箱式紫外線老化試驗箱的測試功能與應用實踐

更新時間：2025-07-14

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在材料科學與工業(yè)生產(chǎn)領域，了解材料在自然環(huán)境中的耐候性及老化特性至關重要。箱式紫外線老化試驗箱作為模擬自然環(huán)境中紫外線輻射及相關條件的核心設備，能夠加速材料老化進程，幫助研究人員在短時間內(nèi)精準評估材料性能，為產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量管控提供堅實的數(shù)據(jù)基礎。本文將深入探討箱式紫外線老化試驗箱的日常使用功能，從設備構(gòu)造、關鍵功能到操作步驟與維護要點，全面呈現(xiàn)其應用價值。

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結(jié)構(gòu)組成

箱式紫外線老化試驗箱主要由箱體、紫外線光源系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、樣品承載與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。箱體采用優(yōu)質(zhì)材料制造，具備良好的隔熱與密封性能，為試驗營造穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。紫外線光源系統(tǒng)通常選用紫外線熒光燈管，像 UVA - 340、UVB - 313 等，不同燈管模擬不同波段的紫外線，滿足多樣化測試需求。溫濕度控制系統(tǒng)包含制冷、制熱、加濕、除濕裝置，可精確調(diào)控試驗箱內(nèi)溫濕度。樣品承載與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)保證樣品在試驗中均勻接受紫外線照射，避免因照射不均影響試驗結(jié)果。電氣控制系統(tǒng)負責設備整體運行控制，實現(xiàn)參數(shù)設定、運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄等功能。

工作原理

其工作原理基于模擬自然環(huán)境中紫外線輻射、溫度變化和濕度條件對材料的綜合作用。紫外線光源發(fā)射特定波長的紫外線，模擬太陽光中的紫外線部分，促使材料發(fā)生光化學反應，引發(fā)老化現(xiàn)象，如褪色、失光、強度降低、開裂等。溫濕度控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)溫濕度，加速材料老化，因為實際環(huán)境中，溫度和濕度變化會與紫外線協(xié)同，對材料造成更顯著的破壞。例如，高溫加快材料分子運動速度，濕度可能導致材料吸濕膨脹、水解等，與紫外線作用相互疊加。

日常使用功能詳解

光源選擇與控制功能

光源類型適配：試驗箱配備多種紫外線光源，如 UVA - 340 和 UVB - 313 燈管。UVA - 340 燈管能精準模擬太陽光中 300 - 400nm 波長范圍的紫外線，該波段對眾多材料老化影響顯著，常用于模擬戶外自然環(huán)境下的老化試驗。UVB - 313 燈管發(fā)射的紫外線波長較短、能量高，可在短時間內(nèi)加速材料老化，適用于需快速獲取試驗結(jié)果、評估材料耐紫外線極限的場景。用戶可依據(jù)試驗標準、材料特性和研究目的，靈活選擇光源類型。

光照強度調(diào)節(jié)：通過電氣控制系統(tǒng)，可精確調(diào)節(jié)紫外線燈管的光照強度。一般來說，光照強度能在 0.3 - 1.5W/㎡范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整。此功能極為關鍵，不同材料對紫外線強度的敏感程度不同。例如，某些高分子材料在較低強度紫外線照射下就會出現(xiàn)明顯老化，而一些金屬涂層材料則需較高強度紫外線才會顯現(xiàn)老化跡象。準確調(diào)節(jié)光照強度，使試驗條件更貼合材料實際使用環(huán)境中的紫外線輻射狀況，提高試驗結(jié)果的準確性與可靠性。

溫濕度模擬功能

溫度精確控制：試驗箱的溫度控制系統(tǒng)具備高精度控溫能力，溫度控制范圍一般為室溫 + 5℃ - 80℃，精度可達 ±1℃。在材料老化過程中，溫度是重要影響因素。高溫加速材料化學反應速率，促進老化進程。比如，高溫下塑料材料分子鏈更易斷裂，導致性能下降。通過精確設置和控制試驗溫度，可模擬不同地區(qū)、季節(jié)的環(huán)境溫度，研究溫度對材料老化的單獨影響以及與紫外線、濕度的協(xié)同作用。

濕度模擬手段：為模擬自然環(huán)境濕度條件，試驗箱采用冷凝和噴淋兩種方式。冷凝系統(tǒng)在樣品表面形成凝露，模擬露水對材料的侵蝕。當試驗箱內(nèi)溫濕度達到特定條件，樣品表面溫度相對較低，水汽會在其表面凝結(jié)成水珠，滲入材料內(nèi)部，引發(fā)水解、腐蝕等老化現(xiàn)象。噴淋系統(tǒng)模擬雨水對材料的沖刷，按設定時間間隔向樣品表面噴水，沖刷掉表面老化產(chǎn)物，同時加速材料磨損和老化。濕度控制范圍一般為 30% - 98% RH，可根據(jù)試驗需求靈活設定，研究不同濕度環(huán)境下材料的老化行為。

循環(huán)周期設定功能

光照與黑暗循環(huán)：實際自然環(huán)境中，材料處于光照和黑暗交替狀態(tài)。箱式紫外線老化試驗箱可設置不同的光照時間和黑暗時間，組成循環(huán)周期。常見設置有光照 8 小時、黑暗 4 小時等，具體時間比例可根據(jù)試驗標準和材料特性調(diào)整。這種循環(huán)設置更真實地模擬自然環(huán)境晝夜變化，研究材料在光照和黑暗交替過程中的老化規(guī)律。例如，某些材料在光照階段主要發(fā)生光化學反應，黑暗階段則可能進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整和應力松弛，不同循環(huán)周期會對材料最終老化性能產(chǎn)生影響。

溫濕度循環(huán)：除光照與黑暗循環(huán)，試驗箱還能實現(xiàn)溫濕度循環(huán)變化。例如，在一個循環(huán)周期內(nèi)，先將溫度升高到一定值并保持一段時間，同時控制濕度在較高水平，模擬高溫高濕惡劣環(huán)境；然后降低溫度和濕度，模擬相對溫和環(huán)境條件。通過這種溫濕度循環(huán)設置，可研究材料在復雜環(huán)境變化下的老化性能，更貼近材料實際使用環(huán)境工況。

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