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可靠性测试

IPX3防水试验(GB/T 4208-2017):淋水试验项目介绍与判定

技术概述

IPX3 是淋水试验,模拟与垂直方向成 60° 范围内的降雨。试验有两种方式:摆管式与手持喷头式。摆管式用半圆形管,管上均布喷水孔,沿垂线两侧各摆动 60°(合计 120°),每孔流量 0.07L/min,连续淋水 10min,中途将样品旋转 90°;手持式用带平衡重物挡板的喷头,流量 10L/min,距离 300 至 500mm,按外壳表面积每平方米 1min、不少于 5min。

与滴水类相比,3 级的水有了速度和方向。水滴经孔口加压喷出,到达表面时带有一定动能,能沿缝隙挤入;同时水流覆盖角度大,不仅打顶面,也打侧面。因此 3 级的结构难点从"排水"转为"挡水与导流"——要让水打在表面后迅速离开,而不是在开口处停留。

两种方式的选择取决于产品尺寸与形状。摆管适合中小型、可放入半圆内的样品,水流角度与摆速可控,重复性好;手持式适合大型、无法放入摆管的样品,靠人工按面积走位,一致性依赖操作。报告中须写明采用哪种方式,两者不能互认。

检测样品

3 级样品准备要点:

  • 按交付状态装配,密封条、接口盖、透气膜、线缆入口全部就位;
  • 摆管式的样品台面应处于摆管直径所在平面上,样品顶部到喷水口距离不超过 200mm,样品台不旋转;
  • 手持式的样品按实际安装姿态固定,受水面朝外,不得为便于喷淋而倒置或侧放;
  • 线缆从背水侧引出,引出点做防水处理;若实际安装线缆朝上,应按实际状态布置并记录;
  • 带运动部件的样品明确运行或静止,运行状态须记录转速与工况;
  • 试验前拍摄六面照片,标注喷水方向与重点检查部位。

检测项目

3 级的项目分摆管式与手持式两套:

  • 摆管规格:半径按样品外形选取,常用 0.2 至 1.6m,样品应处于半圆中心;
  • 孔流量:每孔 0.07L/min,总流量按参与喷水的孔数计算;
  • 摆动角度:沿垂线两侧各 60°,合计 120°,每次摆动约 4s;
  • 试验时长:连续淋水 10min,第 5min 时将样品旋转 90°;
  • 手持流量与距离:10L/min,喷口到样品 300 至 500mm,喷头带平衡重物挡板;
  • 手持时长:按外壳表面积 1min/m²,不少于 5min;
  • 进水检查:顶面拼缝、侧面散热孔、接口盖内侧、显示窗边缘、线缆入口;
  • 功能与绝缘检查:动作、显示、绝缘电阻、耐压。

检测方法

- 摆管选型法:摆管半径应使样品完全处于半圆内,且顶部到喷水口不超过 200mm。半径过大,水距样品远、打击力不足;半径过小,样品挡住部分孔位,实际受水不均。选型时以样品外形尺寸为准,长条形样品按对角线选,并记录所选半径。

- 总流量核算法:每孔 0.07L/min,总流量等于参与喷水的孔数乘以单孔流量。半径 1m 的摆管通常有数十个孔,总流量可达数升每分钟。核算时须确认哪些孔参与喷水——摆管中点两侧各 60° 弧段内的孔才喷向样品,其余孔位通常堵住或不计。按总流量判断供水能力,而不是按泵的铭牌。

- 摆动时序法:摆管沿垂线两侧各摆动 60°,一个完整往复约 4s,10min 内往复约 150 次。摆速过快会使水膜来不及形成,偏松;过慢则局部长时间受水,偏严。设备通常由 PLC 控制角度与速度,试验前应空载运行一次,确认角度与周期。

- 中途转向法:连续淋水 10min,第 5min 时把样品绕垂直轴旋转 90°。目的是让原本处于摆管轴向(受水较少)的面转到正对喷水的位置,避免四个面受水不均。转向时不停水、不擦干,动作应快,避免形成额外的干燥段。

- 手持走位法:喷头带平衡重物挡板,挡板的作用是遮挡直射水流、只让反射与飞溅水到达样品,模拟雨水打在物体上后的溅射。喷口距样品 300 至 500mm,沿表面匀速移动,按 1min/m² 计算时间,不少于 5min。走位应覆盖全部外表面,边角与开口处适当放慢。

- 判定法:无有害进水。检查顺序为由外向内:先看开口处是否有水膜连续进入,再拆解看内侧水痕。3 级的进水往往沿缝隙呈线状,起点在喷水正对的位置。判定应记录水痕走向,作为整改依据。

- 结构反推法:3 级不合格集中在五处——散热百叶的叶片角度朝上、接口盖仅靠摩擦固定、上下壳分型面无止口、显示窗背胶在边角脱开、线缆入口无密封圈。整改方式对应为叶片下倾、加卡扣或螺纹、增设止口与导水槽、改用全周点胶、加装格兰头。

检测仪器

摆管淋水装置含半圆摆管(孔径 0.4mm、孔距 50mm)、供水泵、流量计、压力表、角度与周期控制机构、样品台。手持式装置含喷头、平衡重物挡板、流量计、软管。辅助器具有秒表、卷尺、角度尺、内窥镜、绝缘电阻测试仪、耐压测试仪、照相机。摆管孔口结垢会改变水流形态,须定期通孔清洗。

应用领域

3 级适用于可能淋到雨但不受强水压的设备:户外灯具、庭院灯、广告牌电源、充电桩外壳、户外机柜、农业喷灌附近的控制器、车辆外部件。这类场合的雨有方向但压力不高,靠合理的导水槽、下倾百叶、密封盖即可满足。若设备会受冲洗水枪、海浪或强喷水,3 级不足,应按 5 级或 6 级设计。

常见问题(FAQ)

问题一:摆管式和手持式结果一样吗?

不完全一样。摆管的角度、距离、流量由设备控制,重复性好;手持靠人工走位,覆盖均匀性依赖操作,边角容易漏喷。两者都是标准认可的方法,但报告中须写明方式,跨实验室比对时应确认方法一致。

问题二:为什么第 5min 要旋转 90°?

因为摆管只在一个平面内摆动,位于摆动平面法线方向的面受水偏少。旋转 90° 可让这些面转到正对喷水的位置,使四个侧面受水更均匀。不旋转会使某些面实际严酷度不足,结论偏松。

问题三:手持喷头的挡板起什么作用?

遮挡直射水流,只让打到挡板后反弹与飞溅的水到达样品,模拟雨水击打物体后的溅射状态。3 级要求装挡板,4 级要求拆去挡板,这是两级在手持方式下的主要差别之一。挡板缺失会使试验接近 4 级,结论偏严。

问题四:总流量怎么算?

按参与喷水的孔数乘以 0.07L/min。只计算摆管中点两侧各 60° 弧段内、喷向样品的孔,其余孔不计。实际供水流量应略大于计算值,使各孔出水均匀;若供水不足,远端孔位会出水无力,形成局部偏松。

问题五:样品太大放不进摆管怎么办?

改用手持式,按 1min/m²、不少于 5min 执行,并在报告中注明。也可与检测机构确认是否有更大半径的摆管。不能把样品切开或只测局部,那会使结论失去整体代表性。

问题六:3 级能覆盖 2 级吗?

通常可以。3 级的水有喷射速度、覆盖角度更大,严酷度高于 2 级的滴水。但两者的失效模式不同:2 级考毛细渗透,3 级考冲击挤入。通过 3 级的产品一般也能通过 2 级,报告中说明覆盖关系即可。

问题七:淋水 10min 后内部有雾状凝露,算进水吗?

不算。凝露是水蒸气在壳内壁凝结,与液态水进入不同。判据针对的是液态水是否触及带电件、绝缘表面等。但若凝露量大到形成水滴并流入电路,则应按有害进水处理。报告中可记录凝露现象,作为产品透气设计的参考。