في قطاع التصنيع الصناعي، وخاصةً في قطاعات مثل الإلكترونيات والسيارات والطاقة الكهروضوئية والمواد الجديدة، يُسمع مصطلح متخصص بكثرة، وهو "اختبار 85 المزدوج". قد يبدو هذا الاختبار، الذي يُعدّ غامضًا بعض الشيء، جزءًا لا غنى عنه في عمليات التحقق من جودة المنتجات وموثوقيتها في العصر الحديث. تُعدّ غرفة درجة الحرارة والرطوبة الثابتة الجهاز الرئيسي المُكلّف بتنفيذ هذا الإجراء الهام. تُقدّم هذه المقالة نظرةً مُفصّلةً على ماهية اختبار "85 المزدوج"، والمعايير التي يتوافق معها، وكيف تُنجز هذه الغرف هذا التحدي البيئي القاسي. تتوافق مؤشرات الاختبار مع المعايير الدولية مثل IEC61215 وIEC61646، بالإضافة إلى المواصفات المحلية مثل GB/T19394.
ما هو اختبار "الـ ٨٥ المزدوج"؟ - التعريف والجوهر
"Double 85" هو مصطلح صناعي شائع يصف بدقة مجموعة محددة من ظروف درجة الحرارة والرطوبة:
"الأول ""85"" : يشير إلى درجة حرارة +85 درجة مئوية."
"الثانية ""85"" : تشير إلى الرطوبة النسبية 85%1 RH."
وبالتالي، فإن "اختبار 85 المزدوج" ينطوي عادةً على وضع عينات الاختبار داخل غرفة ذات درجة حرارة ورطوبة ثابتة والحفاظ على البيئة عند درجة حرارة ثابتة تبلغ +85 درجة مئوية ورطوبة نسبية تبلغ 851111111111 لفترة ممتدة لإجراء تقييمات الشيخوخة أو المتانة أو الموثوقية.
فهم أعمق:
اختبار "الرقم 85 المزدوج" ليس مجرد مزيج بسيط من رقمين، بل يُحاكي بيئات درجات الحرارة والرطوبة العالية الشديدة، الشائعة في الصيف في العديد من مناطق العالم (مثل المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية). هذه البيئة شديدة العدوانية، وتُشكّل حافزًا قويًا للمنتجات، وخاصةً المكونات الإلكترونية والكهربائية، مما يُظهر عيوبًا محتملة بسرعة.
لماذا 85 درجة مئوية وليس 95 درجة مئوية أو 60 درجة مئوية؟
اختبار Double 85 هو معيار وضعه مهندسو اختبار الموثوقية لتسريع عملية اختبار دورة حياة المنتج. في الظروف العملية، من النادر مواجهة ظروف درجة حرارة 85 درجة مئوية ورطوبة 851111111111. لذلك، لا يهدف اختبار Double 85 إلى محاكاة بيئات الاستخدام الفعلية، بل إلى محاكاة موثوقية المنتج في ظل ظروف قاسية.
في حين أن مستويات درجات الحرارة والرطوبة المرتفعة قد تُشبه إلى حد كبير بيئات العمل الواقعية، فلماذا لا نختار ظروف اختبار أكثر قسوة؟ يكمن السبب في التحليل الإحصائي، الذي يُظهر أن الأعطال التي تحدث في ظل ظروف اختبار قاسية كهذه لا تعكس غالبًا المشكلات التي قد تنشأ أثناء الاستخدام الفعلي للمنتج. بل غالبًا ما تكون ناجمة عن إجهاد مفرط تفرضه ظروف الاختبار نفسها. من خلال الخبرة العملية المتراكمة، تم الاعتراف بطريقة اختبار Double 85 بأنها أكثر توافقًا مع سيناريوهات العمل الواقعية. فهي تُلبي بفعالية الحاجة إلى تقييم موثوقية المنتج في ظل الظروف القاسية، مما يجعلها نهج اختبار مثاليًا ومعقولًا.
لماذا نجري اختبار "الـ ٨٥ المزدوج"؟ - الغرض والأهمية
الهدف الأساسي من اختبار "Double 85" هو تسريع اختبارات الإجهاد. فالمشاكل التي قد تستغرق سنوات للظهور في ظل الظروف البيئية الطبيعية، قد تظهر في غضون مئات أو حتى عشرات الساعات فقط في ظل ظروف "Double 85" الصارمة. وتشمل أهداف التقييم الرئيسية ما يلي:
تقييم تحمل المواد: التحقق مما إذا كانت المواد غير المعدنية مثل البلاستيك والمطاط والطلاءات والمواد اللاصقة سوف تتشوه أو يتغير لونها أو تتقدم في العمر أو تتحلل تحت درجات الحرارة العالية والرطوبة.
فحص موثوقية المكونات: اختبار ما إذا كانت المكونات الإلكترونية مثل الدوائر المتكاملة، ولوحة الدوائر المطبوعة، والمكثفات، والمقاومات قادرة على العمل بثبات في ظل الظروف القاسية، ومنع التآكل الداخلي، وهجرة الأيونات، والدوائر المفتوحة، أو الدوائر القصيرة الناتجة عن الحرارة الرطبة.
التحقق من استقرار المنتج بشكل عام: تقييم ما إذا كان أداء الختم والخصائص الميكانيكية والأداء الكهربائي للمنتج النهائي (على سبيل المثال، الهواتف المحمولة، ووحدات التحكم في السيارات، ومحولات الطاقة الشمسية، والبطاريات) تلبي المعايير.
اختبار الحياة المتسارع: من خلال تطبيق ضغوط تتجاوز بكثير ظروف الاستخدام الطبيعية، وتقدير عمر خدمة المنتج ومعدل الفشل بسرعة، وتوفير دعم البيانات لتحسينات التصميم ومراقبة الجودة.
وبعبارات بسيطة، فإن المنتج الذي يجتاز اختبار "Double 85" يثبت قدرته على التشغيل المستقر على المدى الطويل في البيئات القاسية، مما يشير إلى موثوقية أعلى وجودة أكثر جدارة بالثقة.
ال غرفة درجة الحرارة والرطوبة الثابتة: المعدات الرئيسية لـ "Double 85"
يجب أن تتمتع غرفة درجة الحرارة والرطوبة الثابتة القادرة على إجراء اختبار "Double 85" بالأنظمة والخصائص الرئيسية التالية لتلبية متطلبات الدقة للمعايير المذكورة أعلاه:
نظام التدفئة: يستخدم عناصر تسخين عالية الجودة لرفع درجة حرارة الغرفة بسرعة وبشكل متساوٍ إلى 85 درجة مئوية.
نظام التبريد: أساسي لمرحلة التبريد والتحكم في الرطوبة (عبر إزالة الرطوبة)، على الرغم من أن الاختبار يتطلب درجة حرارة عالية. يستخدم عادةً التبريد بالضغط الميكانيكي.
نظام الترطيب: هو النظام الأساسي لتحقيق رطوبة نسبية عالية (85%). عادةً ما يُستخدم غلاية لإنتاج بخار نقي أو طريقة تبخير حوض ماء لحقن البخار بدقة في الغرفة.
نظام التحكم: يعمل جهاز التحكم بالمعالج الدقيق المتقدم بمثابة "الدماغ"، مما يسمح بالضبط الدقيق والحفاظ على قيم درجة الحرارة والرطوبة، مع المراقبة في الوقت الحقيقي لضمان بقاء التقلبات ضمن التسامح (على سبيل المثال، درجة الحرارة ± 0.5 درجة مئوية، الرطوبة ± 2%1 رطوبة نسبية).
المستشعرات: توفر مستشعرات درجة الحرارة عالية الدقة ومستشعرات الرطوبة السعوية تغذية راجعة للبيانات في الوقت الفعلي لنظام التحكم للتحكم في الحلقة المغلقة.
بناء الغرفة: عادةً ما يكون الجزء الداخلي مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل وسهل التنظيف. يتميز بعزل وإحكام ممتازين لضمان بيئة داخلية مستقرة دون هدر للطاقة.
إجراء اختبار "Double 85" النموذجي
يتبع اختبار "Double 85" القياسي عادةً الخطوات التالية (باستخدام JESD22-A101 كمثال):
إعداد العينة والاختبار الأولي: إجراء الفحص البصري واختبارات الأداء الكهربائي على العينات، وتسجيل البيانات الأساسية.
إعداد المعلمة: اضبط درجة الحرارة المستهدفة بدقة (+85 درجة مئوية)، والرطوبة المستهدفة (85%1 RH)، والمدة (على سبيل المثال، 1000 ساعة)، وقم بتوصيل مصدر التحيز وفقًا للمعيار الموجود على وحدة التحكم.
بدء التشغيل: يبدأ الجهاز بالعمل، ويسخن ويرطب وفقًا للبرنامج المُعدّ مسبقًا. تُضبط درجة الحرارة والرطوبة بدقة ضمن القيم المُحدّدة (مثل: درجة الحرارة ± 0.5 درجة مئوية، الرطوبة ± 2% درجة مئوية).
التشغيل والمراقبة المستمرة: تحافظ الغرفة على ظروف "Double 85" وجهد التحيز طوال فترة الضبط، بينما تتم مراقبة حالة المعدات.
الاسترداد: بعد الاختبار، يتم تثبيت العينات لفترة محددة (على سبيل المثال، 24 ساعة) في ظل ظروف الاسترداد القياسية لدرجة حرارة الغرفة/الرطوبة.
الفحص والتقييم النهائي: إجراء فحوصات نهائية شاملة على العينات. مقارنة النتائج ببيانات ما قبل الاختبار، وتحديد النجاح/الرسوب بناءً على معايير الفشل المحددة في المعيار (مثل: تجاوز انحراف المعاملات للحدود المسموح بها، أو فشل وظيفي).
درجة الحرارة 85 درجة مئوية والرطوبة النسبية 85%. تُسرّع بيئة الاختبار الصارمة هذه من شيخوخة المواد وتكشف عن العيوب المحتملة، مما يُسهم في ضمان الجودة في العديد من الصناعات. تُفصّل الأقسام التالية المنتجات والمواد النموذجية التي تتطلب اختبار Double 85، وتُحلّل ضرورة هذا الاختبار.
المنتجات الإلكترونية والكهربائية
المكونات الإلكترونية ولوحات الدوائر والأجهزة الطرفية هي المواضيع الرئيسية لاختبار Double 85. مكونات مثل الدوائر المتكاملة (IC) والمقاومات والمكثفات والمحاثات معرضة لمشاكل مثل هجرة المعادن وانخفاض أداء العزل في ظل الرطوبة ودرجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، إذا أظهرت اللوحة الأم لهاتف ذكي أكسدة في وصلة اللحام أو قصرًا في الدائرة بعد اختبار Double 85 لمدة 500 ساعة، يلزم تحسين عمليات التغليف. يعتمد اختبار التدهور المُستحث بالجهد (PID) للوحدات الكهروضوئية (الألواح الشمسية) أيضًا على ظروف Double 85، حيث تُسرّع الرطوبة هجرة الأيونات بين الزجاج وغشاء EVA، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب مصادر طاقة مشغلات LED ووحدات التحكم الإلكترونية للسيارات (ECU) هذا الاختبار للتحقق من موثوقيتها في المناخات الاستوائية أو البيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل حجرات المحرك.
مواد البوليمر والطلاءات
يُعد تقييم مقاومة المواد غير المعدنية للعوامل الجوية، مثل البلاستيك والمطاط والمواد اللاصقة، جزءًا لا يتجزأ من اختبار Double 85. ومن الأمثلة على ذلك:
البلاستيك الهندسي: يميل PA66 (النايلون) إلى امتصاص الرطوبة والتحلل في البيئات الرطبة الحارة، مما يؤدي إلى انخفاض قوته الميكانيكية. تتطلب مكونات مثل مشعبات سحب السيارات اختبار مقاومة التحلل المائي.
مواد الختم: عند استخدام حشوات مطاط السيليكون لختم حواف الوحدات الكهروضوئية، يُمكن لاختبار Double 85 محاكاة عمر افتراضي يصل إلى 25 عامًا. في حال حدوث تشققات، يلزم إجراء تعديلات على التركيبة.
الطلاءات والصفائح: يُستخدم هذا الاختبار على طلاء السيارات الكهربائي وطلاءات الأشعة فوق البنفسجية على هياكل الأجهزة للتحقق من وجود بثور أو تقشير. على سبيل المثال، لوحظ تشقق في طلاء لوحة مكيف هواء إحدى العلامات التجارية بعد 240 ساعة من الاختبار، وقد عُزي ذلك إلى عملية معالجة غير كافية.
معدات الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة
المواد المستخدمة في بطاريات الليثيوم، مثل الأنودات والكاثودات والفواصل والإلكتروليتات، حساسة للغاية للرطوبة. يُسرّع اختبار Double 85 تحلل الإلكتروليتات، مما يُساعد في الكشف عن إنتاج الغاز الذي قد يُسبب انتفاخ البطارية. في إحدى الحالات، تعرضت خلية بطارية 18650 لقصر كهربائي داخلي بسبب انكماش الفاصل أثناء الاختبار، مما دفع الشركة المصنعة إلى استخدام فاصل مطلي بالسيراميك. كما يتطلب طلاء الصفائح ثنائية القطب لخلايا وقود الهيدروجين هذا الاختبار للتحقق من مقاومة التآكل، حيث تُفاقم الرطوبة التآكل الكهروكيميائي للصفائح المعدنية.
المكونات الأساسية في صناعة السيارات
بالإضافة إلى الإلكترونيات الخاصة بالسيارات المذكورة سابقًا، تتطلب المكونات التالية أيضًا الاختبار:
أسلاك التوصيل والموصلات: قد يصبح عزل PVC هشًا في ظروف الرطوبة والحرارة، وقد يؤدي أكسدة صفائح التوصيل الطرفية إلى ضعف الاتصال. على سبيل المثال، تشترط مجموعة فولكس فاجن أن تتحمل أسلاك التوصيل 1000 ساعة عمل دون أي عطل في ظروف Double 85.
– المواد الداخلية: أثناء اختبارات الشيخوخة بالحرارة والرطوبة لرغوة البولي يوريثين في المقعد، إذا تجاوزت انبعاثات الفورمالديهايد المعايير، فيجب استخدام إضافات منخفضة التقلب.
-منتجات المطاط: إذا أظهرت شفرات مساحات الزجاج الأمامي تصلبًا أو تشققًا بعد الاختبار، فمن الضروري إجراء تعديلات على نظام البركنة.
المنتجات العسكرية والفضائية
يجب أن تتحمل المعدات الجوية ومكونات الأقمار الصناعية البيئات القاسية. على سبيل المثال، كشف اختبار Double 85 على وحدة إلكترونيات طيران لطائرة مقاتلة عن وجود تشققات في مركب راتنج الإيبوكسي، مما أدى إلى التحول إلى مادة البولي يوريثان. تُفحص خلايا السيليكون الشمسية المستخدمة في ألواح المركبات الفضائية الشمسية باستخدام هذا الاختبار لاختيار نماذج مقاومة لـ PID.
المواد الطبية والتعبئة والتغليف
-البلاستيك الطبي: إذا انخفضت شفافية مادة البولي بروبيلين المستخدمة في الحقن بعد الاختبار، فقد يؤثر ذلك على تقييم استقرار الأدوية.
-التعبئة الدوائية: تكون البثور المصنوعة من الألومنيوم والبلاستيك عرضة للانفصال في البيئات الرطبة والحرارة، مما يتطلب التحقق من أداء المادة اللاصقة.
- تغليف التعقيم: تحتاج المواد مثل تايفك إلى الحفاظ على وظيفة الحاجز الميكروبي بعد خضوعها للاختبار.
معايير الاختبار واللوائح الصناعية
تلتزم المجالات المختلفة بمعايير محددة:
-صناعة الإلكترونيات: IEC 60068-2-66 (اختبار HALT)، JESD22-A101 (اختبار عمر انحياز درجة الحرارة والرطوبة في حالة الاستقرار)
-صناعة الطاقة الكهروضوئية: IEC 61215 (اختبار دورة الحرارة الرطبة)، UL 1703
-صناعة السيارات: ISO 16750-4، فولكس فاجن PV1210
المعايير العسكرية: GJB 150.9A-2009 (اختبار الرطوبة والحرارة للمعدات العسكرية)
خاتمة
يُجسّد اختبار "دبل ٨٥"، بزوج الأرقام البسيط ظاهريًا، سعيًا نحو جودة المنتج، مدعومًا بنظام صارم من المعايير الدولية والوطنية. وتُحاكي غرفة درجة الحرارة والرطوبة الثابتة، كأداة لتحقيق هذا الهدف، البيئات القاسية. وتعمل بمثابة "فاحص جودة" صارم، متبعةً "منهجًا" محددًا (المعايير المختلفة) للكشف عن نقاط ضعف المنتج بشكل استباقي. إن فلسفة "بناء الإجراءات على المعايير والاستعداد للظروف الصعبة" هي التي تضمن أن تصمد المنتجات التي تصل إلى المستهلكين النهائيين أمام اختبارات الزمن والبيئة، وأن تكون أكثر أمانًا وموثوقية ومتانة.
