غرف اختبار قوس الزينون: اختبارات التجوية المعجلة للتحقق من متانة المواد

ما هو اختبار الزينون؟

اختبار قوس الزينون هو نوع من اختبارات التجوية المعجلة التي تحاكي التأثيرات الضارة لأشعة الشمس والحرارة والرطوبة على المواد. تُعرَّض ركائز الاختبار في بيئة مُحكمة تحاكي الظروف التي تحدث في العالم الحقيقي.

 

التقنيات الأساسية ومبادئ التشغيل

تُعدّ مصابيح قوس الزينون، التي تُولّد الضوء من خلال تفريغ كهربائي بين قطبين من التنجستن داخل غلاف زجاجي من الكوارتز مملوء بغاز الزينون، هي العنصر الأساسي في هذه الحجرات. وعند ترشيحها بشكل صحيح، تُنتج مصابيح الزينون توزيعًا طيفيًا للطاقة يُشبه إلى حد كبير ضوء الشمس الطبيعي، بما في ذلك مكونات الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء.

تتضمن الغرف الحديثة أنظمة تحكم متطورة لتنظيم ما يلي:

مستويات الإشعاع (عادة ما يتم قياسها بوحدة واط/م² عند أطوال موجية محددة)

درجة حرارة الحجرة (غالباً ما تتراوح من درجة حرارة الغرفة إلى 100 درجة مئوية فأكثر)

لوحة سوداء أو درجة حرارة قياسية سوداء

الرطوبة النسبية (عادةً 1095% RH)

دورات رش الماء لمحاكاة المطر أو الندى

تتميز الوحدات الأكثر تطوراً بأجهزة قياس الطيف الإشعاعي للمراقبة المستمرة والتحكم التلقائي في الإشعاع، مما يضمن ظروف اختبار متسقة طوال مدة التجارب.

ما هو المعيار الخاص بقوس الزينون؟ تاختبار؟

صُممت غرف اختبار التجوية بقوس الزينون لتلبية العديد من معايير الاختبار الدولية، بما في ذلك:

المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO):

ISO 48922: المواد البلاستيكية - طرق التعرض لمصادر الضوء المختبرية - الجزء 2: مصابيح زينونارك

ISO 164742: الدهانات والورنيشات - طرق التعرض لمصادر الضوء المختبرية - الجزء 2: مصابيح زينونارك

الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM):

ASTM G155: الممارسة القياسية لتشغيل جهاز ضوء قوس الزينون لتعريض المواد غير المعدنية

ASTM D2565: الممارسة القياسية لتعريض البلاستيك المخصص للاستخدامات الخارجية لأشعة زينون القوس

ASTM D4459: الممارسة القياسية لتعريض البلاستيك لأشعة زينون آرك والمخصص للاستخدامات الداخلية

AATCC (الرابطة الأمريكية لكيميائيي وملوني المنسوجات):

AATCC TM16: ثبات اللون للضوء

AATCC TM169: مقاومة المنسوجات للعوامل الجوية: التعرض لمصباح زينون

معايير إقليمية أخرى:

JIS D0205 (المعايير الصناعية اليابانية)

SAE J2412/J2527 (السيارات)

GB/T 1865 (المعيار الوطني الصيني)

 

التطبيقات النموذجية وعينات الاختبار

صناعة السيارات:

المكونات الخارجية: الدهانات، والطلاءات، والبلاستيك، والأختام المطاطية، والزخارف، والمرايا

المكونات الداخلية: لوحات القيادة، والمفروشات، والمنسوجات، وشاشات العرض، ولوحات التحكم

أنظمة الإضاءة: مواد العدسات، العاكسات، تغليف مصابيح LED

 

 

مواد البناء والتشييد: الطلاءات والدهانات المعمارية قطاعات النوافذ، مواد التسقيف، مواد التكسية الخارجية مواد مانعة للتسرب، مواد لاصقة، مركبات سد الشقوق المواد المركبة، منتجات العزل 2

المنسوجات والملابس:

أقمشة خارجية (مظلات، خيام، مظلات شمسية)

منسوجات السيارات

ملابس واقية

اختبار ثبات اللون للأصباغ والملونات

 

البلاستيك والبوليمرات:

مواد التعبئة والتغليف

المنتجات الاستهلاكية

أفلام زراعية

البلاستيك الهندسي للتطبيقات الخارجية

الطلاءات والدهانات:

طلاءات الصيانة الصناعية

دهانات إعادة طلاء السيارات

تشطيبات وأصباغ الخشب

الطلاءات المسحوقة

الخلايا الكهروضوئية والإلكترونيات:

مواد تغليف الألواح الشمسية

حاويات إلكترونية خارجية

الموصلات والمواد العازلة

تقنيات العرض

ما الفرق بين اختبار الأشعة فوق البنفسجية واختبار قوس الزينون؟

تحليل الناتج الطيفي لاختبار قوس الزينون والأشعة فوق البنفسجية

 

يتمثل أحد الاختلافات الرئيسية بين الاختبارين في الطيف الضوئي المنبعث من مصادر الضوء. ففي اختبار مقاومة العوامل الجوية، يحاكي الضوء المنبعث من مصابيح زينون قوسية طيف ضوء الشمس، ويشمل الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية.

مقاييس الجودة الطيفية والاستقرار:

المعلمة	التكوين المستوي	تكوين القوس
مطابقة طيفية للأشعة فوق البنفسجية	الفئة ب وفقًا للمعيار ISO 4892-2 (300-400 نانومتر)	الفئة أ/ب حسب نظام الترشيح
استقرار الطيف المرئي	±4% على مدى 500 ساعة	±2.5% على مدى 500 ساعة
التحكم في مكونات الأشعة تحت الحمراء	أكثر تباينًا (650-800 واط/م² إجماليًا)	تحكم أفضل (إجمالي 600-750 واط/م²)
معدل الانجراف الطيفي	0.8-1.2%/100 ساعة	0.5-0.8%/100 ساعة
تعقيد نظام الترشيح	مجموعات متعددة من المرشحات لكل مصباح	نظام ترشيح واحد للقوس بأكمله

الأداء الخاص بالتطبيق

مثالي للتكوين المستوي

اختبار الشاشات المسطحة: وحدات الطاقة الشمسية، والألواح المعمارية، والمواد المركبة المسطحة

الفحص عالي الإنتاجية: عينات صغيرة متعددة مرتبة في أنماط شبكية

دراسات الحساسية الاتجاهية: مواد ذات خصائص متباينة الخواص

تطبيقات البحث والتطوير منخفضة التكلفة: حيث يكون التوحيد النهائي أقل أهمية

 

مثالي لتكوين القوس

اختبار المكونات ثلاثية الأبعاد: قطع غيار السيارات، المنتجات الاستهلاكية، المنتجات المجمعة

رفوف العينات الدوارة: اختبار الامتثال للمعايير (ISO، ASTM)

دراسات عالية الدقة: تقييمات المواد الصيدلانية، والفضاء، والمواد الحرجة

اختبارات طويلة الأمد: حيث يكون الاستقرار الطيفي أمراً بالغ الأهمية

 

اعتبارات الامتثال للمعايير

المعايير المعترف بها لكل تكوين

 

تتوافق الأنظمة المستوية عادةً with:

ISO 4892-2 (مع مؤهلات توحيد محددة)

ASTM G155 (معدل للهندسة المستوية)

معايير خاصة بالصناعة للمواد المسطحة

 

أنظمة القوس الكهربائي عادةً ما تكون متوافقة with:

ISO 4892-2 (الامتثال الكامل)

ASTM G155، D2565، D4459

AATCC TM16، TM169

SAE J2527، J2412

IEC 61215 (الخلايا الكهروضوئية)

يُعدّ اختيار نوع مصباح زينون، سواءً كان مسطحًا أو قوسيًا، خيارًا تصميميًا أساسيًا ذا آثار بالغة على قدرات الاختبار، وكفاءة التشغيل، والقبول التنظيمي. توفر الأنظمة المسطحة مرونةً ومزايا من حيث التكلفة لتطبيقات محددة، لا سيما مع المواد المسطحة وبيئات البحث. أما الأنظمة القوسية، فتتميز بتجانس واستقرار فائقين، فضلًا عن توافقها الواسع مع المعايير، مما يجعلها الخيار الأمثل لمعظم تطبيقات الاختبار الصناعية.