Câmara de teste de choque térmico por imersão em água fria ISO 16750-4

A norma ISO 16750-4, que trata do ensaio de choque térmico em água fria, aborda uma condição ambiental específica do setor automotivo: um componente aquece durante o funcionamento do veículo e, em seguida, é repentinamente exposto à água fria da estrada. Essa rápida variação de temperatura pode gerar diferentes taxas de contração entre carcaças, vedações, conectores, materiais de encapsulamento e conjuntos internos.

Os possíveis mecanismos de falha incluem fissuras mecânicas, deslocamento da vedação, perda de estanqueidade, entrada de água e degradação elétrica ou funcional. O teste é, portanto, particularmente relevante para componentes elétricos e eletrônicos instalados em locais expostos a respingos de água da estrada.

O KP-1023 proporciona um ambiente controlado para reproduzir essa condição. O dispositivo sob teste (DUT) pode ser aquecido até a temperatura máxima especificada (Tmax) , mantido nessa temperatura até atingir a condição térmica desejada e, em seguida, exposto a um jato de água fria repetido. Os ciclos de teste e a temporização da sequência são controlados por meio do CLP e da interface de tela sensível ao toque.

Diferentemente de um testador de entrada de água IP convencional, este equipamento destina-se principalmente a reproduzir o choque térmico causado pelo contato de água fria com um componente automotivo quente. A temperatura do dispositivo sob teste (DUT), as condições de operação, a direção do respingo e os critérios de aceitação devem ser selecionados de acordo com a especificação do produto e o plano de testes aplicáveis.

Especificações técnicas

Configuração do Equipamento

Parâmetros do teste de respingos de água

Os valores acima distinguem as condições do método de teste da capacidade física da câmara. O Tmax aplicável e o modo de operação do dispositivo sob teste (DUT) são determinados pela especificação do componente, e não por uma temperatura universal da norma ISO 16750-4.

Como funciona o teste de choque térmico com água fria

O teste submete um dispositivo sob teste (DUT) aquecido a uma breve aplicação de água quase congelada. O gradiente de temperatura resultante impõe tensões mecânicas e térmicas aos materiais, interfaces e estruturas de vedação.

Uma sequência de testes típica é:

Por que este teste é necessário

O teste de respingos de água não é simplesmente um teste de resistência à água.

Quando um componente quente é resfriado repentinamente, as superfícies externas podem se contrair consideravelmente mais rápido do que as estruturas internas. Materiais diferentes também reagem de maneira diferente à mudança de temperatura.

Isso pode expor fragilidades que podem não aparecer durante ciclos térmicos convencionais ou testes com água à temperatura ambiente, tais como:

• rachaduras nas carcaças ou nos materiais de encapsulamento;
• movimentação ou danos nas vedações;
• deterioração das interfaces aderidas;
• perda de estanqueidade do recinto;
• Infiltração de água através de juntas tensionadas;
• vazamento no conector ou na entrada do cabo;
• Mau funcionamento elétrico após choque térmico repetido.

Para os engenheiros de confiabilidade automotiva, reproduzir a condição combinada de dispositivo sob teste (DUT) quente + água fria é, portanto, importante ao avaliar componentes instalados em locais expostos do veículo.

Aplicação da norma ISO 16750-4:2023

A norma ISO 16750-4:2023 — Veículos rodoviários — Condições ambientais e ensaios para equipamentos elétricos e eletrônicos — Parte 4: Cargas climáticas aborda as tensões ambientais climáticas para sistemas e componentes elétricos e eletrônicos instalados em ou dentro de veículos rodoviários.

Para o KP-1023, o método relevante é:

O equipamento foi projetado especificamente para este método de imersão em água fria. Ele não deve ser interpretado como um sistema de teste completo para todos os ensaios climáticos contidos na norma ISO 16750-4.

Nota sobre referências anteriores à ISO 16750-4

A documentação anterior da KingPo e edições anteriores da ISO 16750-4 podem fazer referência à Cláusula 4.2 ou à numeração de figuras mais antiga.

Para novos projetos baseados na edição de 2023, a referência aplicável deve ser confirmada como ISO 16750-4:2023, Cláusula 5.4.2.

Quando uma especificação do cliente ainda fizer referência a uma edição ISO anterior ou a um método de teste OEM derivado dela, forneça a edição exata e a cláusula de teste antes da cotação.

Dimensões, orientação e área de cobertura contra respingos do dispositivo sob teste

A geometria do dispositivo em teste (DUT) é importante na seleção e configuração de um sistema de choque térmico com água fria.

O KP-1023 suporta amostras de até 700 × 700 × 500 mm com uma carga máxima declarada de 150 kg , dentro de sua área de trabalho de 1300 × 900 × 900 mm.

O dispositivo em teste (DUT) deve ser montado de acordo com sua posição de instalação representativa. A direção dos respingos deve corresponder à exposição ambiental esperada no local de montagem do veículo.

Para um dispositivo sob teste (DUT) de grandes dimensões, um único bico pode não fornecer cobertura suficiente em toda a superfície necessária. Nesses casos, o sistema de pulverização deve ser revisto e uma configuração de bicos adequada deve ser selecionada.

Para componentes que requerem exposição em várias direções, o procedimento de teste aplicável e a disposição do dispositivo sob teste (DUT) devem ser confirmados antes da fabricação do dispositivo de fixação.

Projeto da câmara de teste e do sistema de controle

O KP-1023 foi projetado para testes ambientais automotivos repetidos e incorpora recursos destinados a simplificar a configuração, a observação e o controle do ciclo.

As principais características de construção e operação incluem:

• Câmara interna em aço inoxidável SUS316 para o ambiente de teste úmido;
• fundo da câmara em forma de funil para auxiliar na coleta e drenagem da água de teste;
• Controle de teste baseado em PLC com uma tela sensível ao toque colorida de 7 polegadas;
• contagem de ciclos programável e controle de sequência;
• Capacidade de aquecimento do dispositivo sob teste (DUT) até 200°C;
• Preparação integrada de água a baixa temperatura para o processo de aspersão;
• Janela de observação para monitoramento do dispositivo sob teste (DUT) durante os testes;
• Porta de acesso de Φ100 mm para cabos externos de alimentação ou sinal do dispositivo sob teste;
• Estrutura de câmara isolada para controle de temperatura;
• Posicionamento do dispositivo sob teste (DUT) e orientação de respingos configuráveis;
• Proteção elétrica e de controle para operação em laboratório.

Os dispositivos de teste (DUT), as conexões de energia e as interfaces de medição necessárias devem ser definidos para cada projeto, em vez de serem considerados universais.

Sistema de fluido de teste e água

Para a norma ISO 16750-4:2023, cláusula 5.4.2 , a água é o fluido de teste básico.

O sistema de água KP-1023 é utilizado para preparar e fornecer o fluido de teste frio sob condições controladas de temperatura e respingos.

Especificações de teste anteriores ou procedimentos específicos do cliente podem exigir aditivos para detecção de vazamentos ou outros fins de avaliação. Caso seja necessário o uso de pó, sal, corantes ou outros aditivos, isso deve ser informado antes da cotação, pois a composição do fluido pode afetar:

• tanques;
• bombas;
• tubulação;
• válvulas;
• filtros;
• bicos;
• selos;
• Procedimentos de limpeza e manutenção.

O fluido aplicável deve, portanto, ser definido pela especificação de teste do cliente, em vez de ser assumido a partir de uma edição ISO mais antiga.

Objetos de teste típicos

O KP-1023 é adequado para sistemas ou componentes elétricos e eletrônicos automotivos que possam ficar expostos à água fria enquanto quentes, desde que respeitadas as dimensões e os limites de carga do equipamento em teste.

Exemplos típicos incluem:

Nem todos os componentes automotivos exigem automaticamente esse teste. O local de instalação previsto no veículo e a exposição ambiental real devem ser considerados em primeiro lugar.

Conjuntos de grande porte também devem ser avaliados em relação às dimensões da câmara, capacidade de carga de 150 kg, fixação necessária e cobertura contra respingos antes da confirmação da configuração do equipamento.

Uso típico em laboratório

O KP-1023 destina-se a organizações que realizam testes ambientais e de confiabilidade automotiva, incluindo:

Para esses usuários, a repetibilidade é apenas um dos aspectos da decisão de compra. O sistema de teste também deve ser compatível com o dispositivo sob teste (DUT), os dispositivos de fixação, os cabos, as condições operacionais necessárias e as instalações de laboratório.

Diferença em relação aos testes convencionais de água IP

O teste de imersão em água conforme a norma ISO 16750-4 e o teste de imersão em água para fins de código IP não devem ser considerados procedimentos intercambiáveis.

O KP-1023 foi projetado para reproduzir o choque térmico de água fria em um componente quente de um veículo.

Em comparação, normas como a ISO 20653 e a IEC 60529 definem principalmente testes de proteção contra a entrada de água sob condições específicas do código IP.

Portanto, dependendo da especificação do produto, um componente pode exigir tanto testes de choque térmico ambiental quanto testes de proteção IP separados.

Quando ambos os requisitos forem aplicáveis, o laboratório deverá identificar a norma e o método de ensaio pertinentes antes de selecionar o equipamento.