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非正常熱球壓試驗檢測

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發(fā)布時間：2025-07-23 19:26:05 更新時間：2025-07-22 19:26:05

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作者：中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心

非正常熱球壓試驗檢測概述

非正常熱球壓試驗（Abnormal Heat Ball Pressure Test）是評估電氣產(chǎn)品中使用的絕緣材料和非金屬材料在模擬非正常使用或單一故障條件下耐熱性能的關(guān)鍵安全測試項目。該試驗?zāi)M設(shè)備內(nèi)部因電路故障（如短路、過載等）導致關(guān)鍵支撐件或隔離部件異常發(fā)熱升溫的場景。其核心目的在于驗證這些材料在超出正常工作溫度的異常高溫環(huán)境下，是否具備足夠的機械強度和形狀穩(wěn)定性，不會發(fā)生過度軟化、變形、塌陷或形成孔洞，從而引發(fā)電擊、火災(zāi)等嚴重安全隱患。這項檢測是國際和國內(nèi)電工產(chǎn)品安全認證（如IECEE CB體系、CCC認證等）中強制要求的重要項目之一，廣泛應(yīng)用于家用電器、信息技術(shù)設(shè)備、照明設(shè)備、電動工具等眾多領(lǐng)域，是保障終端用戶安全的重要屏障。

檢測項目

非正常熱球壓試驗的核心檢測項目包括：

1. 材料耐異常熱變形性能： 這是最主要的目標，評估材料在特定異常高溫和規(guī)定壓力下抵抗凹陷變形的能力。

2. 壓痕直徑測量： 試驗后，精確測量鋼球在材料試樣表面產(chǎn)生的壓痕直徑是判定合格與否的直接依據(jù)。

3. 材料熱穩(wěn)定性觀察： 觀察試樣在試驗過程中及冷卻后是否存在熔化、燃燒、嚴重起泡、開裂、碳化或其他破壞性變化。

4. 異常工況模擬驗證： 模擬單一故障條件下（如特定部件失效導致局部過熱）關(guān)鍵材料的熱耐受極限。

檢測儀器

進行非正常熱球壓試驗需要配備以下關(guān)鍵儀器設(shè)備：

1. 球壓試驗儀： 核心設(shè)備，包含一個剛性支撐平臺和能將規(guī)定直徑的淬硬鋼球（通常為R5mm）以恒定的垂直壓力（20N ± 0.2N）施壓在試樣表面的加載裝置。

2. 恒溫烘箱/加熱裝置： 能夠精確控制并維持試驗所需異常高溫（通常遠高于正常熱試驗溫度，如175°C, 200°C或更高，具體取決于產(chǎn)品標準規(guī)定）的加熱設(shè)備。箱內(nèi)溫度均勻性需滿足標準要求。

3. 精密計時器： 用于精確控制試樣在設(shè)定溫度和壓力下的持續(xù)時間（通常為1小時）。

4. 液體冷卻槽： 用于在試驗結(jié)束后快速冷卻試樣至室溫（通常在10秒內(nèi)完成），以固定壓痕形態(tài)。

5. 測量顯微鏡/光學投影儀/帶刻度的放大鏡： 精度至少達到0.1mm，用于精確測量壓痕直徑。

6. 試樣制備設(shè)備： 如切割機、打磨機等，用于制備符合尺寸要求（通常厚度≥2.5mm，面積足夠）的平整試樣。

7. 溫度校準設(shè)備： 如高精度熱電偶和溫度記錄儀，用于校準烘箱的實際溫度。

檢測方法

非正常熱球壓試驗的標準檢測步驟通常如下：

1. 試樣制備： 從產(chǎn)品上或同批次材料中裁取至少兩塊厚度≥2.5mm的平整試樣。若材料厚度不足，需疊加至要求厚度。

2. 設(shè)備預熱： 將恒溫烘箱預熱至標準規(guī)定的異常試驗溫度（T，例如T=175°C ± 2°C 或 T=200°C ± 2°C），并確保溫度穩(wěn)定。

3. 初始測量： 確保鋼球及加載裝置清潔，必要時預加熱鋼球至接近試驗溫度。

4. 加載與加熱： 將試樣水平放置在支撐平臺上。將球壓裝置的鋼球（R5mm）垂直、居中壓在試樣表面，施加20N ± 0.2N的恒定壓力。迅速將加載完畢的試樣和裝置（或僅將裝置放入已預熱的烘箱內(nèi)，確保試樣處于規(guī)定溫度環(huán)境中）移入已預熱至規(guī)定溫度(T)的烘箱中。

5. 持續(xù)施壓恒溫： 在規(guī)定的異常試驗溫度(T)下，保持20N壓力持續(xù)作用60分鐘（±2分鐘）。試驗期間烘箱溫度需保持在允許偏差內(nèi)。

6. 快速冷卻： 60分鐘后，立即將試樣（連同鋼球或小心移除鋼球后）在10秒內(nèi)浸入室溫的冷卻液（通常為水）中，快速冷卻10分鐘以上，以固定壓痕形態(tài)。

7. 壓痕測量： 從冷卻液中取出試樣，徹底擦干表面。在10倍放大條件下（如測量顯微鏡），測量鋼球在試樣表面產(chǎn)生的壓痕直徑（單位：mm）。測量壓痕兩個垂直方向的最大直徑，取其平均值作為最終結(jié)果。

8. 結(jié)果判定與報告： 記錄測量值，并與標準要求進行對比。

檢測標準

非正常熱球壓試驗主要依據(jù)以下國際和國內(nèi)電工安全標準：

1. 基礎(chǔ)標準： * IEC 60695-10-2:2014 (Ed 2.0) Fire hazard testing - Part 10-2: Abnormal heat - Ball pressure test method. 這是全球通用的核心測試方法標準。 * 對應(yīng)的中國國家標準：GB/T 5169.21-2017 電工電子產(chǎn)品著火危險試驗第21部分：非正常熱球壓試驗方法 (等同采用 IEC 60695-10-2:2014)。

2. 產(chǎn)品特定標準： 各類電工電子產(chǎn)品的安全標準（如IEC 60335系列 – 家用電器安全， IEC 60950系列 – IT設(shè)備安全/已被IEC 62368-1取代， IEC 60598系列 – 燈具安全， IEC 61010系列 – 測量控制實驗室設(shè)備安全等）及其對應(yīng)的國家標準（如GB 4706, GB 4943, GB 7000, GB 4793等）會引用IEC 60695-10-2/GB/T 5169.21，并具體規(guī)定： * 需要進行非正常球壓試驗的部位（如支撐載流連接件的絕緣件、提供電氣絕緣或機械支撐的關(guān)鍵非金屬件）。 * 該部位在非正常工況下需要承受的異常試驗溫度(T)（通常顯著高于正常溫升試驗溫度）。 * 該試驗溫度的判定依據(jù)（如基于非正常溫升試驗測得的最高溫度+安全余量，或標準直接規(guī)定的溫度值）。 * 對壓痕直徑的合格判定限值（絕大多數(shù)標準規(guī)定壓痕直徑平均值≤2.0mm為合格）。

關(guān)鍵判定依據(jù)： 試驗完成后，壓痕的平均直徑≤2.0毫米（mm），且試樣無融化、燃燒等破壞性變化，則通常判定為通過非正常熱球壓試驗。具體需以產(chǎn)品適用的最終產(chǎn)品安全標準要求為準。