بحث حول اختبار أداء الحماية من الغبار والتحقق من أغلفة المنتجات بناءً على غرفة الغبار

الملخص
تتعرض المنتجات الإلكترونية والكهربائية، والمصابيح، والخزائن الكهربائية، وقطع غيار السيارات والدراجات النارية باستمرار للرمل والغبار في البيئات الخارجية والصناعية. قد يؤدي تسرب الغبار إلى حدوث ماس كهربائي، وفشل العزل، وتعطل ميكانيكي، وأعطال أخرى. أصبح اختبار درجات الحماية من الغبار IP5X وIP6X على العلب عنصرًا أساسيًا في التحقق من موثوقية المنتج. LISUN SC-015 غرفة الغبار تتبع هذه الورقة، باعتبارها معدات اختبار، المعايير بما في ذلك GB/T4208-2008 و IEC60529في عام 2013، تناولت هذه الدراسة مبدأ عمل غرفة الغبار، وإجراءات الاختبار، وخطط الاختبار لأنواع مختلفة من العينات. وبالاستعانة بالبيانات المقاسة لمقارنة خصائص فشل الغبار في المنتجات المختلفة، أوضحت الدراسة القيمة التطبيقية لغرفة الغبار في إتمام البحث والتطوير، وفحص المصانع، واختبارات الاعتماد، كما وفرت أساسًا للاختبار لتحسين هيكل إحكام إغلاق الحاويات وفحص مقاومة الغبار لمختلف المنتجات بشكل معياري.

مقدمة 1
تمتلئ منشآت التعدين، وأسطح الطرق، والمناطق الصحراوية، ومواقع البناء المكشوفة، وغيرها من الأماكن، بمسحوق التلك العالق، والرمال الناعمة، والجسيمات العالقة في الهواء على مدار العام. وعند حدوث أي خلل في إحكام غلق الأغلفة الخارجية للمكونات الإلكترونية، ومصابيح الإضاءة الخارجية، وخزائن الكهرباء ذات الجهد المنخفض، ومستشعرات الدراجات النارية، ومصابيح السيارات، وغيرها من المنتجات، يتسرب الغبار فائق الدقة إلى داخل المعدات عبر الفجوات، مما يسد قنوات تبديد الحرارة، ويتسبب في أكسدة نقاط التلامس، وانخفاض كفاءة العزل، الأمر الذي يُقصر بشكل كبير من عمر المعدات.

تنص المعايير الموحدة المحلية والدولية على ضرورة إجراء اختبارات مقاومة الغبار من فئتي IP5X و IP6X في غرفة غبار محكمة الإغلاق. ويتم اعتماد أنظمة تدوير الغبار المعلق وأنظمة ضخ الضغط السلبي لمحاكاة ظروف العمل الحقيقية لاختراق الغبار. LISUN SC-015 غرفة الغبار هي جهاز اختبار شائع الاستخدام، مناسب للعينات متوسطة وكبيرة الحجم، بأبعاد داخلية تبلغ 1000×1500×1000 مم. يمكنها استيعاب عينات متعددة المواصفات في وقت واحد، وتدعم تنظيم درجة الحرارة، والرج التلقائي للغبار، والضغط السلبي الفراغي، والاختبارات الزمنية طويلة الأمد، مما يغطي متطلبات اختبار مقاومة الغبار وفقًا لمعيار IP في الإلكترونيات، والإضاءة، والأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض، وقطع غيار السيارات. وقد تم اختبارها بناءً على اختبارات معيارية في SC-015 في غرفة الغبار، تقوم هذه الورقة بتحليل أساليب الاختبار ومعايير الحكم بشكل منهجي لأداء الحماية من الغبار لمختلف المنتجات.

2. معدات الاختبار والأساس القياسي
2.1 معدات الاختبار الأساسية: LISUN SC-015 غرفة الغبار
استخدم SC-015 تم تصميم حجرة الغبار وفقًا لـ IEC60529 وتتوافق مع معايير GB2423.37-89، وتتألف من خمس وحدات رئيسية: تجويف اختبار محكم الإغلاق، ونظام تدوير الغبار، ونظام التحكم في درجة حرارة التسخين، ونظام ضخ الفراغ، ونظام التحكم باللمس PLC. وفيما يلي أهم المعايير الفنية:
• مادة التجويف: بطانة داخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، غلاف خارجي من الفولاذ المطلي، وحدة تجميع غبار قابلة للفصل في الأسفل لاستبدال الغبار بسهولة؛
• الغبار القياسي: شبكة غربال 75 ميكرومتر لتصفية مسحوق التلك الجاف بسلك معدني 50 ميكرومتر، جرعة قياسية 2 كجم/م³؛ يمكن إعادة استخدام مسحوق التلك بما لا يزيد عن 20 مرة لكل دفعة؛
• التحكم في البيئة المحيطة: درجة حرارة قابلة للتعديل من RT+10 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية، حجرة غبار مدمجة لمنع تراكم الغبار والتصاقه بجدران الحجرة؛
• نظام الفراغ: ضغط سلبي قابل للتعديل من 0 إلى 10 كيلو باسكال، وسرعة ضخ من 0 إلى 4800 لتر/ساعة، ويلبي معيار الضغط السلبي IP6X لاستخراج 80 ضعف حجم الهواء الموجود داخل الحاوية؛
• وحدة التحكم: شاشة لمس 7 بوصة مع وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة من باناسونيك، توقيت مستقل لنفخ الغبار والاهتزاز ومدة الاختبار الإجمالية، الحد الأقصى لوقت الاختبار 99 ساعة و59 دقيقة؛
• مصدر الطاقة: مصدر طاقة ثلاثي الأطوار 380 فولت، متوافق مع الوضع الرأسي/الأفقي للعينات الكبيرة مثل الخزائن الكهربائية الكاملة ومجموعات مصابيح المركبات المتكاملة.

الجهاز مزود بنافذة مراقبة من الزجاج المقوى وإضاءة LED مدمجة، مما يسمح بمراقبة حالة إحكام إغلاق العينات بصريًا بالكامل في بيئة غبارية. ويمكن تشغيل العينات بشكل متزامن أثناء الاختبار لمحاكاة فرق ضغط التنفس الفعلي الناتج عن انبعاث الحرارة من الجهاز أثناء التشغيل.

SC-015_ال

2.2 معايير الاختبار المعتمدة
• المعيار الدولي: IEC60529:1989+A1:1999+A2:2013 درجات الحماية التي توفرها الحاويات (رمز IP)؛
• المعايير المحلية العامة: GB/T4208-2008 درجات الحماية التي توفرها الحاويات (رمز IP)، GB2423.37-89 الاختبار البيئي للمنتجات الكهربائية والإلكترونية الاختبار L: اختبار الغبار والرمل؛
• المعايير الخاصة بالصناعة: GB7000.1 وحدات الإضاءة الجزء 1: المتطلبات العامة والاختبارات، GB/T4942.2-93 درجات الحماية لمعدات الجهد المنخفض، GB/T10485 مواصفات الاختبار البيئي لمكونات إضاءة السيارات.

3 إجراءات اختبار الغبار الموحدة بناءً على غرفة الغبار
خطوات اختبار موحدة لاختبار IP5X/IP6X مع SC-015 فيما يلي قائمة بغرف الغبار:

3.1 المعالجة المسبقة للعينة والتثبيت
• الفحص البصري: تحقق مما إذا كانت حلقات منع التسرب الخاصة بالعلبة، وغدد الكابلات، وألواح التغطية، ومفاصل البراغي بها تلف أو نقص في الغراء أو فجوات تجميع مفرطة؛
• تصنيف أنواع الأغلفة: يجب أن تكون أغلفة النوع الأول (المعدات التي تولد ضغطًا سلبيًا داخليًا أثناء التشغيل، مثل المصابيح الباعثة للحرارة، وأجهزة التحكم الإلكترونية للمحركات) مزودة بفتحات لسحب الهواء؛ أما أغلفة النوع الثاني ذات ضغط الهواء الداخلي والخارجي المتوازن فلا تتطلب وصلة ضغط سلبي؛
• تثبيت العينات: تُثبّت المكونات الإلكترونية والمصابيح والخزائن الكهربائية الصغيرة وقطع غيار السيارات على رفوف عينات من الفولاذ المقاوم للصدأ داخل الحجرة وفقًا لوضعية التثبيت الفعلية. يجب أن تكون المسافة بين العينات المتعددة ≥ 100 مم لضمان تغطية متجانسة للغبار على قطع الاختبار.

3.2 ضبط معلمات اختبار غرفة الغبار
• تغذية الغبار: تغذية مسحوق التلك الجاف بجرعة 2 كجم / م³ بناءً على حجم التجويف، وإزالة الجزيئات الخشنة المتكتلة عبر منخل معدني قياسي؛
• ضبط درجة الحرارة: اضبط درجة الحرارة على 40 درجة مئوية بشكل موحد للمعدات الخارجية، وقم بتسخين الغبار مسبقًا من خلال قنوات تهوية التسخين لتجنب تراكم الغبار الرطب؛
• دوران الهواء ورج الغبار: قم بتشغيل مراوح نفخ الغبار الدورية وغرفة الغبار المتقطعة للحفاظ على سحابة الغبار المعلقة بالتساوي داخل الغرفة؛
• التحكم بالضغط السلبي (IP6X فقط): قم بتوصيل مضخة التفريغ بفتحات استخراج الهواء المحجوزة على العينات، واستخرج باستمرار هواءً يعادل 80 ضعف حجم الغلاف، واستخدم فرق الضغط لدفع اختراق الغبار من خلال فجوات الغلاف؛ يعتمد IP5X فقط على تعليق الغبار الطبيعي دون تطبيق ضغط سلبي.

3.3 مدة الاختبار والتقييم بعد الاختبار
مدة الاختبار القياسية لتصنيف IP5X هي 8 ساعات، بينما يستمر تصنيف IP6X لمدة 24 ساعة. بعد الاختبار، أوقف تشغيل المراوح ونظام الشفط، واترك الجهاز ساكنًا لمدة 30 دقيقة حتى يستقر الغبار بشكل طبيعي، ثم أخرج العينات لفحصها بعد تفكيكها.
• معايير اجتياز معيار IP5X: يُسمح بتراكم كمية صغيرة من الغبار في الداخل، ولكن يجب ألا يغطي الغبار لوحات الدوائر والموصلات وهياكل الإرسال. لا يُظهر التشغيل المستمر لمدة 4 ساعات أي ماس كهربائي أو ارتفاع في درجة الحرارة أو خلل وظيفي؛
• معايير اجتياز IP6X: عدم وجود تسرب غبار مرئي داخل الغلاف، وعدم وجود آثار تراكم الغبار عند وصلات منع التسرب، ومداخل الكابلات، وفتحات التصريف.

4- بيانات قياس مقارنة لمنتجات مختلفة تم اختبارها في غرفة الغبار
في هذا الاختبار ، LISUN SC-015 تم استخدام غرفة غبار لإجراء اختبار مقاومة الغبار IP6X في وقت واحد على 3 منتجات رئيسية من 5 صناعات، وذلك في ظل ظروف اختبار موحدة: درجة حرارة 40 درجة مئوية، جرعة بودرة التلك 2 كجم/م³، ضغط سلبي 5 كيلو باسكال، اختبار مستمر لمدة 24 ساعة. تُعرض النتائج الإحصائية للاختبار في الجدول 1.
الجدول 1: نتائج اختبار مقاومة الغبار IP6X لمختلف المنتجات SC-015 غرفة الغبار

كما هو موضح في الجدول 1، في ظل بيئة الضغط السلبي للغبار القاسية التي تمت محاكاتها بواسطة SC-015 غرفة الغبار: ينجم فشل المنتجات بسبب الغبار بشكل رئيسي عن ثلاثة أسباب: اختيار غير مناسب لملحقات منع التسرب، وعمليات تجميع معيبة، وهياكل منع تسرب لاصقة بسيطة. اجتازت جميع الخزائن الكهربائية ذات الجهد المنخفض، المزودة بشرائط إسفنجية مدمجة وحلقات سيليكون كاملة، اختبار IP6X، مما يمثل الحل الأمثل لهيكل مقاوم للغبار. تستطيع غرفة الغبار محاكاة ظروف اختراق الغبار الخارجية بدقة، والكشف السريع عن عيوب تصميم منع التسرب في الغلاف، وتوفير بيانات اختبار كمية لدعم التحسين الهيكلي للمنتجات.

5 مزايا تطبيقية لـ SC-015 غرفة الغبار في الاختبارات الصناعية
• متوافق مع عينات كبيرة الحجم من فئات متعددة: تتسع المساحة الداخلية الأفقية التي تبلغ 1000×1500 مم بالكامل لخزائن كهربائية كاملة، ومجموعات كاملة من مصابيح السيارات، ومصابيح صناعية كبيرة دون الحاجة إلى تفكيك العينات، مما يحافظ على حالة الإحكام الحقيقية للآلات بأكملها. يمكن اختبار المكونات الإلكترونية الصغيرة وأجهزة الاستشعار على دفعات على رفوف متعددة الطبقات لتحسين كفاءة الفحص.
• تغطية كاملة للمعايير القياسية: تركيز الغبار، والضغط السلبي، ودرجة الحرارة، واهتزاز الغبار، والتوقيت، جميعها تتوافق مع معايير IP5X/IP6X الوطنية ومعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). يمكن استخدام بيانات الاختبار مباشرةً في تقارير شهادات جهات خارجية معتمدة من CNAS وفي عمليات فحص المنتجات قبل التصدير.
• التحقق السريع لتكرار البحث والتطوير: في مرحلة تصميم المنتج، يمكن للشركات مقارنة تأثيرات مقاومة الغبار لأشرطة منع التسرب المختلفة، وهياكل الغلاف، وعمليات التجميع بسرعة عبر SC-015 غرفة الغبار، مما يؤدي إلى تقصير دورة إنهاء المنتج وتقليل تكاليف إعادة العمل الناتجة عن الأعطال الميدانية في الهواء الطلق.
• سهولة التشغيل والصيانة: يسمح صندوق تجميع الغبار القابل للفصل في الأسفل باستبدال بودرة التلك بالكامل لتجنب تداخل تركيز الاختبار الناتج عن اختلاط الغبار الجديد والقديم. يمكن تخزين مجموعات متعددة من قوالب الاختبار الخاصة بكل صناعة في برامج PLC الأوتوماتيكية، مما يدعم التبديل بنقرة واحدة لعمليات الاختبار للمصابيح وقطع غيار السيارات والخزائن الكهربائية.

6 الخاتمة والتوقعات
استخدم غرفة الغبار يُعد هذا الجهاز معدات اختبار قياسية لا غنى عنها للتحقق من أداء الحماية من الغبار في أغلفة المنتجات الإلكترونية والكهربائية، ووحدات الإضاءة، وخزائن الكهرباء ذات الجهد المنخفض، وقطع غيار السيارات والدراجات النارية. يتميز الجهاز بتجويف كبير الحجم، ونظام تحكم كامل في درجة الحرارة بالضغط السلبي، ووظائف تحكم أوتوماتيكية بالكامل. LISUN SC-015 يمكن لغرفة الغبار أن تحاكي بدقة ظروف العمل الحقيقية لاختراق الغبار وتكمل بثبات اختبارات درجة مقاومة الغبار ثنائية المستوى IP5X و IP6X.

اختبارات مقارنة لعينات مختلفة في SC-015 تُثبت غرف الغبار أن أداء مقاومة الغبار في الحاويات يعتمد بشكل أساسي على شكل هيكل الإحكام، ومادة ملحقات الإحكام، وتقنية التجميع. وتُعدّ المواد اللاصقة البسيطة ذات الوجهين، والحلقات الدائرية ذات الضغط غير الكافي، والهياكل المنقسمة ذات الشد غير المتساوي، عرضةً بشكل كبير لتسرب الغبار. ويمكن للشركات إجراء اختبارات موثوقية متقدمة بالاعتماد على غرف الغبار، وتحسين تصميم إحكام الغلاف، وتعزيز قدرة المنتجات على التكيف مع البيئة الخارجية من البداية.

نموذج مشتق لاحق لغرفة الغبار 56K مبني على SC-015 يمكن تجهيز هذه السلسلة باختبارات مقاومة عالية للغبار تتوافق مع المعايير التالية: ISO20653 المعايير، وتوسيع نطاق سيناريوهات اختبار مقاومة الغبار عالية الجودة للمركبات التجارية وأجزاء آلات البناء، وزيادة تحسين نظام التحقق من موثوقية الغبار الذي يغطي جميع الصناعات.