水平垂直燃燒儀測(cè)試技術(shù)流程分析
水平垂直燃燒儀測(cè)試技術(shù)流程分析，水平垂直燃燒儀是設(shè)備和器具部件材料可燃性性能的檢測(cè)儀器，主要應(yīng)用于生產(chǎn)企業(yè)和第三方檢測(cè)部門模擬技術(shù)評(píng)定著火危險(xiǎn)性，確保產(chǎn)品的周圍著火時(shí)不引起燃燒蔓延。本文通過研究水平測(cè)試HB分級(jí)、垂直燃燒V分級(jí)的測(cè)試要求以及試驗(yàn)方法，介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)水平垂直燃燒儀的市場(chǎng)現(xiàn)狀及其測(cè)試方法。
水平垂直燃燒試驗(yàn)是模擬電工電子產(chǎn)品周圍發(fā)生著火時(shí)早期階段火焰的影響，以便通過模擬技術(shù)評(píng)定著火危險(xiǎn)程度，確保產(chǎn)品的周圍著火時(shí)不引起燃燒蔓延。適用于照明設(shè)備、低壓電器、家用電器、機(jī)床電器、電機(jī)、電動(dòng)工具、電子儀器、電工儀表、信息技術(shù)設(shè)備、電氣事務(wù)設(shè)備、電氣連接件和輔件等電工電子產(chǎn)品及其組件部件的檢測(cè)；也適用于絕緣材料、工程塑料或其它固體可燃材料行業(yè)的檢測(cè)，如家用電器的絕緣外殼、開關(guān)面板、印刷電路板以及絕緣材料等。
水平垂直燃燒試驗(yàn)是將長(zhǎng)方形條狀試樣的一端固定在水平或垂直夾具上，其另一端暴露于規(guī)定的試驗(yàn)火焰中。通過測(cè)量線性燃燒速率，評(píng)價(jià)試樣的水平燃燒行為；通過測(cè)量其余焰和余輝時(shí)間、燃燒的范圍和燃燒顆粒滴落情況，評(píng)價(jià)試樣的垂直燃燒性能。
可燃性UL94等級(jí)是應(yīng)用泛的塑料材料可燃性能標(biāo)準(zhǔn)，它主要是針對(duì)塑料盒泡沫材料的防火測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，用來評(píng)價(jià)材料在被點(diǎn)燃后熄滅的能力。根據(jù)燃燒速度、燃燒時(shí)間、抗滴能力以及滴珠是否燃燒可有多種判定方法，UL94針對(duì)材料的燃燒主要分成了五種測(cè)試方法，分別是：
一是50W火焰水平燃燒測(cè)試UL94、HB40、HB75分級(jí)；
二是50W火焰垂直燃燒測(cè)試V-0、V-1、V-2分級(jí)；
三是500W火焰燃燒測(cè)試5VA、5VB分級(jí)；
四是薄膜材料軟性試樣的垂直燃燒VTM-0、VTM-1、VTM-2分級(jí)；
五是泡沫材料水平燃燒HF-1、HF-2和HBF分級(jí)。
根據(jù)不同等級(jí)的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)布置和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器的要求也有所不同。因此本文通過研究水平測(cè)試HB分級(jí)、垂直燃燒V分級(jí)的測(cè)試要求以及試驗(yàn)方法，系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)水平垂直燃燒儀的市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展。
水一、平垂直燃燒測(cè)試方法
水平燃燒測(cè)試HB分級(jí)情況下，要求試樣尺寸長(zhǎng)125mm，寬13mm，厚度不超過13mm，樣品水平放置，試樣夾夾住樣品的一端，點(diǎn)燃裝置成45度角，保持火焰位置不變?cè)跇悠返牧硪欢耸┘?0±1S的時(shí)間，試樣夾下方水平放置金屬網(wǎng)和可以自由移動(dòng)的固定架，使樣品燃燒時(shí)，其自由端和金屬網(wǎng)保持10mm。試驗(yàn)布置如圖1所示。
該試驗(yàn)的試驗(yàn)材料分為可自撐材料和非自撐材料，可自撐材料是指試樣的自由端應(yīng)與金屬網(wǎng)保持10mm的距離，非自撐材料則指試樣的自由端下垂不能保持10mm的距離，這種情況下，應(yīng)在試樣的下面放置一個(gè)支撐架，以保持試樣的自由端與金屬網(wǎng)的距離保持在10mm。
垂直燃耗測(cè)試V分級(jí)情況下，樣品尺寸與水平燃燒相同，燃燒器垂直放置，燈口與試樣的距離保持在10±1mm，這就要求試樣在燃燒測(cè)試的過程中，燃燒器能夠在垂直方向自由移動(dòng)。試驗(yàn)布置如圖2所示。
如果在試樣燃燒的過程中，有熔融物或滴落物時(shí)，應(yīng)將噴燈傾斜45度，以免有熔融物滴落進(jìn)噴燈口，對(duì)試樣施加10s±0.1s的時(shí)間后，應(yīng)立即移開噴燈，至少移開距試樣150mm的距離，使其不對(duì)試樣的續(xù)燃產(chǎn)生影響。
二、水平垂直燃燒儀測(cè)試要求
一臺(tái)完整的水平垂直燃燒儀組成部分主要包括：試樣架及夾具、燃耗裝置及燃料以及儀器的箱體部分。
試樣架及夾具部分主要根據(jù)試驗(yàn)需求，保證試樣穩(wěn)固固定，具有下降上升和平移的功能調(diào)整樣品與燃燒裝置間的距離，試樣夾取靈活，操作方便，夾具材質(zhì)一般選擇304不銹鋼制作，美觀耐腐蝕。水平燃燒及垂直燃燒的夾具可選擇一體化設(shè)計(jì)，操作方便，節(jié)省空間。
燃耗裝置選擇本生燈，燈管長(zhǎng)度約為100±0.5mm，內(nèi)徑尺寸9.5±0.5mm使得在試驗(yàn)時(shí)測(cè)試火焰的高度能夠控制在20mm到125mm范圍內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)燃燒器的傾角可以在0和45度間手動(dòng)或自動(dòng)切換。燃燒器的燃料一般選擇甲烷、乙烷和丙烷氣體，其中甲烷。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃料氣體的壓力和流量在20mm（50W）高度火焰測(cè)試的時(shí)要求甲烷氣體的流量為105ml/min，氣體壓力小于10mm水柱；在125mm（500W）高度火焰測(cè)試的時(shí)要求甲烷氣體的流量為965±30ml/min，氣體壓力為125±25mm水柱，故需要流量計(jì)和壓力計(jì)來精確控制調(diào)整燃?xì)獾牧髁亢蜌鈮海赃_(dá)到試驗(yàn)需要的火焰高度。
儀器的箱體部分由于在燃燒試驗(yàn)的過程中對(duì)箱體內(nèi)的氧氣有所消耗，并且試驗(yàn)箱體幾乎是密封的，為了保證試驗(yàn)的結(jié)果不受箱體內(nèi)氧氣消耗的影響，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于試驗(yàn)箱體的體積有了明確規(guī)定，GB/T2406:2008中對(duì)于50W水平燃耗HB分級(jí)測(cè)試和垂直燃耗V分級(jí)測(cè)試試驗(yàn)箱體至少達(dá)到0.5立方米的體積；GB/T8332:2008中對(duì)50W泡沫材料水平燃耗HB分級(jí)測(cè)試試驗(yàn)箱體體積規(guī)定至少為0.5立方米；GB5169.17:2008中對(duì)于500W火焰試驗(yàn)中，由于燃燒強(qiáng)度加大，氧氣消耗增加，故對(duì)試驗(yàn)箱體體積的大小也相應(yīng)的增加到0.75立方米。因此為了保證各個(gè)級(jí)別試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌麥?zhǔn)確的進(jìn)行，試驗(yàn)箱體體積應(yīng)至少選擇0.75立方米的。另外，試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)箱體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生燃燒后的有害氣體，因此，應(yīng)該配備排風(fēng)扇將廢棄排出并進(jìn)行處理。
三、水平垂直燃燒儀的市場(chǎng)現(xiàn)狀
水平垂直燃燒儀廣泛應(yīng)用于電工電子產(chǎn)品及其部件的檢測(cè)，目前，市場(chǎng)上有不同種類的水平垂直燃燒儀，國(guó)內(nèi)的如青島科技大學(xué)申請(qǐng)一種水平和垂直燃燒試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)試的實(shí)用新型，包括帶有工作臺(tái)底板的箱體、燃?xì)夤?yīng)及控制系統(tǒng)。箱體內(nèi)設(shè)有試驗(yàn)支架，用于夾持水平試樣的水平夾具或通過橫支架連接有用于夾持垂直試樣的垂直夾具。還包括與燃?xì)夤?yīng)及控制系統(tǒng)相連接的燃燒器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)顯示器、溫度采集及處理系統(tǒng)、滴落物信息采集及處理系統(tǒng)；青島睿新杰儀器有限公司申請(qǐng)發(fā)明一種水平垂直燃燒測(cè)定儀，包括主機(jī)及控制面板，主機(jī)上設(shè)有玻璃艙門，其特征在于：艙門通過升降裝置安裝在主機(jī)上，控制面板與主機(jī)分體設(shè)計(jì)，控制面板可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在主機(jī)上。艙門玻璃上設(shè)有操作孔，該操作孔上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
國(guó)外的如德國(guó)的Wazau-UL94，其箱體內(nèi)部空間0.77立方米，燃燒裝置可進(jìn)行水平和角度調(diào)整，試樣支架可進(jìn)行水平和垂直調(diào)整，工作氣體為純度大于98%的甲烷，裝有排氣量達(dá)到470立方米/小時(shí)的排氣裝置；蘇州菲尼克斯UL94水平垂直燃燒儀，其箱體體積大于0.8立方米，燃燒器可0、20、45度便捷調(diào)節(jié)，美國(guó)HUMBOLDT火源，內(nèi)徑9.5±0.5mm符合標(biāo)準(zhǔn)，頂部排風(fēng)裝置，抽取燃燒產(chǎn)生的廢氣，流量計(jì)精度達(dá)到F.S±1%，能源為甲烷氣，自動(dòng)記錄測(cè)試時(shí)間和測(cè)試結(jié)果；西思特RH-6033AUL94-2012水平垂直燃燒試驗(yàn)箱，燃燒空間大于等于0.8立方米，使燃燒結(jié)果更準(zhǔn)確，來自MathesonTri-Gas的高精度流量計(jì)，箱體采用高防腐噴涂鋁合金框架，由進(jìn)口SUB304不銹鋼板密封，噴涂高防腐度油漆試驗(yàn)時(shí)無空氣流通，測(cè)試支架由進(jìn)口SUB316不銹鋼制成的水平和垂直燃燒支架，H-5025UL專用本生燈，噴燈管直徑9.5mm，噴燈角度可0、45、90度方便調(diào)節(jié)，燃?xì)膺x配純度99%的甲烷，低噪音工業(yè)排風(fēng)機(jī)，排氣迅速。
目前，水平垂直燃燒儀的設(shè)計(jì)技術(shù)已趨于成熟，市場(chǎng)上存在的儀器基本都能滿足水平垂直燃燒試驗(yàn)的要求。但是在試驗(yàn)自動(dòng)化的程度上還有待提高，在開發(fā)水平垂直燃燒儀的技術(shù)領(lǐng)域仍有許多工作需要開展：
一是試樣在燃燒過程中產(chǎn)生的氣體需要迅速排出，減少實(shí)驗(yàn)等待時(shí)間，提高工作效率。
二是由于水平垂直燃燒試驗(yàn)的試驗(yàn)樣品的多樣性，燃燒產(chǎn)生的廢氣也具有多樣性，這些氣體中的部分可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，嚴(yán)重的會(huì)對(duì)人體直接產(chǎn)生危害。因此加強(qiáng)廢氣處理、優(yōu)化廢氣處理裝置是一個(gè)亟需解決的問題。
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