L'ispezione di sicurezza dei prodotti elettrici ed elettronici in termini di protezione antincendio è un prerequisito per le industrie di tutto il mondo. Man mano che i dispositivi diventano più piccoli e più densi, e con un maggiore isolamento termico, i componenti interni si avvicinano ai limiti dei materiali e la probabilità di innesco in caso di guasto elettrico aumenta. test del filo incandescente è stato creato per simulare scenari realistici di incendio causati da elementi surriscaldati, contatti terminali allentati o cortocircuiti interni. Questo processo è un esempio di riscaldamento controllato, che viene applicato al posto di esporre il materiale a una fiamma libera per simulare la sollecitazione termica imposta dal riscaldamento dei componenti all'interno di circuiti difettosi.
Offre un metodo valido per testare il comportamento all'accensione, lo sviluppo della fiamma, il comportamento alla fusione e il comportamento post-riscaldamento. Le norme di prova specificano la temperatura utilizzata, ma anche la durata del contatto dell'elemento riscaldato con il campione, il modo in cui viene determinata la durata della fiamma e il comportamento al gocciolamento o alla fusione che influenzeranno la classificazione di sicurezza.

Scopo della valutazione del filo incandescente e del collegamento alle condizioni di guasto reali

I componenti elettrici difficilmente vengono incendiati da fiamme esterne, ma piuttosto dal surriscaldamento interno. Un connettore che si allenta a causa di vibrazioni meccaniche può surriscaldarsi e incendiare altri alloggiamenti polimerici nelle vicinanze. Allo stesso modo, i resistori che lavorano in condizioni di sovraccarico o che hanno terminali scadenti possono produrre punti caldi. Questi punti caldi diventano abbastanza caldi da fondere o bruciare l'isolamento polimerico.
La tecnica del filo incandescente è un'imitazione di questa fonte di accensione, che si basa sulla misurazione di una fonte elettrica standardizzata. Un tester a filo caldo riscalda un filo di nichel-cromo a una temperatura specifica, ad esempio 550 °C, 650 °C o superiore, e lo sottopone al materiale per un periodo di tempo prestabilito. Questo serve a verificare se il materiale si infiammerà o meno e, in caso affermativo, che si autoestingua nel tempo senza causare ulteriori incendi.
Nei laboratori moderni che utilizzano le apparecchiature prodotte da LISUNÈ necessaria una rigorosa standardizzazione, poiché la minima differenza nella velocità di riscaldamento o nella pressione di contatto può alterare i risultati. Per questo motivo, sono stati inventati standard internazionali per regolamentare tutte le variabili di prova.

Quadro di prova del filo incandescente IEC 60695

La norma IEC 60695 è la norma più diffusa utilizzata per la valutazione del filo incandescente. Questo quadro normativo comprende diverse sezioni riguardanti la temperatura di accensione, la propagazione della fiamma e l'indice di infiammabilità. La norma fornisce le istruzioni per la costruzione dell'apparecchiatura di prova, le modalità di misurazione delle temperature e il posizionamento dei campioni di materiale.
Nello specifico, la norma IEC 60695-2-10 specifica le condizioni di prova per varie applicazioni. Queste registrazioni stabiliscono il tempo di aumento della temperatura, la forza sul contatto tra l'elemento incandescente riscaldato e il campione, il tempo di prova e la prova di post-accensione. La standardizzazione di questi parametri ha lo scopo di effettuare confronti tra materiali. Lo stesso tipo di formulazione polimerica può infiammarsi a 550 °C e non infiammarsi nemmeno a 650 °C. Tali confronti sarebbero inutili senza una metodologia uniforme.
Il criterio tiene conto dei casi di guasto effettivi: non solo il materiale non deve essere facilmente infiammabile, ma non deve nemmeno essere in grado di infiammare altre sostanze. Pertanto, il gocciolamento di materiale fuso è fonte di ulteriori pericoli, a seconda della presenza di cotone o carta indicatrice sotto il campione.

Temperatura di accensione del filo incandescente (GWIT) e indice di infiammabilità del filo incandescente (GWFI)

I test del filo incandescente (GWIT) e del filo incandescente (GWFI) forniscono due risultati significativi. La temperatura di accensione del filo incandescente (GWIT) viene utilizzata per misurare la temperatura massima necessaria per non innescare un materiale per un certo periodo di tempo. L'indice di infiammabilità del filo incandescente (GWFI) viene utilizzato per determinare la velocità con cui il materiale si spegne. I due indicatori forniscono un'idea del comportamento di un materiale sottoposto a stress termico.
Le classificazioni GWIT e GWFI consentono ai produttori di classificare le materie plastiche utilizzate in involucri, connettori e componenti interni. Un circuito integrato scelto e non verificato rispetto a tali classificazioni può superare i test elettrici e guastarsi in caso di fuga termica. Con lo sviluppo di materiali in formulazioni leggere e riciclabili, le classificazioni glow-wire possono essere utilizzate per mantenere intatte le prestazioni di sicurezza antincendio.

Riferimenti EN, UL e ISO a supporto della metodologia glow wire

Mentre lo standard mondiale è fornito dalle norme IEC, documenti simili sono pubblicati da agenzie regionali. La norma EN 60695 riflette le indicazioni IEC sui mercati europei. UL 746A prevede specifiche disposizioni di valutazione dell'infiammabilità per testare i materiali polimerici in ambito nordamericano. I principi del filo incandescente sono menzionati anche nelle norme ISO per quanto riguarda l'uso nella catena di fornitura globale.
Diversi settori presentano livelli diversi. I componenti interni delle automobili forniscono un esempio in cui l'autoestinguenza è apprezzata, mentre nella produzione di elettrodomestici anche la temperatura di accensione è un fattore di interesse. L'apparecchiatura a filo incandescente dovrebbe quindi essere in grado di resistere a un intervallo di temperature molto ampio e fornire cicli di riscaldamento costanti.

Come la progettazione degli apparati garantisce la precisione

Per ottenere risultati validi, l'apparecchiatura deve avere un controllo rigoroso sui parametri di riscaldamento per poter utilizzare un test del filo incandescente. Un tester a filo caldo è un tester che contiene un circuito di riscaldamento progettato per raggiungere temperature specifiche entro un tempo specificato e mantenerle entro un intervallo specificato. Precisione della termocoppia: questo è fondamentale quando si misura la temperatura del filo a causa delle differenze nelle accensioni che si verificano a temperature inferiori a 20 °C.
L'apparecchiatura è inoltre dotata di un posizionamento controllato dalla forza. Una pressione eccessiva compromette la velocità di trasferimento del calore, mentre una pressione insufficiente determina la mancanza di contatto completo. I controlli di posizionamento automatizzati garantiscono una ripetibilità indipendente dall'azione dell'operatore.
Inoltre, le camere utilizzate per eseguire i test del filo incandescente devono essere ben ventilate, in modo che i fumi della combustione non si accumulino senza interferire con le condizioni di riscaldamento. LISUN costruire le proprie apparecchiature in forme isolate che riducono la dissipazione del calore e mantengono la precisione delle misurazioni.

Figura: Apparato per la prova del filo incandescente

Applicazioni nel mondo reale e rilevanza della valutazione standardizzata del filo luminoso

Le temperature interne aumentano con l'aumentare della miniaturizzazione del prodotto. I caricabatterie, i driver LED e i moduli di alimentazione più recenti creano densità di calore precedentemente irraggiungibili dai materiali. I polimeri classificati come "filo incandescente" possono inibire l'accensione anche in caso di malfunzionamento del dispositivo, fornendo il tempo necessario per lo spegnimento automatico o per l'attivazione di un fusibile.
Nelle centraline elettroniche per autoveicoli, il test del filo incandescente viene utilizzato per garantire che gli involucri non prendano fuoco in caso di surriscaldamento localizzato dei cablaggi. Le plastiche interne sono sottoposte a calore prolungato in elettrodomestici come forni e asciugatrici. Tali materiali possono fondersi, schizzare o persino bruciare senza un'adeguata valutazione del filo incandescente, causando incendi secondari.
Anche i dispositivi alimentati a batteria rappresentano una sfida emergente. Un circuito di protezione delle celle agli ioni di litio può essere difettoso e generare temperature elevate in condizioni anomale. Le strutture interne sono progettate per resistere al filo incandescente (glow-wire) per ridurre al minimo le possibilità di innesco in eventi così rari ma pericolosi.

Relazione tra test del filo incandescente e selezione del materiale

I risultati ottenuti con il filo incandescente vengono utilizzati dai team di progettazione per ottimizzare l'uso del polimero. Materiali con un GWIT elevato ma un GWFI basso potrebbero essere difficili da accendere e bruciare eccessivamente una volta accesi. D'altra parte, un materiale che si accende facilmente e si spegne rapidamente può essere utilizzato in alcuni impieghi a basso rischio. I risultati ottenuti con il filo incandescente portano quindi i team di progettazione a scelte di soccorso equilibrate.
Ritardanti di fiamma, cariche minerali e stabilizzanti sono alcuni degli additivi che influenzano le prestazioni del filo incandescente. I produttori sperimentano diverse formulazioni per ottenere il compromesso più adeguato tra resistenza meccanica, costo, conformità ambientale e resistenza al fuoco.

Conclusione

Migliori test del filo incandescente Offre una tecnica obbligatoria per la valutazione della vulnerabilità all'innesco e dello sviluppo di fiamme in condizioni di carichi termici controllati e realistici. Standard come la IEC 60695 proteggono tutti i dettagli delle modalità di esecuzione di un test, fornendo risultati simili e significativi in ​​tutti i settori. Involucri mobili resistenti alla fiamma: custodie per dispositivi di protezione, involucri per elettrodomestici, connettori, moduli e gruppi elettronici per autoveicoli utilizzano materiali con resistenza al filo incandescente per funzionare in sicurezza sotto il fuoco.
Quando progettato da un produttore responsabile come LISUNUn tester a filo caldo consente al laboratorio di condurre analisi eccezionalmente accurate e riproducibili, direttamente collegabili a condizioni di surriscaldamento reali. Utilizzando questi standard di prova fondamentali, gli ingegneri possono garantire la sicurezza dei moderni prodotti elettrici anche quando un guasto interno può causarne il funzionamento oltre i normali limiti operativi.