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耐非正常热和耐燃检测

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发布时间：2025-07-04 07:25:14 更新时间：2025-07-03 07:25:15

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

耐非正常热和耐燃检测：保障产品安全的关键屏障

在现代工业和消费品领域，特别是涉及电子电器、汽车、建材、航空航天等行业的产品，其材料及组件在面对非预期的高温、明火或电热应力时的表现至关重要。耐非正常热和耐燃检测是评估材料或部件在模拟非正常工作状态或潜在故障条件下，抵抗热量传递、阻止火焰蔓延、维持结构完整性以及防止点燃或持续燃烧能力的关键安全测试项目。这项测试的核心目的在于最大限度地降低因材料过热、熔化、点燃或剧烈燃烧而引发的火灾、电击、结构失效等风险，确保产品在生命周期内，尤其是在异常工况下，仍能保持高度的安全性和可靠性，保护使用者生命财产安全，保障设备正常运行，并满足全球各地区日益严格的法规要求。

核心检测项目

该检测领域主要围绕两大核心能力进行评估：

1. 耐非正常热 (Resistance to Abnormal Heat): 主要考察材料在非正常工作状态下（如过载、元件失效等）产生的异常热量作用下的性能表现。关键项目包括：

球压试验 (Ball Pressure Test): 评估绝缘材料在高温负荷下的软化变形程度，确保支撑带电部件的材料在高温下不会过度变形导致电气间隙减小或短路。
热变形温度 (Heat Deflection Temperature - HDT): 测定材料在特定负荷下达到规定形变时的温度，反映其短期抗热变形能力。
维卡软化温度 (Vicat Softening Temperature - VST): 测定热塑性材料在特定条件下，被标准压针压入规定深度时的温度，表征其耐热性。
长期热老化测试 (Long Term Thermal Ageing): 评估材料在持续高温环境下，其物理、电气、机械性能随时间的变化和保持能力。

2. 耐燃性 (Flammability): 主要评估材料或部件暴露于火焰源时的行为，重点关注其是否容易被点燃，以及点燃后火焰蔓延的速度、是否自熄、滴落物是否引燃其他材料等。关键项目包括：

灼热丝试验 (Glow-Wire Ignition Test - GWIT / Glow-Wire Flammability Index Test - GWFI): 模拟由过热或灼热元件（如过载电阻、接触不良触点）引发的热应力，评估材料/部件耐灼热丝引燃能力及着火危险性。GWIT测定材料在特定测试条件下被灼热丝点燃的最低温度；GWFI测定材料在特定测试条件下，在灼热丝移开后能自熄且不引燃铺底层（如绢纸）的最高温度。
针焰试验 (Needle-Flame Test): 模拟由小火焰（如由故障元件产生的小火花或小电弧）引发的着火危险。使用规定的小火焰施加于样品特定部位，评估材料/部件抵抗小火焰点燃的能力以及点燃后火焰蔓延和滴落物的引燃性。
水平/垂直燃烧试验 (Horizontal/Vertical Burning Test): 如 UL 94 标准中的 HB, V-0, V-1, V-2, 5VA, 5VB 等级别测定。将条形试样水平或垂直放置，用标准火焰点燃特定时间，观察燃烧速度、自熄时间、滴落物是否引燃棉花等，对塑料材料的阻燃性能进行分级。
大电流起弧引燃试验 (High-Current Arc Ignition Test): 模拟由开关动作、接触不良或绝缘故障产生的大电流电弧引燃的风险。

关键检测仪器

进行耐非正常热和耐燃检测需要精密的专用设备：

球压试验装置： 包括恒温烘箱、标准钢球（直径5mm或其它规定）、加载装置（通常20N力）、测量压痕直径的仪器。
热变形温度/维卡软化点测试仪： 恒温油浴槽、试样支架、加载装置、变形量测量装置（百分表或位移传感器）、程序升温控制系统。
灼热丝试验装置： 核心部件是可控温度的灼热丝（通常由Ni/Cr合金制成）、精确的温度测量与控制系统（热电偶）、施加标准压力的机械装置（通常1.0±0.2N）、计时器、铺底层（绢纸）、通风橱（排烟）。
针焰试验装置： 可产生特定高度（如12±1mm）的火焰的燃烧器（通常使用丁烷气）、火焰施加机构、计时器、铺底层（绢纸）、通风橱。
水平/垂直燃烧试验箱： 带有试样夹持装置（水平或垂直）、标准本生灯或特利尔灯（火焰高度可调）、计时器、测量燃烧速度的标尺、铺底层（医用脱脂棉）、通风系统。
热老化试验箱： 可长时间维持精确温度的烘箱（空气循环式），常配备样品旋转架。
大电流起弧引燃试验设备： 能产生规定参数（如电流、电压、开路频率）的高压/大电流源、电极装置、样品支架、排烟系统。
辅助设备： 精密天平（称量滴落物）、千分尺/游标卡尺（测量试样尺寸）、温度记录仪、高速摄像机（记录燃烧过程）、气体流量计等。

主要检测方法

测试方法严格遵循相关标准的规定：

样品制备： 通常需要按标准规定尺寸制备试样，可能需进行预处理（如温度湿度调节）。
试验条件设定： 精确设置测试参数，如温度（灼热丝温度、老化温度、热变形/维卡测试起始温度及升温速率）、火焰施加时间（如针焰30s、灼热丝30s）、施加力（球压、灼热丝压力）、铺底层材料等。
测试过程执行： 在受控环境下（如通风橱内）严格按照操作步骤进行。例如：
- 灼热丝试验：将灼热丝加热至规定温度并稳定后，以1.0N标准力垂直施加于试样表面规定时间（通常30s），记录试样是否点燃、火焰持续时间（ti）、试样或铺底层是否持续燃烧（te）。
- 针焰试验：将火焰施加于试样规定位置规定时间（通常30s），观察记录试样是否点燃、火焰持续时间、滴落物是否引燃铺底层、试样是否被烧损。
- 球压试验：将加载规定重量的标准钢球的装置置于试样上，放入规定温度的烘箱中规定时间（通常1小时），取出冷却后测量压痕直径。
观察与记录： 详细记录整个测试过程中的现象，包括点火时间、火焰高度和蔓延情况、自熄时间、滴落物及其是否引燃、试样熔融、炭化程度等。
结果判定： 将观察记录的结果与标准中规定的判据（如最大压痕直径、最大火焰持续时间、是否点燃铺底层、是否通过特定等级要求等）进行比对，得出是否合格的结论或对应的阻燃等级。