Ricerca sull'applicazione dell'apparecchiatura per il test alla fiamma dell'ago nella valutazione della sicurezza antincendio dei prodotti elettrici ed elettronici

Abstract:

Durante il funzionamento di apparecchiature elettriche ed elettroniche, guasti come cortocircuiti e surriscaldamento dovuto all'invecchiamento dei componenti possono facilmente generare piccole fiamme, che possono incendiare le plastiche isolanti circostanti, i materiali dell'involucro e diventare una delle principali cause di incendi elettrici. L'apparecchiatura per il test della fiamma ad ago valuta le prestazioni di resistenza alla fiamma dei componenti del prodotto e dei materiali isolanti simulando piccole fiamme indotte da tali guasti interni. Serve come apparecchiatura di prova critica per la certificazione di sicurezza dei prodotti elettrici ed elettronici. Prendendo il LISUN Prendendo come oggetto di studio il tester di infiammabilità ad ago ZY-3, questo articolo illustra il principio di funzionamento, le caratteristiche strutturali, i principali parametri tecnici, le procedure di prova, i criteri di valutazione e gli scenari di applicazione pratica dell'apparecchiatura. Fornisce inoltre riferimenti tecnici per i test di sicurezza antincendio dei prodotti elettronici, la ricerca e lo sviluppo di materiali ignifughi e l'accesso al mercato dei prodotti.

Introduzione

Un gran numero di incendi di origine elettrica ha origine dall'accensione interna delle apparecchiature. A differenza delle fiamme libere esterne, molte fonti di incendio sono semplicemente minuscole fiamme formate da cortocircuiti o surriscaldamento di componenti elettronici. Tali fiamme sono caratterizzate da un volume ridotto e da un'energia concentrata. Tendono ad incendiare gli isolanti in plastica adiacenti, i substrati dei PCB e le guaine dei cablaggi, propagandosi ulteriormente fino a provocare gravi incendi. I test di combustione convenzionali sono per lo più progettati per scenari di fiamme libere su larga scala e non sono in grado di riprodurre le reali condizioni operative delle microfonti di incendio all'interno delle apparecchiature. apparecchi per la prova della fiamma dell'ago è un dispositivo di prova sviluppato appositamente per tali condizioni di lavoro. È conforme allo standard cinese GB/T 5169.5‑2020 e allo standard internazionale IEC 60695‑11‑5:2016. Viene utilizzato per simulare piccole fiamme generate da guasti interni delle apparecchiature e per valutare la resistenza alla fiamma dei materiali e dei componenti completi delle macchine in condizioni di accensione di piccole fiamme, nonché il rischio di propagazione della fiamma. È ampiamente adottato negli elettrodomestici, nelle apparecchiature informatiche, nei prodotti di illuminazione, nell'elettronica automobilistica, nei laboratori di prova di terze parti e negli istituti di ricerca. Come apparecchio commerciale maturo per il test della fiamma ad ago, LISUN Il tester a fiamma ad ago ZY-3 è rigorosamente conforme ai requisiti standard, garantendo un controllo preciso della fiamma, la temporizzazione automatica e la registrazione dei dati. Può essere utilizzato per test di ricerca e sviluppo, ispezioni di fabbrica e test di certificazione. 

1. Principio di funzionamento dell'apparecchiatura per il test alla fiamma dell'ago

Il componente principale dell'apparecchiatura per il test alla fiamma ad ago è un bruciatore standard a forma di ago alimentato a gas butano con purezza ≥95%, che genera una fiamma di prova standard con un'altezza di 12 mm ± 1 mm. La fiamma viene applicata alla superficie del campione con un angolo di inclinazione di 45° per simulare l'impatto di piccole fiamme causate da cortocircuiti e surriscaldamento dei componenti. Durante il test, vengono registrati il ​​tempo di applicazione, il tempo di permanenza della fiamma e il tempo di incandescenza del campione dopo la rimozione della fiamma. Contemporaneamente, si osserva se le gocce di materiale fuso incendiano la carta di seta e il pannello di legno di pino sottostanti. L'obiettivo principale non è misurare le prestazioni del materiale in caso di esposizione al fuoco su larga scala, ma verificare se i materiali circostanti si incendiano in presenza di microfonti di incendio localizzate all'interno dell'apparecchiatura, se la combustione è in grado di autoestinguersi dopo l'innesco e se le gocce infiammate possono causare la propagazione dell'incendio. Sulla base di queste osservazioni, è possibile valutare il livello di sicurezza antincendio dei prodotti.

Un apparato completo per il test della fiamma ad ago è costituito da una camera di prova chiusa, un bruciatore a forma di ago, un sistema di controllo del flusso di gas, un gruppo di verifica della temperatura tramite termocoppia, un modulo di acquisizione dei tempi e un'unità di interazione uomo-macchina. Il bruciatore supporta la regolazione dell'angolo: posizione verticale per la calibrazione e posizione inclinata di 45° per i test formali. La termocoppia verifica la potenza termica della fiamma. Il requisito standard specifica che la fiamma deve salire da 100 °C ± 2 °C a 700 °C ± 3 °C in 23.5 s ± 1 s. Ciò garantisce una potenza termica costante per ogni test e assicura risultati di prova ripetibili e comparabili tra lotti e laboratori diversi.

ZY-3 Test della fiamma dell'ago

2 Parametri chiave di LISUN Apparecchiatura per test di infiammabilità con ago ZY-3

LISUN L'apparecchiatura per il test di fiamma ad ago ZY-3 è disponibile in due versioni: ZY-3 con camera chiusa e ZY-3S senza camera. Il modello con camera chiusa isola le interferenze dell'aria esterna e stabilizza l'ambiente di prova, risultando adatto per i test di laboratorio standard. La versione senza camera presenta dimensioni compatte ed è ideale per lo screening rapido sulle linee di produzione. I principali parametri tecnici sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1 Parametri tecnici chiave dell'apparecchiatura per il test alla fiamma dell'ago ZY-3 e ZY-3S

Come illustrato nella Tabella 1, entrambe le versioni condividono gli stessi indicatori di combustione, temporizzazione e temperatura. Le differenze risiedono nella configurazione della camera e nel peso complessivo. Gli utenti possono selezionare i modelli in base agli ambienti di prova e agli scenari applicativi. L'intera unità adotta una struttura in acciaio verniciato a spruzzo ad alta temperatura, resistente alle alte temperature e alla corrosione, per test ripetuti a lungo termine ad alta temperatura. Supporta applicazioni a fiamma singola o multipla continua per soddisfare i requisiti speciali di prova di combustione continua della norma IEC 62368-1.

3 Procedure di prova standard e valutazione dei risultati per l'apparecchiatura di prova alla fiamma dell'ago

3.1 Procedure di prova

1. Pretrattamento e fissaggio del campione: Fissare il campione sul supporto e selezionare come punto di applicazione della fiamma la posizione che con maggiore probabilità sarà esposta alle fiamme di guasto all'interno del prodotto.
2. Calibrazione dell'apparecchiatura: Accendere il bruciatore, regolare l'altezza della fiamma a 12 mm ± 1 mm. Verificare la velocità di aumento della temperatura della fiamma con un blocco di rame e una termocoppia per confermare la conformità alle specifiche standard.
3. Impostare i parametri di prova. Il tempo di applicazione della fiamma standard raccomandato è generalmente di 30 s. Ruotare il bruciatore a 45° e portare la punta della fiamma a contatto con il campione.
4. Al termine della durata preimpostata di applicazione della fiamma, il bruciatore si ritrae automaticamente. L'apparecchiatura di prova a fiamma ad ago inizia a registrare automaticamente il tempo di post-fiamma e la durata dell'incandescenza.
5. Osservare il comportamento di combustione del campione durante la prova, monitorare le gocce di materiale fuso e verificare se la carta di seta e il pannello di legno di pino bianco sottostanti si incendiano o si carbonizzano.
6. Interrompere il test dopo la completa estinzione del campione senza fenomeni di luminescenza. Esportare i dati del test e documentare i fenomeni osservati.

3.2 Criteri di superamento/non superamento

Secondo la norma GB/T 5169.5-2020, un campione supera la prova della fiamma dell'ago se si verifica una delle seguenti condizioni:
(1) Non si verifica alcuna accensione o incandescenza sul campione se esposto alla fiamma; la carta di seta sottostante non si incendia e il pannello di legno di pino bianco non mostra carbonizzazione.
(2) Dopo la rimozione della fiamma, la durata totale della fiamma e del bagliore sul campione è inferiore a 30 s e le gocce non incendiano né carbonizzano il supporto.

La combustione prolungata del campione o l'accensione del sottofondo a causa di gocciolamenti di materiale fuso indicano rischi di propagazione dell'incendio in presenza di piccole fiamme interne. È necessaria una riprogettazione del prodotto, che includa modifiche strutturali o l'adozione di materiali isolanti con un grado di resistenza alla fiamma superiore.

4 scenari applicativi dell'apparecchiatura per il test alla fiamma dell'ago

L'apparecchiatura per il test alla fiamma dell'ago è ampiamente utilizzata nei settori elettrico-elettronico, informatico, dell'illuminazione, dell'elettronica automobilistica e della ricerca e sviluppo dei materiali.

Innanzitutto, nell'industria degli elettrodomestici: le basi isolanti di relè, contattori e interruttori automatici, i pannelli in plastica di interruttori e prese e gli strati isolanti dei cavi necessitano di un apparecchio per il test della fiamma ad ago per simulare le micro-fiamme causate da archi di contatto e sovraccarichi. Questo verifica le prestazioni antiaccensione delle parti isolanti per soddisfare i requisiti di sicurezza come GB/T 2099.1 e garantire la sicurezza elettrica a bassa tensione.

In secondo luogo, per le apparecchiature informatiche e audio-video: router, stampanti, alimentatori, alloggiamenti dei caricabatterie e componenti isolanti che circondano i moduli di alimentazione vengono testati per i rischi di incendio causati da cortocircuiti e surriscaldamento dei chip. In conformità con le norme GB/T 4943.1-2022 e IEC 62368-1:2023, il test della fiamma dell'ago costituisce un importante elemento di certificazione per l'elettronica di consumo.

In terzo luogo, nell'industria dell'illuminazione: le parti interne in plastica degli alloggiamenti dei driver LED, dei portalampada, dei ballast e dei proiettori per esterni vengono testate per la resistenza alla fiamma contro le micro-fiamme provenienti da componenti interni difettosi, conformemente a GB 7000.1-2015.

In quarto luogo, elettronica automobilistica e veicoli a nuova energia: le parti interne del sistema di controllo centrale montate sul veicolo, l'isolamento dei cablaggi, gli isolatori delle pile di ricarica e gli alloggiamenti del BMS vengono testati per simulare micro-fiamme causate da sovraccarico di carica e guasti del circuito, al fine di valutare le prestazioni di sicurezza antincendio dei componenti automobilistici in conformità con ISO 6722-1 e GB/T 2408-2021.

Quinto, ricerca e test sui materiali: le materie plastiche ingegneristiche modificate, come ABS, PC, PA, pannelli in tessuto di vetro epossidico e pellicole di poliimmide, vengono testate con un apparecchio per il test della fiamma ad ago per ottenere dati di accensione e post-combustione. I dati supportano lo sviluppo di formule ignifughe e la valutazione della qualità dei materiali, fornendo una base di test quantitativa per l'iterazione di nuovi materiali.

Conclusione 5

Migliori apparecchi per la prova della fiamma dell'ago È uno strumento di prova fondamentale per riprodurre scenari di fiamma di piccole dimensioni causati da cortocircuiti e surriscaldamento dei componenti all'interno di apparecchiature elettroniche. Sopperisce alla limitazione dei test di combustione a fiamma di grandi dimensioni, che non possono simulare le microfonti di incendio all'interno delle apparecchiature. I risultati dei test riflettono direttamente le prestazioni di sicurezza antincendio dei componenti e dei materiali isolanti in condizioni di guasto reali. LISUN L'apparecchio per il test della fiamma ad ago ZY-3 è pienamente conforme agli standard nazionali GB/T 5169.5-2020 e internazionali IEC 60695-11-5:2016. La temperatura, l'altezza e la precisione della temporizzazione della fiamma sono controllate con precisione. Dotato di doppia modalità operativa, tramite touch screen e telecomando, coniuga precisione di test e sicurezza operativa, soddisfacendo le diverse esigenze dei reparti di controllo qualità aziendali, dei laboratori di terze parti e degli istituti di ricerca.

La sicurezza elettrica è un requisito obbligatorio per l'accesso dei prodotti al mercato. Le imprese devono utilizzare appieno l'apparecchiatura per il test di infiammabilità con ago per eseguire tali test nella fase di ricerca e sviluppo del prodotto, identificare in anticipo i rischi di incendio dei componenti, ottimizzare la selezione dei materiali e la progettazione strutturale, ridurre alla fonte i rischi di incendio di origine elettrica e garantire la sicurezza del prodotto.