电工电子产品灼热丝试验技术分析

高 丽 杨 杰 柯长久

（重庆海关技术中心 重庆 400020）

概述

非金属材料的灼热丝试验是通过模拟电工电子产品在故障条件下造成的灼热效应，适用于评定电工电子产品及部件、零件和元件的着火危险。灼热丝是由特制的电阻丝制成的环，通过施加不同大小的电流，可以让灼热丝达到预先设置的试验温度。然后在规定的条件下使灼热丝的顶端与试验样品接触，不同的试验温度代表了不同的严酷等级，再通过观察试验结果，判定电工电子产品暴露于电热源中的耐起燃性能力或起燃后的耐火焰蔓延能力[1]。

灼热丝试验是电工电子产品一项重要的测试，但由于试验步骤较为繁琐，试验人员常在具体的细节上面出现疏漏，并最终导致试验结果出现偏差。本文将认真梳理灼热丝试验的每一个关键步骤的难点，以提高试验操作的规范性和试验结果的准确性。

1 试验装置

1）灼热丝

灼热丝是用外径为4.0 mm±0.07 mm（弯曲前）的镍/铬（>77 % Ni/20±1 % Cr）丝[2]制成的，如图1所示。灼热丝顶端的温度应使用热电偶测量。热电偶标称直接应为1.0 mm。热电偶丝应适合温度高达960 ℃的条件下连续运行。

图1 灼热丝形状

热电偶被安装在灼热丝顶端背后已钻好的小孔里，保持紧密贴合。应保持热电偶顶端和钻孔底部的热接触。焊接点应位于铠装套内并尽可能地靠近顶端。

2）试验箱

试验箱的容积至少为0.5 m3；试验箱内表面尽量为深色，且在试验位置上，试样受光不超过20 lx，如果光照过强，可能会导致细小的火焰被忽略，从而影响观察者判断是否起然；试验箱应在无通风环境下运行，且试样安装在距离试验箱各表面至少100 mm处。

试验箱应装有排气装置，如排气扇，以便排出可能有毒的燃烧废气物。但需要注意的是，在试验中，排气扇应当关闭。

3）计时器

计时器是用来衡量灼热丝施加到样品的时间；以及灼热丝移开后，火焰或灼热持续的时间，所以计时器会对测试结果产生直接影响，计时装置应有≤0.2 s的分辨率。

2 准备工作

1）预处理

试验前，木板和包装绢纸均需经过预处理。将其放置在温度15～35℃，相对湿度45～75 %的大气环境下放置至少24 h，且试验应在试样从该条件下移出的30 min内完成。

2）铺底层

铺底层是为了评定从试验样品上落下的燃烧或者灼热颗粒是否会引起火焰蔓延。在具体测试中需在一块木板（平滑且最小厚度为10 mm）的上表面紧裹一层包装绢纸，置于灼热丝施加到试样的作用点下方200±5 mm处。包装绢纸单位面积质量为12～30 g/m2。

3 试验的过程及难点

3.1 退火处理

一个新的灼热丝在应用于试验之前应在至少120 A的电流中退火至少10 h。总的退火时间是可以累计的。若使用新灼热丝前忽略了该步骤，既不符合标准的要求，也有可能会影响到试验的结果。

3.2 灼热丝的更换

在试验中，试验人员常常会忽视更换灼热丝这一步骤。在试验之前，应当检查灼热丝顶部。当灼热丝尺寸测量值降低到初始值的97.5 %时，应对灼热丝及时进行更换。举例进行说明：如图2所示，比如初次使用的灼热丝直径A为4 mm，过段时间后再次进行试验前，需对灼热丝尺寸重新进行测量。如测量值为3.9 mm，此时已经降低为初始值4 mm的97.5 %，根据标准GB/T 5169.10-2017的要求，就需要更换灼热丝。

图2 灼热丝尺寸

3.3 灼热丝的维护

每次试验完成后，观察灼热丝顶部若留有前次样品的残余物，可以用钢丝球及时清除，并检查灼热丝顶部是否有裂纹。

3.4 灼热丝温度的校验

灼热丝试验的关键步骤包括对温度的校验，需要使用纯度至少为99.8 %，面积约2 mm2和厚度约0.06 mm的银箔来校验。当银箔开始熔化时，温度计应该显示960±10 ℃。这一步至关重要，应该严格控制温度的范围，如果银箔的熔化温度超出970 ℃，会导致灼热丝实际试验温度偏低，如果银箔的熔化温度低于950 ℃，会导致灼热丝实际试验温度偏高，都会严重影响结果的准确性。

3.5 灼热丝的施加过程

1）试验的环境

试验时，应满足试样在温度15～35 ℃，相对湿度≤75 %的实验室环境下进行试验。试验时，应严格控制温湿度条件，如果样品周边的空气湿度过大或者空气流动较大，都会在热交换的过程中带走一部分灼热丝的热量，从而导致灼热丝温度偏低，进而影响结果的准确性。

2）灼热丝施加的位置

除另有规定外，灼热丝的顶端应施加在试样最薄之处，而且离试样上边缘最好不少于15 mm。

3）灼热丝的温度

灼热丝施加的温度T℃应在以下温度中选取：550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、750 ℃、800 ℃、850 ℃、900 ℃、960 ℃，且应当留意温度的容差范围。当550 ℃≤T≤ 750 ℃范围内，温度容差为±10 ℃；当800 ℃≤ T≤960 ℃范围内，温度容差为±15 ℃。

4）施加的力和速度

灼热丝施加的力和速度都应精准控制，以防止过强的撞击力对试验是否起燃结果的影响。灼热丝应保持水平，且在移动时应保持对试样施加0.95±0.10 N的力。灼热丝接近和撤离速度约为10～25 mm/s。且接近的速率应在接触试样时接近0。

5）施加的深度和时间

灼热丝的顶端进入并穿透试样的深度应限制在7.0 ±0.5 mm内。灼热丝施加时间为30±1 s。当达到施加时间后，为避免试样进一步受热，应将灼热丝和试样慢慢分开。

6）热辐射效应

在灼热丝顶端接触到试样之前，应为试样和灼热丝之间提供至少5 cm的距离或者用适当的屏蔽物，以避免试样受到热辐射的影响。

4 观察和测量

在施加灼热丝tA（30±1 s）期间及其后30 s内，观察试样，试样周围的部件和位于试样下方的铺底层是否起燃；以及从灼热丝顶端施加到试样开始，至所有火焰熄灭的持续时间tE。

5 结果判定

要判定试验样品是否通过了T℃的灼热丝试验，需要符合下列条件之一：

1）没有起燃；

2）虽然发生了起燃，但在移开灼热丝后的30 s内熄灭，且铺底层未起燃。

6 结论

本文认真梳理和分析了灼热丝试验的几大关键步骤及难点，从试验准备、硬件设施、预处理、试验过程等细节入手，进行了深入研究。着重分析了灼热丝更换、温度校验、灼热丝施加过程三大关键步骤和操作难点，以帮助试验人员把握试验的操作规范，避免试验失败，从而提高试验结果的准确性。