Камеры для испытаний с ксеноновой дугой: ускоренное атмосферное воздействие для проверки долговечности материалов

Что такое испытание с ксеноном?

Испытание с ксеноновой дугой - это тип ускоренного испытания на атмосферное воздействие, которое имитирует разрушительное воздействие солнечного света, тепла и влаги на материалы. Испытуемые образцы подвергаются воздействию в контролируемой среде, которая воспроизводит условия, испытываемые в реальном мире.

Основные технологии и принципы работы

В основе этих камер лежат ксеноновые дуговые лампы, которые генерируют свет посредством электрического разряда между двумя вольфрамовыми электродами в кварцевой стеклянной колбе, заполненной ксеноном. При правильной фильтрации ксеноновые лампы производят спектральное распределение мощности, удивительно похожее на естественный солнечный свет, включая ультрафиолетовые (УФ), видимые и инфракрасные (ИК) компоненты.

Современные камеры включают передовые системы управления для регулирования:

Уровни облученности (обычно измеряются в Вт/м² на определенных длинах волн)

Температура камеры (часто в диапазоне от комнатной до 100°C+)

Температура черной панели или черного стандарта

Относительная влажность (обычно 10–95% относительной влажности)

Циклы распыления воды для имитации дождя или росы

Самые сложные устройства оснащены спектрорадиометрами для непрерывного мониторинга и автоматического управления облученностью, обеспечивая стабильные условия испытаний на протяжении всего эксперимента.

Что такое стандарт для ксеноновой дуги?Испытательные камеры с ксеноновой дугой предназначены для соответствия многочисленным международным стандартам испытаний, включая:ISO (Международная организация по стандартизации):

ISO 4892-2: Пластмассы. Методы воздействия лабораторных источников света. Часть 2: Ксеноновые лампы

ISO 16474-2: Краски и лаки. Методы воздействия лабораторных источников света. Часть 2: Ксеноновые лампы

ASTM (Американское общество по испытанию материалов):

ASTM G155: Стандартная практика эксплуатации аппарата с ксеноновой дуговой лампой для воздействия на неметаллические материалы

ASTM D2565: Стандартная практика ксенонового дугового воздействия на пластмассы, предназначенные для наружного применения

ASTM D4459: Стандартная практика ксенонового дугового воздействия на пластмассы, предназначенные для внутреннего применения

AATCC (Американская ассоциация химиков-текстильщиков и колористов):

AATCC TM16: Светостойкость

AATCC TM169: Атмосферостойкость текстиля: воздействие ксеноновой лампы

Другие региональные стандарты:

JIS D0205 (Японские промышленные стандарты)

SAE J2412/J2527 (Автомобилестроение)

GB/T 1865 (Китайский национальный стандарт)

Типичные области применения и образцы для испытаний

Автомобильная промышленность:

Наружные компоненты: краски, покрытия, пластмассы, резиновые уплотнения, отделка, зеркала

Внутренние компоненты: приборные панели, обивка, текстиль, дисплеи, панели управления

Системы освещения: материалы линз, отражатели, инкапсуляция светодиодов

Строительные материалы и конструкции:

Архитектурные покрытия и краски

Оконные профили, кровельные материалы, сайдинг

Герметики, клеи, уплотнительные составы

Композитные материалы, изоляционные изделия

Текстиль и одежда:

Наружные ткани (навесы, палатки, зонты)

Автомобильный текстиль

Защитная одежда

Испытания на устойчивость окраски к свету для красителей и пигментов

Пластмассы и полимеры:

Упаковочные материалы

Потребительские товары

Сельскохозяйственные пленки

Инженерные пластмассы для наружного применения

Покрытия и краски:

Промышленные покрытия для технического обслуживания

Автомобильные краски для ремонта

Отделка и морилки для дерева

Порошковые покрытия

Фотоэлектрика и электроника:

Материалы для инкапсуляции солнечных панелей

Наружные электронные корпуса

Разъемы и изоляционные материалы

Технологии отображения

В чем разница между УФ-испытаниями и испытаниями с ксеноновой дугой?

Анализ спектрального выхода ксеноновой дуги и УФ-испытаний

Ключевое различие между обоими испытаниями заключается в спектральном выходе источников света. В испытании на атмосферное воздействие свет от ксеноновых дуговых ламп имитирует спектр солнечного света. Он включает как видимый, так и УФ-свет.

Сравнительный анализ: плоские (плоские) и дуговые (круговые) конфигурации ксеноновых ламп в камерах для атмосферных испытаний

Основные оптические и геометрические различия

Плоская (плоская) конфигурация ксеноновой лампы

Физическая структура: состоит из нескольких линейных ксеноновых ламп, расположенных в плоском массиве, обычно параллельном плоскости образца

Генерация спектра: каждая лампа работает независимо, создавая составное световое поле посредством перекрывающихся зон облучения

Оптический путь: свет проходит непосредственно от нескольких линейных источников к поверхности образца

Типичное расположение: 3-8 линейных ламп, расположенных на расстоянии 20-50 см от плоскости образца

Дуговая (круговая/сегментированная) конфигурация ксеноновой лампы

Физическая структура: имеет одну непрерывную или сегментированную круговую/дугообразную лампу, окружающую камеру для образцов

Генерация спектра: один источник лампы с радиально симметричными характеристиками излучения

Оптический путь: свет излучается внутрь от окружного положения к центрально расположенным образцам

Типичное расположение: дуга 180° или 360°, расположенная на расстоянии 30-70 см от оси вращения образца

Характеристики однородности и распределения облученности

Производительность плоской лампы

Преимущества:

Потенциально превосходная однородность при статическом испытании в одной плоскости (±5-8% на площади 1000 см²)

Симметричное освещение минимизирует направленные артефакты

Снижение эффектов косинуса на краях образца

Ограничения:

Неоднородность увеличивается с размером камеры (обычно ±10-15% в больших камерах)

Возможность радиальных градиентов интенсивности

«Горячие точки» могут развиваться между соседними лампами

Производительность дуговой лампы

Преимущества:

Естественно однородное облучение для вращающихся стоек для образцов (±3-6% типично)

Симметричное освещение минимизирует направленные артефакты

Лучше подходит для 3D-испытаний образцов

Ограничения:

Более низкая облученность в углах камеры в прямоугольных конструкциях

Возможность радиальных градиентов интенсивности

Более сложные требования к оптической фильтрации

Метрики качества и стабильности спектра

:

ПараметрПлоская конфигурация

Испытания плоских панелей:

Солнечные модули, архитектурные панели, плоские композитные материалы

Высокопроизводительный скрининг:Несколько небольших образцов в сетчатых шаблонах

Исследования направленной чувствительности:Материалы с анизотропными свойствами

Недорогие исследования и разработки:Где предельная однородность менее важна

Оптимально для дуговой конфигурации3D-испытания компонентов:

Автомобильные детали, потребительские товары, собранные изделия

Вращающиеся стойки для образцов:Испытания на соответствие стандартам (ISO, ASTM)

Высокоточные исследования:Фармацевтика, аэрокосмическая промышленность, оценка критических материалов

Длительные испытания:Где спектральная стабильность имеет первостепенное значение

Соображения соответствия стандартамПризнанные стандарты для каждой конфигурации

Плоские системы обычно соответствуют:

с:

ISO 4892-2 (с конкретными квалификациями по однородности)AATCC TM16, TM169SAE J2527, J2412

Дуговые системы обычно соответствуют:

с:

ISO 4892-2 (полное соответствие)

ASTM G155, D2565, D4459AATCC TM16, TM169SAE J2527, J2412

IEC 61215 (фотоэлектрика)

Выбор между плоскими и дуговыми конфигурациями ксеноновых ламп представляет собой фундаментальный выбор конструкции со значительными последствиями для возможностей испытаний, операционной эффективности и соответствия нормативным требованиям. Плоские системы предлагают гибкость и преимущества в стоимости для конкретных применений, особенно с плоскими материалами и исследовательскими средами. Дуговые конфигурации обеспечивают превосходную однородность, стабильность и широкое соответствие стандартам, что делает их предпочтительным выбором для большинства промышленных испытательных применений.