Camera di prova ISO 16750-4 per test di shock da acqua fredda

La norma ISO 16750-4 relativa ai test di shock termico in acqua fredda si riferisce a una specifica condizione ambientale del settore automobilistico: un componente si riscalda durante il funzionamento del veicolo e viene poi improvvisamente esposto all'acqua fredda della strada. Questo rapido cambiamento di temperatura può creare diverse velocità di contrazione tra involucri, guarnizioni, connettori, materiali di incapsulamento e assemblaggi interni.

Tra i possibili meccanismi di guasto si annoverano la formazione di crepe meccaniche, lo spostamento delle guarnizioni, la perdita di tenuta, l'infiltrazione d'acqua e il degrado elettrico o funzionale. Il test è pertanto particolarmente rilevante per i componenti elettrici ed elettronici installati in luoghi esposti agli schizzi stradali.

Il KP-1023 fornisce un ambiente controllato per riprodurre questa condizione. Il dispositivo in prova (DUT) può essere riscaldato alla temperatura massima specificata (Tmax) , mantenuto a tale temperatura fino al raggiungimento delle condizioni termiche richieste e quindi esposto a un getto di acqua fredda ripetibile. I cicli di prova e la temporizzazione della sequenza sono controllati tramite PLC e interfaccia touchscreen.

A differenza di un tester IP convenzionale per la resistenza all'ingresso di acqua, questa apparecchiatura è progettata principalmente per riprodurre lo shock termico causato dal contatto dell'acqua fredda con un componente automobilistico caldo. La temperatura del dispositivo in prova, le condizioni operative, la direzione degli spruzzi e i criteri di accettazione devono essere selezionati in base alle specifiche di prodotto e al piano di prova applicabili.

Specifiche tecniche

Configurazione dell'apparecchiatura

Parametri del test di spruzzo d'acqua

I valori sopra riportati distinguono le condizioni del metodo di prova dalle capacità fisiche della camera. La Tmax applicabile e la modalità operativa del dispositivo in prova (DUT) sono determinate dalle specifiche del componente, anziché da una temperatura universale definita dalla norma ISO 16750-4.

Come funziona il test di shock termico con acqua fredda

Il test prevede l'esposizione del dispositivo in prova riscaldato a una breve applicazione di acqua prossima al punto di congelamento. Il gradiente di temperatura risultante sottopone i materiali, le interfacce e le strutture di tenuta a sollecitazioni meccaniche e termiche.

Una tipica sequenza di test è la seguente:

Perché questo test è richiesto

Il test di resistenza agli schizzi d'acqua non è semplicemente un test di impermeabilità.

Quando un componente caldo viene raffreddato improvvisamente, le superfici esterne possono contrarsi molto più rapidamente rispetto alle strutture interne. Inoltre, materiali diversi reagiscono in modo diverso al cambiamento di temperatura.

Ciò può rivelare punti deboli che potrebbero non emergere durante i test convenzionali di cicli termici o di immersione in acqua a temperatura ambiente, come ad esempio:

• fessurazione degli involucri o dei materiali di incapsulamento;
• movimento o danneggiamento delle guarnizioni;
• deterioramento delle interfacce incollate;
• perdita di tenuta dell'involucro;
• Infiltrazione d'acqua attraverso giunti sottoposti a stress;
• Perdite di liquido dal connettore o dall'ingresso del cavo;
• Malfunzionamento elettrico a seguito di ripetuti shock termici.

Per gli ingegneri dell'affidabilità automobilistica, riprodurre la condizione combinata di dispositivo in prova caldo + acqua fredda è quindi importante quando si valutano i componenti installati in posizioni esposte del veicolo.

Applicazione della norma ISO 16750-4:2023

La norma ISO 16750-4:2023 — Veicoli stradali — Condizioni ambientali e prove per apparecchiature elettriche ed elettroniche — Parte 4: Carichi climatici affronta le sollecitazioni ambientali climatiche per i sistemi e i componenti elettrici ed elettronici installati su o nei veicoli stradali.

Per il modello KP-1023, il metodo applicabile è il seguente:

L'apparecchiatura è progettata specificamente per questo metodo di prova con spruzzi di acqua fredda. Non deve essere interpretata come un sistema di prova completo per ogni prova climatica prevista dalla norma ISO 16750-4.

Nota sui riferimenti precedenti alla norma ISO 16750-4

La documentazione precedente di KingPo e le edizioni precedenti della norma ISO 16750-4 potrebbero fare riferimento alla clausola 4.2 o a una numerazione delle figure più datata.

Per i nuovi progetti basati sull'edizione 2023, il riferimento applicabile deve essere confermato come ISO 16750-4:2023, clausola 5.4.2.

Qualora le specifiche del cliente facciano ancora riferimento a un'edizione ISO precedente o a un metodo di prova OEM derivato da essa, si prega di indicare l'edizione esatta e la clausola di prova prima di formulare un preventivo.

Dimensioni, orientamento e copertura di schizzi del dispositivo in prova

La geometria del dispositivo in prova è importante nella scelta e nella configurazione di un sistema di shock termico ad acqua fredda.

Il KP-1023 supporta campioni fino a 700 × 700 × 500 mm con un carico massimo dichiarato di 150 kg , all'interno del suo spazio di lavoro di 1300 × 900 × 900 mm.

Il dispositivo in prova (DUT) deve essere montato in base alla sua posizione di installazione prevista. La direzione degli spruzzi deve corrispondere all'esposizione ambientale prevista nel luogo di montaggio del veicolo.

Per un dispositivo in prova di grandi dimensioni, un singolo ugello potrebbe non essere sufficiente a coprire l'intera superficie richiesta. In questi casi, è necessario rivedere la disposizione degli spruzzi e selezionare una configurazione di ugelli appropriata.

Per i componenti che richiedono l'esposizione da più direzioni, la procedura di prova applicabile e la disposizione del dispositivo in prova devono essere confermate prima della fabbricazione del dispositivo di fissaggio.

Progettazione della camera di prova e del sistema di controllo.

Il KP-1023 è progettato per test ambientali ripetuti in ambito automobilistico e incorpora funzionalità pensate per semplificare la configurazione, l'osservazione e il controllo del ciclo.

Le principali caratteristiche costruttive e operative includono:

• camera interna in acciaio inossidabile SUS316 per l'ambiente di prova umido;
• Fondo della camera a forma di imbuto per facilitare la raccolta e il drenaggio dell'acqua di prova;
• Controllo dei test basato su PLC con un touchscreen a colori da 7 pollici;
• Conteggio cicli programmabile e controllo della sequenza;
• Capacità di riscaldamento del dispositivo in prova fino a 200 °C;
• Preparazione integrata dell'acqua a bassa temperatura per il processo a spruzzo;
• finestra di osservazione per il monitoraggio del dispositivo in prova durante il test;
• Porta di accesso da Φ100 mm per cavi di alimentazione o di segnale esterni del dispositivo in prova;
• Struttura a camera isolata per il controllo della temperatura;
• Posizionamento del dispositivo in prova e orientamento degli schizzi configurabili;
• Protezione elettrica e di controllo per il funzionamento del laboratorio.

Il dispositivo in prova (DUT), i collegamenti di alimentazione e le interfacce di misura necessari devono essere definiti per ogni singolo progetto, anziché essere considerati universali.

Sistema di prova del fluido e dell'acqua

Per la clausola 5.4.2 della norma ISO 16750-4:2023 , l'acqua è il fluido di prova di base.

Il sistema idrico KP-1023 viene utilizzato per preparare e fornire il fluido di prova freddo in condizioni controllate di temperatura e spruzzi.

Le precedenti specifiche di prova o le procedure specifiche del cliente potrebbero richiedere additivi per il rilevamento delle perdite o per altri scopi di valutazione. Se sono necessari polvere, sale, coloranti o altri additivi, ciò deve essere specificato prima del preventivo, poiché la composizione del fluido può influire su:

• carri armati;
• pompe;
• tubature;
• valvole;
• filtri;
• ugelli;
• foche;
• procedure di pulizia e manutenzione.

Il fluido applicabile dovrebbe pertanto essere definito dalle specifiche di prova del cliente, anziché essere dedotto da una precedente edizione ISO.

Oggetti di test tipici

Il KP-1023 è adatto per sistemi o componenti elettrici ed elettronici automobilistici che potrebbero essere esposti ad acqua fredda quando sono caldi, nel rispetto delle dimensioni del dispositivo in prova e dei limiti di carico dell'apparecchiatura.

Esempi tipici includono:

Non tutti i componenti automobilistici richiedono automaticamente questo test. Occorre innanzitutto considerare il luogo di installazione previsto sul veicolo e l'effettiva esposizione ambientale.

Anche gli assemblaggi di grandi dimensioni devono essere valutati in base alle dimensioni della camera, alla capacità di carico di 150 kg, ai requisiti di fissaggio e alla copertura antispruzzo necessaria prima di confermare la configurazione dell'apparecchiatura.

Uso tipico in laboratorio

Il KP-1023 è destinato alle organizzazioni che eseguono test ambientali e di affidabilità nel settore automobilistico, tra cui:

Per questi utenti, la ripetibilità è solo una parte della decisione di acquisto. Il sistema di prova deve anche essere compatibile con il dispositivo in prova (DUT), il dispositivo di fissaggio, i cavi, le condizioni operative richieste e le utenze di laboratorio.

Differenze rispetto ai test IP convenzionali per la rilevazione dell'acqua

La prova di tenuta agli spruzzi d'acqua secondo la norma ISO 16750-4 e la prova di tenuta all'acqua secondo il codice IP non devono essere considerate procedure intercambiabili.

Il KP-1023 è progettato per riprodurre lo shock termico dell'acqua fredda su un componente caldo del veicolo.

Al contrario, norme come ISO 20653 e IEC 60529 definiscono principalmente test di protezione contro l'ingresso di acqua in condizioni specificate dal codice IP.

Un componente potrebbe quindi richiedere sia test di shock termico ambientale sia test di protezione IP separati, a seconda delle specifiche del prodotto.

Quando entrambi i requisiti sono soddisfatti, il laboratorio deve identificare lo standard e il metodo di prova applicabili prima di selezionare l'apparecchiatura.