一、產品簡述
沙塵試驗箱（Dust Test Chamber）通過可控揚塵、振動與溫度耦合，模擬沙漠、工地及高粉塵工業環境，用于驗證軍品、汽車、光伏、通信機箱等產品的外殼防護（IP5X/IP6X）與過濾可靠性。其運行涉及高壓風機、步進電機、加熱器及高濃度粉塵，若操作疏忽，輕則數據失準，重則損壞樣品甚至危及人身安全。本文依據 GB/T 2423.37、IEC 60068-2-68、GJB 150.12A 及現場經驗，系統梳理使用階段的 12 項關鍵細節，供實驗室、產線與第三方機構參考。
二、開機前檢查
電源質量確認
a) 額定輸入為三相 380 V ±10 %，50 Hz，中性線截面積≥相線 1/2；
b) 使用便攜式電能質量儀測量，電壓不平衡度＜2 %，瞬時跌落＞-15 % 時需增設 10 kVA 在線穩壓器；
c) PE 接地電阻≤4 Ω，箱門與殼體等電位連接完好，防止靜電積聚擊穿 PCB。
機械部件巡檢
a) 觀察窗玻璃無裂紋，硅膠密封條壓縮量≥2 mm；
b) 離心風機葉輪無粉塵結塊，手動盤車無異常摩擦；
c) 振動電機偏心塊鎖緊螺母扭矩 45 N·m，防止運行中位移導致振幅漂移；
d) 粉塵料斗內壁無潮解結皮，長期停用須用無水乙醇擦拭后，噴涂防靜電液。
粉塵介質預處理
a) 標準塵為滑石粉（Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂）或亞利桑那 A2 細塵，粒徑＜75 μm，需在 80 ℃烘箱內干燥 4 h，含水率≤0.5 %；
b) 每立方米試驗容積用量 2 kg～3 kg，過量會導致風機負載升高 15 %，風速下降，影響揚塵均勻性；
c) 對含鹽霧或油霧的復合試驗，須先確認粉塵與鹽溶液不發生團聚，否則提前做 2 h 空白循環驗證。
三、試驗參數設定與空載驗證
溫度節點
a) 常溫型：25 ℃±2 ℃；
b) 高溫型：+55 ℃、+70 ℃，用于模擬發動機艙；
c) 升溫速率≤1 ℃/min，防止粉塵局部熱對流造成分布梯度。
相對濕度
a) 標準沙塵試驗要求 RH＜30 %，若需復合“塵+高濕”，應先運行 1 h 除濕程序，避免粉塵受潮結塊堵塞噴嘴。
風速與揚塵
a) 垂直風速 1.5 m/s±0.2 m/s，用熱線風速儀在工作區九宮格布點，偏差＞±20 % 需調節導流板；
b) 揚塵周期：吹塵 6 s，停 2 min，循環 99 次；
c) 空載運行 30 min，確認粉塵云濃度均勻，激光粒度儀取樣口濃度波動 CV＜10 %。
振動參數
a) 料斗振動電機頻率 50 Hz，振幅 1 mm p-p，用于防止粉塵架橋；
b) 樣品支架若帶 1 gn 小振動，需與揚塵周期錯相 180°，避免共振導致塵沉積死角。
四、樣品放置與工況監控
放置原則
a) 體積≤工作室 1/3，最大迎風面積≤工作室橫截面 50 %；
b) 散熱樣品需接外置電源，引線口用硅橡膠塞密封，防止塵通過線纜縫隙抽吸進入內腔；
c) 關鍵面（按鍵、航插、散熱孔）朝向揚塵主流區，若考核方向性，則使用電動轉臺 360°連續旋轉，轉速 1 r/min。
在線監測
a) 采用 PT100 貼片傳感器固定于樣品腔體內部，實時記錄溫升，防止因塵層隔熱導致局部過熱起火；
b) 設置差壓傳感器，監控過濾器前后壓差，當 ΔP＞250 Pa 時報警，提示更換高效濾筒；
c) 每 24 h 拍照記錄樣品表面積塵形態，用于失效分析比對。
五、試驗結束與收塵安全
停機順序
a) 先關閉加熱器，保持風機運行 10 min，使箱內溫度降至 40 ℃以下；
b) 停止揚塵，繼續吹風 5 min，令懸浮塵沉降；
c) 切斷總電源，佩戴 FFP2 級防塵口罩及護目鏡，方可開啟箱門。
樣品回收
a) 靜置 30 min，待粉塵自然沉降后，用防靜電鑷子取出；
b) 若樣品表面需保留原始塵層做后續 IP6X 內部檢查，先用低風速（0.2 m/s）吸塵器遠距離吸走浮塵，避免擾動；
c) 對含鋰電池樣品，需確認表面無導電塵橋，絕緣電阻＞10 MΩ 后方可移至常壓環境，防止短路打火。
箱體內清潔
a) 采用工業吸塵器（H13 過濾）依次清潔工作室、風道、料斗，殘余粉塵質量＜0.1 g/L；
b) 用無毛紙蘸異丙醇擦拭密封槽，防止硅橡膠老化粉化；
c) 每月校準一次風速、溫度、濕度傳感器，記錄于設備履歷表，確保量值溯源。
六、常見失誤與糾正措施
粉塵受潮結塊→導致風速下降 30 %，揚塵失敗；糾正：重新干燥粉塵并加裝再生干燥筒。
振動電機未啟動→料斗架橋，循環中斷；糾正：設置互鎖邏輯，風機未收到振動反饋信號則報警停機。
樣品帶電運行未接地→靜電吸附塵層厚度增加 2 倍，誤判密封失效；糾正：樣品外殼通過 1 MΩ 電阻接地，保持與箱體內網等電位。
清潔時直接用壓縮空氣吹掃→二次揚塵污染實驗室，PM10 瞬間超標 20 倍；糾正：必須使用負壓吸塵，排風口接入建筑除塵管網。
七、維護與期間核查
每 200 h 更換風機入口濾棉，壓差超標會觸發風機過載保護；
每 12 個月用標準塵采樣器進行“粉塵濃度復現性”核查，相對誤差≤±15 %；
每 24 個月檢定溫度、濕度傳感器，校準證書需滿足 ISO/IEC 17025 溯源要求；
建立“沙塵試驗箱健康度評分表”，涵蓋風速、溫濕度、振動、密封、電氣安全五大維度，分值＜80 分時暫停使用并安排維保。
沙塵試驗箱的測試結果直接決定產品外殼 IP 代碼、軍品環境適應性及售后保修策略。唯有在開機前、運行中、停機后的每個環節執行上述技術細節，方能確保試驗重現性、數據有效性和人員安全性。隨著新能源車載控制器、低軌衛星終端、光伏逆變器等高集成度產品的涌現，沙塵+高濕+熱循環的復合應力試驗需求將持續上升，實驗室應提前升級監測手段、完善 SOP，并把“粉塵管理”納入質量管理體系，才能真正讓沙塵試驗箱成為可靠性工程的“照妖鏡”，而非數據失真的“污染源”。
|
