非正常热球压试验检测
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发布时间:2025-07-23 19:26:05 更新时间:2025-07-22 19:26:05
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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非正常热球压试验(Abnormal Heat Ball Pressure Test)是评估电气产品中使用的绝缘材料和非金属材料在模拟非正常使用或单一故障条件下耐热性能的关键安全测试项目。该试验模拟设备内部因电路故障(如短路、过载等)导致关键支撑件或隔离部件异常发热升温的场景。其核心目的在于验证这些材料在超出正常工作温度的异常高温环境下,是否具备足够的机械强度和形状稳定性,不会发生过度软化、变形、塌陷或形成孔洞,从而引发电击、火灾等严重安全隐患。这项检测是国际和国内电工产品安全认证(如IECEE CB体系、CCC认证等)中强制要求的重要项目之一,广泛应用于家用电器、信息技术设备、照明设备、电动工具等众多领域,是保障终端用户安全的重要屏障。
非正常热球压试验的核心检测项目包括:
1. 材料耐异常热变形性能: 这是最主要的目标,评估材料在特定异常高温和规定压力下抵抗凹陷变形的能力。
2. 压痕直径测量: 试验后,精确测量钢球在材料试样表面产生的压痕直径是判定合格与否的直接依据。
3. 材料热稳定性观察: 观察试样在试验过程中及冷却后是否存在熔化、燃烧、严重起泡、开裂、碳化或其他破坏性变化。
4. 异常工况模拟验证: 模拟单一故障条件下(如特定部件失效导致局部过热)关键材料的热耐受极限。
进行非正常热球压试验需要配备以下关键仪器设备:
1. 球压试验仪: 核心设备,包含一个刚性支撑平台和能将规定直径的淬硬钢球(通常为R5mm)以恒定的垂直压力(20N ± 0.2N)施压在试样表面的加载装置。
2. 恒温烘箱/加热装置: 能够精确控制并维持试验所需异常高温(通常远高于正常热试验温度,如175°C, 200°C或更高,具体取决于产品标准规定)的加热设备。箱内温度均匀性需满足标准要求。
3. 精密计时器: 用于精确控制试样在设定温度和压力下的持续时间(通常为1小时)。
4. 液体冷却槽: 用于在试验结束后快速冷却试样至室温(通常在10秒内完成),以固定压痕形态。
5. 测量显微镜/光学投影仪/带刻度的放大镜: 精度至少达到0.1mm,用于精确测量压痕直径。
6. 试样制备设备: 如切割机、打磨机等,用于制备符合尺寸要求(通常厚度≥2.5mm,面积足够)的平整试样。
7. 温度校准设备: 如高精度热电偶和温度记录仪,用于校准烘箱的实际温度。
非正常热球压试验的标准检测步骤通常如下:
1. 试样制备: 从产品上或同批次材料中裁取至少两块厚度≥2.5mm的平整试样。若材料厚度不足,需叠加至要求厚度。
2. 设备预热: 将恒温烘箱预热至标准规定的异常试验温度(T,例如T=175°C ± 2°C 或 T=200°C ± 2°C),并确保温度稳定。
3. 初始测量: 确保钢球及加载装置清洁,必要时预加热钢球至接近试验温度。
4. 加载与加热: 将试样水平放置在支撑平台上。将球压装置的钢球(R5mm)垂直、居中压在试样表面,施加20N ± 0.2N的恒定压力。迅速将加载完毕的试样和装置(或仅将装置放入已预热的烘箱内,确保试样处于规定温度环境中)移入已预热至规定温度(T)的烘箱中。
5. 持续施压恒温: 在规定的异常试验温度(T)下,保持20N压力持续作用60分钟(±2分钟)。试验期间烘箱温度需保持在允许偏差内。
6. 快速冷却: 60分钟后,立即将试样(连同钢球或小心移除钢球后)在10秒内浸入室温的冷却液(通常为水)中,快速冷却10分钟以上,以固定压痕形态。
7. 压痕测量: 从冷却液中取出试样,彻底擦干表面。在10倍放大条件下(如测量显微镜),测量钢球在试样表面产生的压痕直径(单位:mm)。测量压痕两个垂直方向的最大直径,取其平均值作为最终结果。
8. 结果判定与报告: 记录测量值,并与标准要求进行对比。
非正常热球压试验主要依据以下国际和国内电工安全标准:
1. 基础标准: * IEC 60695-10-2:2014 (Ed 2.0) Fire hazard testing - Part 10-2: Abnormal heat - Ball pressure test method. 这是全球通用的核心测试方法标准。 * 对应的中国国家标准:GB/T 5169.21-2017 电工电子产品着火危险试验 第21部分:非正常热 球压试验方法 (等同采用 IEC 60695-10-2:2014)。
2. 产品特定标准: 各类电工电子产品的安全标准(如IEC 60335系列 – 家用电器安全, IEC 60950系列 – IT设备安全/已被IEC 62368-1取代, IEC 60598系列 – 灯具安全, IEC 61010系列 – 测量控制实验室设备安全等)及其对应的国家标准(如GB 4706, GB 4943, GB 7000, GB 4793等)会引用IEC 60695-10-2/GB/T 5169.21,并具体规定: * 需要进行非正常球压试验的部位(如支撑载流连接件的绝缘件、提供电气绝缘或机械支撑的关键非金属件)。 * 该部位在非正常工况下需要承受的异常试验温度(T)(通常显著高于正常温升试验温度)。 * 该试验温度的判定依据(如基于非正常温升试验测得的最高温度+安全余量,或标准直接规定的温度值)。 * 对压痕直径的合格判定限值(绝大多数标准规定压痕直径平均值≤2.0mm为合格)。
关键判定依据: 试验完成后,压痕的平均直径≤2.0毫米(mm),且试样无融化、燃烧等破坏性变化,则通常判定为通过非正常热球压试验。具体需以产品适用的最终产品安全标准要求为准。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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