cycle ininterrompu sera requis en plus de refaire le cycle. Toute interruption de plus de 24 heures nécessite de refaire le test du début à la fin.
7. Détermination de l'espace de travail effectif pour le test de chaleur humide
Test de chaleur humide, y compris test de chaleur humide constante, test de chaleur humide alternée et test de cycle combiné température/humidité.
Le test de chaleur et d'humidité constantes GB/T 2423.3 spécifie une tolérance de température de ±2 degrés.
La tolérance de température spécifiée dans les quatre niveaux de température du test de chaleur et d'humidité constantes GB/T2423.9Cb est de ±2 degrés et la tolérance d'humidité relative est de ±3 %.
À la température limite supérieure spécifiée dans le test alterné de chaleur et d'humidité GB/T 2423.4 : la tolérance de température est de ± 2 % et la tolérance d'humidité relative est de ± 3 % ; à la température limite inférieure, la tolérance de température est de ± 3 degrés ; l'exigence d'humidité relative est de 95 %.
À la température limite supérieure du cycle d'exposition à l'humidité dans le test de cycle combiné température/humidité du GB/T 2423.34ZD, la tolérance de température est de ± 2 degrés et la tolérance d'humidité relative est de ± 3 %. L'humidité relative est un paramètre lié à la température. Différentes températures dans la boîte entraîneront une humidité relative différente. La différence d'humidité relative est également liée à la méthode d'humidification, à la vitesse du vent, à la précision du contrôle, etc. Les méthodes d'humidification et les taux de circulation de l'air sont généralement fixes, et la précision du contrôle ne peut être garantie que par un bon entretien, des soins et des procédures de fonctionnement correctes. Son espace de travail effectif est généralement plus petit que celui des tests à haute température, car seules de petites différences de température et de petites fluctuations de température peuvent garantir que la différence d'humidité relative reste à une faible valeur.
GB/T 2423.3 souligne : Afin de maintenir la tolérance d'humidité relative spécifiée dans cette norme dans la plage requise, la différence de température entre deux points quelconques de l'espace de travail ne doit pas être supérieure à 1 degré à tout instant, et à court terme les fluctuations de température doivent également être maintenues dans une portée plus petite. La détermination de l'espace efficace pour divers tests de chaleur et d'humidité doit également être jugée en mesurant l'humidité relative. Cela permet de garantir que l'échantillon testé reste toujours dans la plage de tolérance spécifiée lors de la réalisation de divers tests de chaleur et d'humidité.
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