洗衣机作为家庭常用电器,长期处于浴室、阳台等潮湿环境中,潮湿会加速金属部件腐蚀、电气元件绝缘下降及塑料件老化,直接影响使用寿命与安全。洗衣机气候环境试验中的潮湿环境耐久性测试,通过模拟真实潮湿场景,考核产品在长期潮湿条件下的性能保持能力,是保障产品可靠性的关键环节。
潮湿环境对洗衣机的核心影响机制
潮湿环境的核心危害源于水的物理化学作用:金属部件(如滚筒支架、电机绕组外壳)会因潮湿空气中的水汽形成电解液膜,引发电化学腐蚀,表现为锈蚀、厚度减薄,严重时会导致结构强度下降;电气元件(如控制面板电路板、接线端子)的绝缘材料在潮湿环境中会吸收水分,导致绝缘电阻降低,爬电距离减小,增加短路或触电风险;塑料件(如门封条、洗涤剂盒)则会因水解反应破坏分子结构,出现弹性下降、开裂等老化现象,影响密封或功能。
以滚筒洗衣机的门封条为例,其材质多为三元乙丙橡胶,长期处于潮湿环境中,橡胶分子链会因水的渗透发生水解,导致交联密度降低,弹性模量下降,最终无法紧密密封,出现漏水问题;而电机绕组的绝缘漆若吸收水分,绝缘电阻可能从初始的100MΩ降至1MΩ以下,达不到国家标准要求的2MΩ安全阈值。
潮湿环境耐久性试验的关键指标设定
潮湿环境耐久性试验的指标需覆盖腐蚀、电气、机械及功能四大维度,且需符合GB/T 4288《家用和类似用途电动洗衣机》、IEC 60456《家用电动洗衣机性能》等标准要求。具体包括:
1、腐蚀程度:金属部件(如内筒、支架)的锈蚀面积≤5%,锈蚀深度≤0.1mm(用游标卡尺或涡流测厚仪测量);
2、电气性能:绝缘电阻≥2MΩ(用兆欧表测量带电部件与外壳间的电阻),耐压强度≥1500V(50Hz)无击穿(用耐压测试仪测试);
3、机械性能:门封条压缩永久变形率≤20%(压缩至原始厚度的80%,保持24小时后测量恢复厚度),滚筒转动阻力矩增量≤20%(试验前后用扭矩仪测量);
4、功能保持率:洗涤程序完成率≥95%(试验期间未因故障中断的程序占比),脱水率≥85%(脱水后衣物含水率≤15%,符合GB/T 4288要求)。
这些指标需结合产品定位调整,如高端洗衣机的腐蚀面积要求≤3%,绝缘电阻≥5MΩ,以满足更严苛的用户需求。
试验前的样品预处理要求
样品预处理是确保试验结果准确性的前提,需消除初始状态差异对试验的影响。首先,需对样品进行初始状态检查:外观无划痕、变形,功能正常(运行1次标准洗涤程序,验证洗涤、脱水、排水功能),电气性能符合出厂标准(绝缘电阻、耐压强度测试合格)。
其次,需模拟用户使用后的“疲劳状态”:让样品运行5个完整的洗涤-脱水周期(使用标准洗涤剂,负载为额定容量的80%),积累一定的污垢与机械疲劳,避免“全新样品”因初始性能过优导致试验结果偏乐观。
最后,需将样品置于标准环境(温度23℃±2℃,相对湿度50%±5%RH)中放置24小时,使样品温度与环境一致,避免试验箱内出现冷凝水,影响潮湿环境的稳定性。
潮湿环境模拟的技术要点
潮湿环境模拟需依赖高精度气候试验箱,关键技术要点包括:
1、环境参数控制:试验箱需能稳定维持目标温度与湿度,误差≤±1℃(温度)、±3%RH(湿度),常见试验条件包括恒定湿热(40℃,90%RH)与交变湿热(温度循环25-40℃,湿度80-95%RH,循环周期12小时),前者模拟长期高湿环境,后者模拟昼夜温差导致的湿度波动,更接近南方梅雨季或浴室的实际场景。
2、加湿方式选择:优先采用蒸汽加湿,其加湿均匀性好,不会产生水滴;若用喷雾加湿,需加装挡水板,避免水滴直接落在样品表面,导致局部积水或电气短路。
3、试验箱容积与气流:样品占试验箱容积的比例≤1/3,箱内气流速度保持在0.5-1.0m/s(用风速仪测量),确保样品周围湿度均匀,避免“局部干燥”或“局部过湿”。例如,若试验箱容积为1m³,样品体积需≤0.33m³,且样品与箱壁间距≥10cm。
动态工况下的耐久性测试流程
潮湿环境耐久性试验需模拟“潮湿+使用”的真实场景,因此需采用“动态工况”:试验期间,样品需周期性运行洗涤-脱水程序,而非静态放置。典型流程为:
1、试验箱设定目标环境(如40℃,90%RH),待环境稳定后放入样品;
2、每24小时内,样品运行3次标准洗涤程序(每次程序包括洗涤、漂洗、脱水,时长约60分钟),负载为额定容量的80%(用标准负载布);
3、每次程序结束后,测量样品的电气性能(绝缘电阻、耐压强度)与机械性能(门封条弹性、滚筒转动阻力),记录数据;
4、试验持续时间根据产品寿命要求设定,通常为1000小时(约41天),或等效于用户使用3年的周期数(按每年使用200次计算,共600次程序)。
动态工况的核心是模拟用户“频繁使用+潮湿环境”的场景,例如,浴室中的洗衣机每天使用1-2次,长期处于高湿环境,动态试验能更准确地考核产品的耐久性。
关键部件的针对性考核方法
洗衣机的关键部件(门封条、电机、滚筒轴承、控制面板)需采用针对性考核方法,确保覆盖核心失效模式:
1、门封条:除压缩永久变形试验外,需在潮湿环境中进行“开合循环试验”——每分钟开合洗衣机门1次,持续24小时,检查门封条是否出现裂纹、脱落,密封性能是否下降(用漏水试验验证:向滚筒内注入额定水位的水,静置1小时,无漏水)。
2、电机:试验期间,每100小时测量电机绕组的温度(用热电偶贴在绕组表面)与绝缘电阻,要求绕组温度不超过额定温度(如B级绝缘电机≤130℃),绝缘电阻不低于初始值的50%。试验结束后,拆解电机,检查绕组是否有锈蚀、绝缘漆是否脱落。
3、滚筒轴承:试验前后用扭矩仪测量滚筒的转动阻力矩,要求增量≤20%;拆解后检查轴承内圈、外圈是否有磨损(用粗糙度仪测量表面粗糙度,Ra值增量≤0.2μm),润滑脂是否变质(用红外光谱分析润滑脂的水分含量,≤0.5%)。
4、控制面板:在潮湿环境中通电运行,每24小时测试1次按键响应率(按动所有按键,响应率≥98%)与显示清晰度(无模糊、闪烁),避免因潮湿导致电路板短路或显示屏失效。
试验后的性能评估与失效分析
试验结束后,需按以下步骤评估性能:首先,外观检查:金属部件是否有锈蚀,塑料件是否有开裂、变形,门封条是否有老化。
其次,功能测试:运行2次标准洗涤程序,验证洗涤效果(用污布反射率测量,洗净比≥0.8)、脱水效果(衣物含水率≤15%);最后,电气安全测试:绝缘电阻≥2MΩ,耐压强度≥1500V无击穿。
若样品未通过测试,需进行失效分析:例如,金属部件锈蚀严重,需用金相显微镜观察腐蚀层结构(是否为均匀腐蚀或点腐蚀),分析腐蚀介质(是否因洗涤液残留导致电解液浓度过高);若门封条弹性下降,需用差示扫描量热仪(DSC)分析橡胶的玻璃化转变温度(Tg),若Tg升高,说明橡胶交联密度下降,水解老化严重;若电气性能失效,需用万用表测量电路板的电阻分布,查找短路点,分析是否因潮湿导致爬电距离不足。
失效分析的结果需反馈至设计环节,例如,若金属部件锈蚀严重,可更换为不锈钢材质或增加防腐涂层(如镀锌、电泳);若门封条老化,可调整橡胶配方(加入抗水解剂);若电气元件短路,可增加绝缘材料的厚度或采用防水封装。
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