一、工作原理
老化试验箱通过模拟自然环境中的极端条件（如高温、高湿、强光、腐蚀性气体等），利用加速老化理论（如阿伦尼乌斯方程）缩短老化周期。其核心逻辑是：
- 温度加速：提高温度可显著增加分子热运动，加速化学反应（如氧化、水解）。
- 湿度加速：高湿度环境促进材料吸湿、膨胀或腐蚀。
- 光照加速：紫外线（UV）或全光谱光照破坏材料分子结构，导致褪色、脆化。
- 综合作用：多因素协同作用（如温湿度循环+光照）更贴近实际使用场景，提高测试准确性。
二、核心组件与功能
- 温度控制系统
- 加热元件：通常采用不锈钢电热管或陶瓷加热器，通过PID控制器精确调节箱内温度（范围：-70℃至+300℃，依型号而定）。
- 制冷模块：压缩机制冷或半导体制冷，实现低温环境模拟（如-40℃以下）。
- 温度传感器：PT100铂电阻或热电偶，实时监测温度并反馈至控制系统。
- 湿度控制系统
- 加湿装置：蒸汽加湿（通过电热管加热水箱产生蒸汽）或超声波加湿，控制湿度范围（20%RH至98%RH）。
- 除湿装置：冷凝除湿或干燥剂吸附，降低湿度至设定值。
- 湿度传感器：电容式湿度传感器，精度可达±2%RH。
- 光照系统
- 光源类型：
- 荧光紫外灯（UV）：模拟太阳光中的紫外线，波长范围280-400nm，适用于塑料、涂料等材料的老化测试。
- 氙弧灯：模拟全光谱太阳光，包括可见光和红外线，更贴近户外真实环境。
- 金属卤素灯：高强度光源，适用于快速老化测试。
- 光照强度控制：通过调节灯管功率或滤光片，实现光照强度可调（如0.3W/m²至1.2kW/m²）。
- 气体控制系统
- 氧气浓度调节：通过氮气置换或氧气注入，模拟高氧或低氧环境（如20%至100%氧气浓度）。
- 腐蚀性气体注入：可添加SO₂、NO₂等气体，模拟工业污染或海洋环境。
- 循环系统
- 风道设计：强制对流循环风扇确保箱内温度、湿度均匀分布，避免局部过热或冷点。
- 样品架：可旋转或可调节间距，适应不同尺寸样品，确保光照和气流均匀覆盖。
- 控制系统
- 微电脑控制器：支持多段程序编程（如温度、湿度、光照随时间阶梯变化），可设置循环次数（如1000次温湿度循环）。
- 数据记录：内置存储器或USB接口，记录试验过程中的温度、湿度、光照等参数，支持导出分析。
- 安全保护：超温报警、断电保护、漏电保护等功能，确保设备安全运行。
三、典型工作流程
- 样品准备
- 将待测样品（如塑料、橡胶、涂料、电子元件等）固定在样品架上，确保表面暴露于试验环境。
- 若需测试腐蚀性，可在样品表面涂抹盐雾或化学试剂。
- 参数设置
- 根据测试标准（如ASTM、ISO、IEC）或实际需求，设置以下参数：
- 温度：如85℃（高温老化）或-40℃至+85℃（温湿度循环）。
- 湿度：如85%RH（高湿老化）或50%RH（干燥环境）。
- 光照：如UV灯照射8小时，黑暗4小时（模拟昼夜循环）。
- 时间：如连续运行1000小时或完成500次温湿度循环。
- 启动试验
- 关闭箱门，启动设备，控制系统按预设程序自动调节温度、湿度、光照等参数。
- 试验过程中，可通过观察窗或摄像头监控样品状态（如变色、开裂、变形）。
- 中途检查（可选）
- 根据试验周期，定期取出样品进行性能测试（如拉伸强度、色差、电导率等），记录数据变化。
- 试验结束
- 达到设定时间或循环次数后，设备自动停止运行并报警。
- 取出样品，进行最终性能评估，对比试验前后数据，分析老化机理和寿命预测。
四、应用场景
- 材料科学：评估塑料、橡胶、涂料、纤维等材料的耐候性、耐热性和耐化学性。
- 电子电器：测试电路板、连接器、电池等在高温高湿环境下的可靠性。
- 汽车工业：模拟发动机舱、车身外饰等部件在极端温度和振动下的老化行为。
- 航空航天：验证材料在太空辐射、真空或极端温差下的稳定性。
- 新能源领域：研究光伏组件、储能电池在长期光照和温度循环下的性能衰减。
五、注意事项
- 校准与维护：定期校准温度、湿度传感器，清理风道和灯管，确保设备精度。
- 安全操作：避免直接接触高温表面，防止烫伤；腐蚀性气体试验需在通风橱内进行。
- 样品代表性：确保样品尺寸、形状和表面处理与实际使用状态一致，避免测试偏差。
- 标准遵循：根据行业规范（如IEC 60068、GB/T 2423）设计试验方案，确保结果可比性。
