Камера для испытаний на атмосферное воздействие с использованием ультрафиолетового излучения работает за счет применения люминесцентных УФ-ламп, имитирующих солнечный свет. Она также контролирует температуру и влажность. В совокупности эти факторы ускоряют старение материала. Лампы излучают ультрафиолетовый свет, а камера поддерживает температуру и влажность на заданном уровне. Результаты можно получить за несколько дней или недель, а не за месяцы, как при использовании на открытом воздухе.

Ключевые компоненты камеры, процесс моделирования и процедура тестирования — все это способствует ускорению процесса. В этом руководстве подробно описан каждый из них. В качестве практического примера используется камера для испытаний на старение под воздействием УФ-излучения HFWE. Компания HFWE разработала эту модель для неметаллических материалов. Таким образом, вы сможете увидеть, как эти системы работают в реальных лабораторных условиях.

Основные выводы

• АКамера для испытаний на атмосферное воздействие ультрафиолетового излученияИспользует УФ-лампы, тепло и влагу для имитации погодных условий на открытом воздухе и ускорения старения материалов.

• В камере установлены УФ-лампы с фильтрами, регуляторы температуры и влажности, а также система распыления воды для имитации солнечного света, росы и дождя.

• Вы можете выбрать типы ламп и фильтры, соответствующие реальным условиям солнечного света, для различных материалов и целей тестирования.

• Процесс тестирования включает в себя подготовку образцов, установление параметров теста, проведение теста и проверку изменений цвета, блеска, растрескивания и прочности.

• Эти испытания позволяют быстро и надежно получить данные для прогнозирования срока службы материалов и улучшения рецептур продукции.

Компоненты камеры для испытаний на атмосферное воздействие УФ-излучения

Камера для испытаний на старение под воздействием УФ-излучения HFWE — это высокоэффективное решение для испытаний неметаллических материалов в условиях окружающей среды. Она объединяет несколько подсистем, каждая из которых играет свою особую роль в воспроизведении старения на открытом воздухе. Понимание этих компонентов поможет вам увидеть, как камера для испытаний на старение под воздействием УФ-излучения превращает простую лампу в контролируемый механизм воздействия атмосферных условий.

УФ-лампы и фильтры

В основе системы лежат люминесцентные УФ-лампы. Камера HFWE использует восемь ламп мощностью 40 Вт каждая, длиной 1200 мм и диаметром 38 мм. При заказе можно указать лампы UVA-340 или UVB-313. Два типа ламп выполняют основную работу. Лампы UVA-340 охватывают диапазон 315–400 нм с пиком на 340 нм. Они воспроизводят коротковолновую УФ-часть естественного солнечного света и точно соответствуют солнечному пороговому значению около 295 нм. Лампы UVB-313 охватывают диапазон 280–315 нм с пиком на 313 нм. Они обеспечивают более интенсивное коротковолновое облучение, включая длины волн короче, чем у наземного солнечного света. Это делает их полезными для скрининга и контроля качества.

Оптические фильтры дополнительно формируют спектр. Фильтры дневного света имитируют прямой, резкий летний солнечный свет для наружных материалов. Фильтры для оконного стекла воспроизводят солнечный свет, проходящий через коммерческие или автомобильные стекла, что позволяет проводить реалистичные испытания на выцветание внутри помещений. Фильтры с расширенным диапазоном УФ-излучения позволяют проводить испытания в экстремальных условиях для аэрокосмической отрасли и специализированных автомобильных экстерьеров. Без надлежащей фильтрации лампа может излучать нереалистичное коротковолновое излучение. Фильтр блокирует эти нежелательные длины волн и поддерживает спектр в пределах, близких к реальным условиям.

Системы контроля температуры и влажности

Тепло и влага, наряду с ультрафиолетовым излучением, приводят к деградации материала. Камера HFWE поддерживает температуру в диапазоне от RT+10°C до 70°C. Колебания температуры остаются в пределах ±0,5°C, а влажность поддерживается на уровне ≥95% относительной влажности. Система конденсации нагревает воду в лотке для образования пара. Этот пар конденсируется на образцах, имитируя 100% влажность. Затем сконденсированная вода возвращается обратно для непрерывного воздействия влаги. Отдельная система распыления воды использует мощный насос и пять форсунок для имитации дождя, термического шока и поверхностной эрозии. Для предотвращения образования накипи и обеспечения стабильной работы камеры требуется очищенная или деионизированная вода.

Сенсорный экран управления объединяет все функции. Вы программируете параметры через интерфейс, и он отображает температуру, влажность, интенсивность облучения и время. Подключение по локальной сети и USB обеспечивает управление данными. Камера вмещает приблизительно 40 планшетов для образцов (150×75 мм) или 20 планшетов (300×75 мм). Такая вместимость подходит для различных объемов образцов.

Моделирование солнечного света и погоды

Генерация и фильтрация УФ-излучения

Естественный солнечный свет переносит коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Именно этот диапазон наносит наибольший вред полимерам, покрытиям и пластмассам на открытом воздухе. Камера воспроизводит этот разрушительный диапазон с помощью люминесцентных ламп и оптических фильтров. Восемь параллельно расположенных ламп создают равномерное поле, а образцы устанавливаются на расстоянии 50 мм от центральной линии лампы. Выбор лампы определяет характер облучения, поэтому выбирайте тип, соответствующий вашей цели эксперимента.

Лампы UVA-340 воспроизводят коротковолновый диапазон наземного солнечного света от 295 до 365 нм. Именно в этом диапазоне происходит основная деградация полимеров. Лампы UVB-313 излучают более короткие и агрессивные волны. Они ускоряют тестирование, но могут вызывать отказы, которые никогда не наблюдаются на открытом воздухе. Поэтому выбор лампы определяет достоверность результатов тестирования. Калибровка интенсивности излучения производится до 0,89 Вт/м² на длине волны 340 нм, что соответствует полуденному солнечному свету в субтропическом летнем климате. Затем система обратной связи корректирует мощность ламп по мере их износа.

Фильтры обеспечивают полный контроль спектра. Фильтры дневного света имитируют прямое летнее солнце. Фильтры для оконного стекла воспроизводят свет, проходящий через остекление. Фильтры с расширенным диапазоном УФ-излучения предназначены для использования в условиях экстремального воздействия.Камера для испытаний на воздействие ультрафиолетового излученияРеалистичность изображения во многом зависит от сочетания лампы и фильтра.

В отличие от флуоресцентных УФ-камер, ограниченных коротковолновым УФ-излучением ниже 400 нм, фильтрованные ксеноновые дуговые лампы обеспечивают спектральное распределение мощности, соответствующее солнечному свету в диапазоне от 295 нм до 800 нм. Хотя лампы UVA-340 подходят для ранних этапов скрининга полимеров в рамках НИОКР, они не могут воспроизвести фототермическое расширение и термоокислительные напряжения, характерные для видимого и инфракрасного диапазонов солнечного света. Ксеноновые камеры сочетают в себе прецизионные оптические стеклянные фильтры с обратной связью по интенсивности излучения для устранения спектрального несоответствия и соответствия условиям полевых испытаний во Флориде/Аризоне. Выбор фильтра должен соответствовать целевому стандарту (ASTM G155 Цикл 1, ISO 4892-2 Метод A, SAE J2527).

Циклы конденсации и распыления воды

Ультрафиолетовое излучение само по себе рассказывает лишь половину истории. Старение на открытом воздухе также включает в себя росу, дождь и перепады температуры. Камера сочетает в себе воздействие УФ-излучения с конденсацией, распылением воды и колебаниями температуры. Эта синергия воспроизводит выцветание, образование мелового налета, растрескивание и снижение прочности. Сухая фаза УФ-облучения проходит при заданной температуре. Затем следует фаза конденсации. Вода нагревается в лотке, пар поднимается, и влага конденсируется на образцах. Этот этап имитирует 100% влажность и ночную росу. Отдельная система распыления с пятью форсунками имитирует дождь и термический шок.

Этот чередующийся цикл отражает концепцию испытаний в ультрафиолетовом диапазоне (QUV). Материалы редко выходят из строя от одного единственного воздействия. Они разрушаются, когда ультрафиолетовое излучение, влага и тепло действуют совместно. Время циклов программируется с помощью сенсорного контроллера, а также отслеживаются температура, влажность, интенсивность облучения и время. Очищенная или деионизированная вода здесь крайне важна. Водопроводная вода оставляет накипь на лампах, образцах и соплах. Накипь блокирует пропускание УФ-излучения и искажает результаты. Постоянное качество воды обеспечивает повторяемость каждого цикла испытаний.

Пошаговая процедура тестирования

Подготовка образцов и настройка параметров

Хорошие результаты начинаются с чистых образцов. Протрите каждую поверхность, чтобы удалить пыль, масла и загрязнения. Эти остатки искажают показания и дают ложные данные о старении. Надежно закрепите образцы на держателях образцов камеры. Промаркируйте каждый образец для отслеживания, поскольку вы можете проводить несколько тестов с различными параметрами одновременно.

Далее запрограммируйте тест с помощью сенсорного контроллера. Установите интенсивность УФ-излучения в Вт/м² в соответствии с солнечной энергией в целевом географическом регионе. Задайте температурные циклы, чередующие высокие и низкие значения, имитирующие дневные и ночные колебания. Установите циклы влажности и распыления воды для воспроизведения росы, конденсата или чередования влажного и сухого состояния. Наконец, укажите продолжительность теста в часах, днях или неделях в соответствии с желаемым коэффициентом ускорения. Контроллер сохранит эти настройки и будет отображать температуру, влажность, интенсивность излучения и время на протяжении всего теста.

Проведение тестов и оценка результатов

После начала испытаний следите за внутренними условиями. Камера для испытаний на воздействие ультрафиолетового излучения обеспечивает защиту от протечек, короткого замыкания, перегрева, нехватки воды и перегрузки по току. Функция запоминания настроек контроллера при отключении питания сохраняет ваши параметры в неизменном виде после прерывания. Убедитесь, что в систему подается очищенная или деионизированная вода, поскольку образование накипи искажает результаты испытаний.

После завершения испытаний оцените изменения. Сравните цвет, блеск, растрескивание и прочность с исходными показателями. Эти результаты помогут вам прогнозировать срок службы и оптимизировать составы. Аналогичный рабочий процесс подходит для электроники, автомобильных деталей, пластмасс и резины, обработки металлических поверхностей и общих лабораторных испытаний. Для каждого применения важны воспроизводимые данные, и хорошо организованная камера для испытаний на атмосферное воздействие УФ-излучения обеспечивает именно это.

АКамера для испытаний на воздействие ультрафиолетового излученияКамера объединяет ультрафиолетовое излучение, тепло и влагу в контролируемом цикле. Этот цикл имитирует естественное выветривание и ускоряет его. Вы задаете условия, а камера повторяет их цикл за циклом.

Такая повторяемость обеспечивает надежные данные. Вы можете с уверенностью прогнозировать долговечность материала. Кроме того, вы можете оптимизировать состав продукции, основываясь на реальных данных, а не на догадках.

Ускоренные испытания на атмосферное воздействие будут приобретать все большее значение. Разработка материалов и обеспечение качества зависят от быстрых и достоверных результатов. По мере выхода на рынок новых материалов подобные камеры будут и дальше помогать вам доказывать их долговечность.

Часто задаваемые вопросы

Какой тип лампы следует выбрать для проведения теста?

Подберите лампу в соответствии с вашими целями. Лампы UVA-340 воспроизводят коротковолновый диапазон солнечного света и подходят для работы на открытом воздухе. Лампы UVB-313 излучают более короткие, агрессивные волны и ускоряют процесс обследования. Камера подходит для ламп UVA-340 или UVB-313.

Сколько времени обычно занимает тестирование?

Продолжительность испытания зависит от целевого значения ускорения и материала. Вы устанавливаете длительность в часах, днях или неделях с помощью сенсорного экрана контроллера. Затем камера повторяет запрограммированные циклы УФ-облучения, конденсации и распыления. Этот повторяющийся цикл сокращает период воздействия внешней среды, составляющий несколько месяцев, до более короткого промежутка времени.

Зачем в камере нужна очищенная или деионизированная вода?

Водопроводная вода оставляет накипь на лампах, образцах и форсунках. Накипь блокирует пропускание УФ-излучения и искажает показания. Очищенная или деионизированная вода обеспечивает постоянную экспозицию и защищает оборудование от повреждений при длительной эксплуатации. Всегда проверяйте, соответствует ли ваш источник воды этому требованию, прежде чем начинать эксперимент.

Сколько образцов помещается в один цикл анализа?

Камера вмещает приблизительно 40 планшетов для образцов размером 150×75 мм или 20 планшетов размером 300×75 мм. Такая вместимость позволяет проводить анализ различных объемов образцов. Необходимо маркировать каждый образец, поскольку вы можете проводить несколько наборов параметров одновременно.

Что измеряют после теста?

Сравните цвет, блеск, растрескивание и прочность с базовыми показателями. Эти изменения показывают, как материал старел под воздействием УФ-излучения, тепла и влаги. Используйте эти данные для прогнозирования срока службы и совершенствования рецептур. Аналогичный рабочий процесс подходит для электроники, автомобилестроения, пластмасс и резины, а также обработки металлических поверхностей.