水平垂直燃燒儀測試技術(shù)流程分析

水平垂直燃燒儀是設(shè)備和器具部件材料可燃性性能的檢測儀器，主要應(yīng)用于生產(chǎn)企業(yè)和第三方檢測部門模擬技術(shù)評定著火危險性，確保產(chǎn)品的周圍著火時不引起燃燒蔓延。本文通過研究水平測試HB分級、垂直燃燒V分級的測試要求以及試驗方法，介紹了國內(nèi)外有關(guān)水平垂直燃燒儀的市場現(xiàn)狀及其測試方法。 

水平垂直燃燒試驗是模擬電工電子產(chǎn)品周圍發(fā)生著火時早期階段火焰的影響，以便通過模擬技術(shù)評定著火危險程度，確保產(chǎn)品的周圍著火時不引起燃燒蔓延。適用于照明設(shè)備、低壓電器、家用電器、機(jī)床電器、電機(jī)、電動工具、電子儀器、電工儀表、信息技術(shù)設(shè)備、電氣事務(wù)設(shè)備、電氣連接件和輔件等電工電子產(chǎn)品及其組件部件的檢測；也適用于絕緣材料、工程塑料或其它固體可燃材料行業(yè)的檢測，如家用電器的絕緣外殼、開關(guān)面板、印刷電路板以及絕緣材料等。 

水平垂直燃燒試驗是將長方形條狀試樣的一端固定在水平或垂直夾具上，其另一端暴露于規(guī)定的試驗火焰中。通過測量線性燃燒速率，評價試樣的水平燃燒行為；通過測量其余焰和余輝時間、燃燒的范圍和燃燒顆粒滴落情況，評價試樣的垂直燃燒性能。 

可燃性UL94等級是應(yīng)用最廣泛的塑料材料可燃性能標(biāo)準(zhǔn)，它主要是針對塑料盒泡沫材料的防火測試標(biāo)準(zhǔn)，用來評價材料在被點(diǎn)燃后熄滅的能力。根據(jù)燃燒速度、燃燒時間、抗滴能力以及滴珠是否燃燒可有多種判定方法，UL94針對材料的燃燒主要分成了五種測試方法，分別是：

一是50W火焰水平燃燒測試UL94、HB40、HB75分級；

二是50W火焰垂直燃燒測試 V-0、V-1、V-2分級；

三是500W火焰燃燒測試5VA、5VB分級；

四是薄膜材料軟性試樣的垂直燃燒VTM-0、VTM-1、VTM-2分級；

五是泡沫材料水平燃燒HF-1、HF-2和HBF分級。

根據(jù)不同等級的試驗方法，試驗布置和相應(yīng)的實驗儀器的要求也有所不同。因此本文通過研究水平測試HB分級、垂直燃燒V分級的測試要求以及試驗方法，系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)水平垂直燃燒儀的市場現(xiàn)狀及發(fā)展。

水平垂直燃燒測試方法

水平燃燒測試HB分級情況下，要求試樣尺寸長125mm，寬13mm，厚度不超過13mm，樣品水平放置，試樣夾夾住樣品的一端，點(diǎn)燃裝置成45度角，保持火焰位置不變在樣品的另一端施加30±1S的時間，試樣夾下方水平放置金屬網(wǎng)和可以自由移動的固定架，使樣品燃燒時，其自由端和金屬網(wǎng)保持10mm。試驗布置如圖1所示。

該試驗的試驗材料分為可自撐材料和非自撐材料，可自撐材料是指試樣的自由端應(yīng)與金屬網(wǎng)保持10mm的距離，非自撐材料則指試樣的自由端下垂不能保持10mm的距離，這種情況下，應(yīng)在試樣的下面放置一個支撐架，以保持試樣的自由端與金屬網(wǎng)的距離保持在10mm。

垂直燃耗測試V分級情況下，樣品尺寸與水平燃燒相同，燃燒器垂直放置，燈口與試樣的距離保持在10±1mm，這就要求試樣在燃燒測試的過程中，燃燒器能夠在垂直方向自由移動。試驗布置如圖2所示。

如果在試樣燃燒的過程中，有熔融物或滴落物時，應(yīng)將噴燈傾斜45度，以免有熔融物滴落進(jìn)噴燈口，對試樣施加10s±0。1s的時間后，應(yīng)立即移開噴燈，至少移開距試樣150mm的距離，使其不對試樣的續(xù)燃產(chǎn)生影響。

水平垂直燃燒儀測試要求

一臺完整的水平垂直燃燒儀組成部分主要包括：試樣架及夾具、燃耗裝置及燃料以及儀器的箱體部分。

試樣架及夾具部分主要根據(jù)試驗需求，保證試樣穩(wěn)固固定，具有下降上升和平移的功能調(diào)整樣品與燃燒裝置間的距離，試樣夾取靈活，操作方便，夾具材質(zhì)一般選擇304不銹鋼制作，美觀耐腐蝕。水平燃燒及垂直燃燒的夾具可選擇一體化設(shè)計，操作方便，節(jié)省空間。

燃耗裝置選擇本生燈，燈管長度約為100±0.5mm，內(nèi)徑尺寸9.5±0.5mm使得在試驗時測試火焰的高度能夠控制在20mm到125mm范圍內(nèi)，試驗時燃燒器的傾角可以在0和45度間手動或自動切換。燃燒器的燃料一般選擇甲烷、乙烷和丙烷氣體，其中甲烷最佳。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃料氣體的壓力和流量在20mm（50W）高度火焰測試的時要求甲烷氣體的流量為105 ml/min，氣體壓力小于10mm水柱；在125mm（500W）高度火焰測試的時要求甲烷氣體的流量為965±30ml/min，氣體壓力為125±25mm水柱，故需要流量計和壓力計來精確控制調(diào)整燃?xì)獾牧髁亢蜌鈮?，以達(dá)到試驗需要的火焰高度。

儀器的箱體部分由于在燃燒試驗的過程中對箱體內(nèi)的氧氣有所消耗，并且試驗箱體幾乎是密封的，為了保證試驗的結(jié)果不受箱體內(nèi)氧氣消耗的影響，標(biāo)準(zhǔn)中對于試驗箱體的體積有了明確規(guī)定，GB/T2406:2008中對于50W水平燃耗HB分級測試和垂直燃耗V分級測試試驗箱體至少達(dá)到0。5立方米的體積；GB/T8332:2008中對50W泡沫材料水平燃耗HB分級測試試驗箱體體積規(guī)定至少為0。5立方米；GB5169.17:2008中對于500W火焰試驗中，由于燃燒強(qiáng)度加大，氧氣消耗增加，故對試驗箱體體積的大小也相應(yīng)的增加到0.75立方米。因此為了保證各個級別試驗?zāi)軌蝽樌麥?zhǔn)確的進(jìn)行，試驗箱體體積應(yīng)至少選擇0.75立方米的。另外，試驗結(jié)束后，試驗箱體內(nèi)會產(chǎn)生燃燒后的有害氣體，因此，應(yīng)該配備排風(fēng)扇將廢棄排出并進(jìn)行處理。

水平垂直燃燒儀的市場現(xiàn)狀

水平垂直燃燒儀廣泛應(yīng)用于電工電子產(chǎn)品及其部件的檢測，目前，市場上有不同種類的水平垂直燃燒儀，國內(nèi)的如青島科技大學(xué)申請一種水平和垂直燃燒試驗自動測試的實用新型專利，包括帶有工作臺底板的箱體、燃?xì)夤?yīng)及控制系統(tǒng)。箱體內(nèi)設(shè)有試驗支架，用于夾持水平試樣的水平夾具或通過橫支架連接有用于夾持垂直試樣的垂直夾具。還包括與燃?xì)夤?yīng)及控制系統(tǒng)相連接的燃燒器、計算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及計算機(jī)顯示器、溫度采集及處理系統(tǒng)、滴落物信息采集及處理系統(tǒng)；青島睿新杰儀器有限公司申請發(fā)明一種水平垂直燃燒測定儀，包括主機(jī)及控制面板，主機(jī)上設(shè)有玻璃艙門，其特征在于：艙門通過升降裝置安裝在主機(jī)上，控制面板與主機(jī)分體設(shè)計，控制面板可轉(zhuǎn)動地安裝在主機(jī)上。艙門玻璃上設(shè)有操作孔，該操作孔上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。

國外的如德國的Wazau-UL94，其箱體內(nèi)部空間0.77立方米，燃燒裝置可進(jìn)行水平和角度調(diào)整，試樣支架可進(jìn)行水平和垂直調(diào)整，工作氣體為純度大于98%的甲烷，裝有排氣量達(dá)到470立方米/小時的排氣裝置；蘇州菲尼克斯UL94水平垂直燃燒儀，其箱體體積大于0.8立方米，燃燒器可0、20、45度便捷調(diào)節(jié)，美國HUMBOLDT火源，內(nèi)徑9.5±0.5mm符合標(biāo)準(zhǔn)，頂部排風(fēng)裝置，抽取燃燒產(chǎn)生的廢氣，流量計精度達(dá)到F.S±1%，能源為甲烷氣，自動記錄測試時間和測試結(jié)果；西思特 RH-6033A UL94-2012水平垂直燃燒試驗箱，燃燒空間大于等于0.8立方米，使燃燒結(jié)果更準(zhǔn)確，來自Matheson Tri-Gas的精度好流量計，箱體采用高防腐噴涂鋁合金框架，由進(jìn)口SUB304不銹鋼板密封，噴涂高防腐度油漆試驗時無空氣流通，測試支架由進(jìn)口SUB316不銹鋼制成的水平和垂直燃燒支架，H-5025 UL-用本生燈，噴燈管直徑9.5mm ，噴燈角度可0、45、90度方便調(diào)節(jié)，燃?xì)膺x配純度99%的甲烷，低噪音工業(yè)排風(fēng)機(jī)，排氣迅速。

目前，水平垂直燃燒儀的設(shè)計技術(shù)已趨于成熟，市場上存在的儀器基本都能滿足水平垂直燃燒試驗的要求。但是在試驗自動化的程度上還有待提高，在開發(fā)水平垂直燃燒儀的技術(shù)領(lǐng)域仍有許多工作需要開展：

一是試樣在燃燒過程中產(chǎn)生的氣體需要迅速排出，減少實驗等待時間，提高工作效率。

二是由于水平垂直燃燒試驗的試驗樣品的多樣性，燃燒產(chǎn)生的廢氣也具有多樣性，這些氣體中的部分可能會對環(huán)境造成污染，嚴(yán)重的會對人體直接產(chǎn)生危害。因此加強(qiáng)廢氣處理、優(yōu)化廢氣處理裝置是一個亟需解決的問題。

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