آزمون "دوبل 85": چگونه محفظه‌های دما و رطوبت ثابت، شرایط سخت را برای ایجاد قابلیت اطمینان محصول شبیه‌سازی می‌کنند

  در تولید صنعتی، به‌ویژه در بخش‌هایی مانند الکترونیک، خودروسازی، فتوولتائیک و مواد جدید، اصطلاح تخصصی‌ای مکرراً شنیده می‌شود—"آزمون دوبل 85". این آزمون که ممکن است تا حدودی مرموز به نظر برسد، بخش جدایی‌ناپذیری از تأیید کیفیت و قابلیت اطمینان محصول مدرن است. تجهیزات اصلی که وظیفه اجرای این روش حیاتی را بر عهده دارند، محفظه دما و رطوبت ثابت است. این مقاله نگاهی دقیق به این دارد که آزمون "دوبل 85" شامل چه مواردی می‌شود، استانداردهایی که با آن مطابقت دارد و اینکه چگونه این محفظه‌ها این چالش محیطی سخت را انجام می‌دهند. شاخص‌های آزمون با استانداردهای بین‌المللی مانند IEC61215 و IEC61646 و همچنین مشخصات داخلی مانند GB/T19394 مطابقت دارند.

آزمون "دوبل 85" چیست؟ – تعریف و ماهیت

"دوبل 85" یک اصطلاح رایج در صنعت است که دقیقاً مجموعه‌ای خاص از شرایط دما و رطوبت را توصیف می‌کند:

اولین "85": به دمای +85 درجه سانتی‌گراد اشاره دارد.

دومین "85": به رطوبت نسبی 85% RH اشاره دارد.

بنابراین، "آزمون دوبل 85" معمولاً شامل قرار دادن نمونه‌های آزمایشی در داخل یک محفظه دما و رطوبت ثابت و حفظ محیط در دمای ثابت +85 درجه سانتی‌گراد و 85% RH برای یک دوره طولانی برای انجام ارزیابی‌های پیری، دوام یا قابلیت اطمینان است.

درک عمیق‌تر:
آزمون "دوبل 85" صرفاً ترکیبی ساده از دو عدد نیست. این آزمون، محیط‌های با دمای بالا و رطوبت بالا را که معمولاً در تابستان در بسیاری از مناطق جهان (به عنوان مثال، مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری) یافت می‌شود، شبیه‌سازی می‌کند. این محیط بسیار تهاجمی است و به عنوان یک کاتالیزور قدرتمند برای محصولات، به‌ویژه قطعات الکترونیکی و الکتریکی عمل می‌کند و به سرعت عیوب احتمالی را آشکار می‌کند.

چرا 85 درجه سانتی‌گراد و نه 95 درجه سانتی‌گراد یا 60 درجه سانتی‌گراد؟

  آزمون دوبل 85 یک استاندارد است که توسط مهندسان آزمایش قابلیت اطمینان برای تسریع روند آزمایش چرخه عمر محصول ایجاد شده است. در سناریوهای دنیای واقعی، به ندرت شرایط دمای 85 درجه سانتی‌گراد و رطوبت 85% را تجربه می‌کنیم. بنابراین، آزمون دوبل 85 برای تکرار محیط‌های استفاده واقعی در نظر گرفته نشده است، بلکه برای شبیه‌سازی قابلیت اطمینان محصول در شرایط سخت است.

در حالی که سطوح بالاتر دما و رطوبت ممکن است بیشتر شبیه برخی از محیط‌های دنیای واقعی باشد، چرا حتی شرایط آزمایشی سخت‌تری را انتخاب نکنیم؟ دلیل این امر در تجزیه و تحلیل آماری نهفته است که نشان می‌دهد خرابی‌هایی که در چنین شرایط آزمایشی شدیدی رخ می‌دهند، اغلب منعکس‌کننده مشکلاتی نیستند که در طول استفاده واقعی از محصول ایجاد می‌شوند. در عوض، آنها اغلب ناشی از استرس بیش از حد تحمیل شده توسط خود شرایط آزمون هستند. از طریق تجربه عملی انباشته شده، روش آزمون دوبل 85 به عنوان روشی که با سناریوهای دنیای واقعی همخوانی بیشتری دارد، شناخته شده است. این روش به طور موثر نیاز به ارزیابی قابلیت اطمینان محصول در شرایط سخت را برآورده می‌کند و آن را به یک رویکرد آزمایشی ایده‌آل و منطقی تبدیل می‌کند.

چرا آزمون "دوبل 85" انجام دهیم؟ – هدف و اهمیت

  هدف اصلی آزمون "دوبل 85" آزمایش استرس تسریع شده است. مشکلاتی که ممکن است سال‌ها طول بکشد تا در شرایط محیطی طبیعی آشکار شوند، می‌توانند در عرض صدها یا حتی ده‌ها ساعت در شرایط سختگیرانه "دوبل 85" ظاهر شوند. اهداف اصلی ارزیابی آن عبارتند از:

  ارزیابی تحمل مواد: بررسی اینکه آیا مواد غیرفلزی مانند پلاستیک‌ها، لاستیک‌ها، پوشش‌ها و چسب‌ها در دمای بالا و رطوبت تغییر شکل می‌دهند، تغییر رنگ می‌دهند، پیر می‌شوند یا تجزیه می‌شوند.

  بازرسی قابلیت اطمینان قطعات: آزمایش اینکه آیا قطعات الکترونیکی مانند مدارهای مجتمع، بردهای مدار چاپی، خازن‌ها و مقاومت‌ها می‌توانند در شرایط سخت به طور پایدار کار کنند و از خوردگی داخلی، مهاجرت یون، مدارهای باز یا اتصال کوتاه ناشی از رطوبت و گرما جلوگیری کنند.

  تأیید پایداری کلی محصول: ارزیابی اینکه آیا عملکرد آب‌بندی، خواص مکانیکی و عملکرد الکتریکی محصول نهایی (به عنوان مثال، تلفن‌های همراه، کنترل‌کننده‌های خودرو، اینورترهای خورشیدی، باتری‌ها) با استانداردها مطابقت دارد یا خیر.

  آزمایش عمر تسریع شده: با اعمال استرس بسیار فراتر از شرایط استفاده عادی، تخمین سریع عمر مفید و نرخ خرابی محصول، ارائه پشتیبانی داده برای بهبود طراحی و کنترل کیفیت.

  به عبارت ساده، محصولی که آزمون "دوبل 85" را پشت سر می‌گذارد، پتانسیل خود را برای عملکرد پایدار طولانی‌مدت در محیط‌های سخت نشان می‌دهد و قابلیت اطمینان بالاتر و کیفیت قابل اعتمادتر را نشان می‌دهد.

محفظهمحفظه دما و رطوبت ثابت: تجهیزات کلیدی برای "دوبل 85"

  یک محفظه دما و رطوبت ثابت که قادر به انجام آزمون "دوبل 85" است، باید سیستم‌ها و ویژگی‌های کلیدی زیر را داشته باشد تا الزامات دقت استانداردهای ذکر شده را برآورده کند:

  سیستم گرمایش: از عناصر گرمایشی با کیفیت بالا برای افزایش سریع و یکنواخت دمای محفظه تا 85 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌کند.

  سیستم تبرید: برای فاز خنک‌سازی و کنترل رطوبت (از طریق رطوبت‌زدایی) حیاتی است، حتی اگر آزمایش به دمای بالا نیاز داشته باشد. معمولاً از تبرید تراکم مکانیکی استفاده می‌کند.

  سیستم رطوبت‌زنی: هسته اصلی برای دستیابی به رطوبت بالای 85% RH. معمولاً از یک دیگ بخار برای تولید بخار خالص یا یک روش تبخیر تشت آب برای تزریق دقیق بخار به داخل محفظه استفاده می‌کند.

  سیستم کنترل: یک کنترل‌کننده ریزپردازنده پیشرفته به عنوان "مغز" عمل می‌کند و امکان تنظیم و نگهداری دقیق مقادیر دما و رطوبت را با نظارت در زمان واقعی برای اطمینان از اینکه نوسانات در محدوده تحمل باقی می‌ماند (به عنوان مثال، دما ±0.5 درجه سانتی‌گراد، رطوبت ±2% RH) فراهم می‌کند.

  حسگرها: حسگرهای دمای PT100 با دقت بالا و حسگرهای رطوبت خازنی، بازخورد داده‌های بی‌درنگ را به سیستم کنترل برای کنترل حلقه بسته ارائه می‌دهند.

  ساخت محفظه: فضای داخلی معمولاً از فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی و آسان تمیز می‌شود. این محفظه دارای عایق‌بندی و آب‌بندی عالی است تا از یک محیط داخلی پایدار بدون اتلاف انرژی اطمینان حاصل شود.

روش آزمون معمولی "دوبل 85"

  یک آزمون استاندارد "دوبل 85" معمولاً این مراحل را دنبال می‌کند (با استفاده از JESD22-A101 به عنوان مثال):

  آماده‌سازی نمونه و آزمایش اولیه: بازرسی بصری و آزمایش‌های عملکرد الکتریکی را روی نمونه‌ها انجام دهید و داده‌های پایه را ثبت کنید.

  تنظیم پارامتر: دمای هدف (+85 درجه سانتی‌گراد)، رطوبت هدف (85% RH)، مدت زمان (به عنوان مثال، 1000 ساعت) را به شدت تنظیم کنید و منبع بایاس را مطابق استاندارد روی کنترل‌کننده وصل کنید.

  راه‌اندازی: تجهیزات شروع به کار می‌کنند، گرم می‌شوند و طبق برنامه از پیش تعیین شده رطوبت‌زنی می‌کنند. دما و رطوبت به شدت در مقادیر تنظیم شده کنترل می‌شوند (به عنوان مثال، دما ±0.5 درجه سانتی‌گراد، رطوبت ±2% RH).

  عملکرد و نظارت مداوم: محفظه شرایط "دوبل 85" و ولتاژ بایاس را برای کل دوره تعیین شده حفظ می‌کند، در حالی که وضعیت تجهیزات نظارت می‌شود.

  بازیابی: پس از آزمایش، نمونه‌ها برای یک دوره مشخص (به عنوان مثال، 24 ساعت) تحت شرایط بازیابی دمای/رطوبت اتاق استاندارد تثبیت می‌شوند.

  بازرسی و ارزیابی نهایی: بازرسی‌های نهایی جامع را روی نمونه‌ها انجام دهید. نتایج را با داده‌های قبل از آزمایش مقایسه کنید و بر اساس معیارهای خرابی تعریف شده در استاندارد (به عنوان مثال، آیا انحراف پارامتر از حد مجاز فراتر می‌رود، خرابی عملکردی) تعیین کنید.

دمای 85 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 85%. این محیط آزمایشی سختگیرانه، پیری مواد را تسریع می‌کند و عیوب احتمالی را آشکار می‌کند، بنابراین نقش مهمی در کنترل کیفیت در صنایع مختلف ایفا می‌کند. بخش‌های زیر محصولات و مواد معمولی را که به آزمون دوبل 85 نیاز دارند، شرح می‌دهند و ضرورت چنین آزمایشی را تجزیه و تحلیل می‌کنند.

محصولات الکترونیکی و الکتریکی

  قطعات الکترونیکی، بردهای مدار و دستگاه‌های نهایی، موضوعات اصلی آزمون دوبل 85 هستند. قطعاتی مانند مدارهای مجتمع (IC)، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف‌ها مستعد مشکلاتی مانند مهاجرت فلز و کاهش عملکرد عایق در رطوبت و دمای بالا هستند. به عنوان مثال، اگر یک برد اصلی تلفن هوشمند پس از یک آزمون دوبل 85 ساعته 500، اکسیداسیون اتصال لحیم یا اتصال کوتاه مدار را نشان دهد، به بهبود در فرآیندهای بسته‌بندی نیاز است. آزمون تخریب القایی بالقوه (PID) برای ماژول‌های فتوولتائیک (پنل خورشیدی) نیز به شرایط دوبل 85 متکی است، زیرا رطوبت مهاجرت یون‌ها را بین شیشه و فیلم EVA تسریع می‌کند و منجر به کاهش راندمان تولید برق می‌شود. علاوه بر این، منبع تغذیه درایور LED و واحدهای کنترل الکترونیکی خودرو (ECU) برای تأیید قابلیت اطمینان خود در آب و هوای گرمسیری یا محیط‌های با دمای بالا مانند محفظه‌های موتور به این آزمایش نیاز دارند.

مواد پلیمری و پوشش‌ها

  ارزیابی مقاومت در برابر آب و هوا از مواد غیرفلزی مانند پلاستیک‌ها، لاستیک‌ها و چسب‌ها از آزمون دوبل 85 جدا نیست.      نمونه‌ها عبارتند از:

-پلاستیک‌های مهندسی: PA66 (نایلون) تمایل به جذب رطوبت و پلیمریزاسیون در محیط‌های مرطوب و گرم دارد که منجر به کاهش استحکام مکانیکی می‌شود. قطعاتی مانند منیفولد ورودی خودرو نیاز به آزمایش مقاومت در برابر هیدرولیز دارند.

-مواد آب‌بندی: هنگامی که از واشرهای لاستیکی سیلیکونی برای آب‌بندی لبه‌های ماژول‌های فتوولتائیک استفاده می‌شود، آزمون دوبل 85 می‌تواند 25 سال پیری در فضای باز را شبیه‌سازی کند. اگر ترک خوردگی رخ دهد، تنظیمات فرمولاسیون ضروری است.

-پوشش‌ها و آبکاری‌ها: این آزمایش بر روی رنگ الکتروفورز خودرو و پوشش‌های UV روی محفظه‌های لوازم خانگی برای بررسی تاول زدن یا پوسته‌پوسته شدن استفاده می‌شود. به عنوان مثال، ترک خوردگی مشاهده شده در پوشش پانل کولر گازی یک برند پس از 240 ساعت آزمایش به فرآیند پخت ناکافی بازمی‌گردد.

انرژی جدید و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی

  مواد مورد استفاده در باتری‌های لیتیومی، مانند آندها، کاتدها، جداکننده‌ها و الکترولیت‌ها، نسبت به رطوبت بسیار حساس هستند. آزمون دوبل 85 می‌تواند تجزیه الکترولیت را تسریع کند و به تشخیص تولید گاز که ممکن است باعث تورم باتری شود، کمک کند. در یک مورد، یک سلول باتری 18650 به دلیل انقباض جداکننده در طول آزمایش، دچار اتصال کوتاه داخلی شد و تولیدکننده را وادار کرد تا به یک جداکننده با روکش سرامیکی روی آورد. پوشش روی صفحات دوقطبی برای پیل‌های سوختی هیدروژنی نیز به این آزمایش نیاز دارد تا مقاومت در برابر خوردگی را تأیید کند، زیرا رطوبت خوردگی الکتروشیمیایی صفحات فلزی را تشدید می‌کند.

اجزای حیاتی در صنعت خودروسازی

  فراتر از لوازم الکترونیکی خودرو که قبلاً ذکر شد، اجزای زیر نیز به آزمایش نیاز دارند:

-دستگاه‌های سیم‌کشی و کانکتورها: عایق PVC ممکن است در شرایط مرطوب و گرم شکننده شود و اکسیداسیون آبکاری ترمینال‌ها می‌تواند منجر به تماس ضعیف شود. به عنوان مثال، گروه فولکس‌واگن، دستگاه‌های سیم‌کشی را ملزم می‌کند که 1000 ساعت در شرایط دوبل 85 بدون خرابی مقاومت کنند.

- مواد داخلی: در طول آزمایش‌های پیری مرطوب و گرم برای فوم پلی‌اورتان صندلی، اگر انتشار فرمالدئید از استانداردها فراتر رود، باید از مواد افزودنی با نوسان کم استفاده شود.

- محصولات لاستیکی: اگر تیغه‌های برف‌پاک‌کن پس از آزمایش سفت یا ترک‌خورده شوند، به تنظیمات سیستم ولکانیزاسیون نیاز است.

محصولات نظامی و هوافضا

  تجهیزات هوابرد و قطعات ماهواره‌ای باید در برابر محیط‌های سخت مقاومت کنند. به عنوان مثال، آزمایش دوبل 85 بر روی یک ماژول اویونیک برای یک جت جنگنده، مشکلات ترک خوردگی را در ترکیب گلدان رزین اپوکسی نشان داد که منجر به تغییر به مواد پلی‌اورتان شد. سلول‌های خورشیدی سیلیکونی برای پنل‌های خورشیدی فضاپیما با استفاده از این آزمایش غربال می‌شوند تا مدل‌های مقاوم در برابر PID انتخاب شوند.

مواد پزشکی و بسته‌بندی

-پلاستیک‌های پزشکی: اگر شفافیت مواد PP مورد استفاده در سرنگ‌ها پس از آزمایش کاهش یابد، ممکن است بر ارزیابی پایداری داروها تأثیر بگذارد.

-بسته‌بندی دارویی: تاول‌های آلومینیوم-پلاستیک در محیط‌های مرطوب و گرم مستعد لایه‌برداری هستند که نیاز به تأیید عملکرد چسب دارد.

- بسته‌بندی استریل‌سازی: موادی مانند Tyvek باید عملکرد مانع میکروبی خود را پس از قرار گرفتن در معرض آزمایش حفظ کنند.

استانداردهای آزمون و مقررات صنعت

زمینه‌های مختلف از استانداردهای خاصی پیروی می‌کنند:

-صنعت الکترونیک: IEC 60068-2-66 (آزمایش HALT)، JESD22-A101 (آزمون عمر بایاس رطوبت دمای حالت پایدار)

-صنعت فتوولتائیک: IEC 61215 (آزمون چرخه رطوبت)، UL 1703

-صنعت خودروسازی: ISO 16750-4، فولکس‌واگن PV1210

-استانداردهای نظامی: GJB 150.9A-2009 (آزمون رطوبت برای تجهیزات نظامی)

نتیجه

آزمون "دوبل 85" با جفت اعداد به ظاهر ساده خود، تجسمی از پیگیری کیفیت محصول است که توسط یک سیستم دقیق از استانداردهای بین‌المللی و ملی پشتیبانی می‌شود. محفظه دما و رطوبت ثابت، به عنوان ابزاری که این هدف را ممکن می‌سازد، محیط‌های سخت را شبیه‌سازی می‌کند. این محفظه مانند یک "آزمونگر کیفیت" سخت‌گیر عمل می‌کند و از یک "برنامه درسی" تعریف شده (استانداردهای مختلف) پیروی می‌کند تا نقاط ضعف محصول را به طور فعال آشکار کند. این فلسفه "عمل بر اساس استانداردها و آماده شدن برای روزهای بارانی" است که تضمین می‌کند محصولاتی که به مصرف‌کنندگان نهایی می‌رسند، می‌توانند در برابر آزمون‌های زمان و محیط مقاومت کنند و ایمن‌تر، قابل اطمینان‌تر و بادوام‌تر باشند.