Recherche sur l'application de l'appareil de test de flamme à aiguille dans l'évaluation de la sécurité incendie des produits électriques et électroniques

Résumé:

Lors du fonctionnement d'équipements électriques et électroniques, des défauts tels que les courts-circuits et la surchauffe due au vieillissement des composants peuvent facilement générer de minuscules flammes, susceptibles d'enflammer les matériaux isolants plastiques et les boîtiers environnants, et de constituer une cause majeure d'incendies d'origine électrique. L'appareil de test à la flamme à aiguille évalue la résistance au feu des composants et des matériaux isolants en simulant ces minuscules flammes induites par de tels défauts internes. Il constitue un équipement de test essentiel pour la certification de sécurité des produits électriques et électroniques. LISUN Cet article présente le principe de fonctionnement, les caractéristiques structurelles, les principaux paramètres techniques, les procédures de test, les critères d'évaluation et les cas d'application pratiques du testeur de flamme à aiguille ZY-3. Il fournit des références techniques pour les essais de sécurité incendie des produits électroniques, la recherche et le développement de matériaux ignifuges, ainsi que pour la commercialisation des produits.

Introduction

Un grand nombre d'incendies d'origine électrique proviennent de l'inflammation d'équipements internes. Contrairement aux flammes externes nues, de nombreuses sources d'incendie ne sont que de minuscules flammes formées par un court-circuit ou une surchauffe de composants électroniques. Ces flammes, caractérisées par un faible volume et une énergie concentrée, ont tendance à enflammer les isolateurs en plastique adjacents, les substrats de circuits imprimés et les gaines de faisceaux de câbles, et à se propager ensuite, provoquant des incendies graves. Les tests de combustion conventionnels sont principalement conçus pour des scénarios de flammes nues à grande échelle et ne peuvent pas reproduire les conditions réelles de fonctionnement des micro-sources d'incendie à l'intérieur des équipements. appareil d'essai à la flamme à aiguille Il s'agit d'un appareil de test spécialement conçu pour ces conditions de travail. Conforme à la norme chinoise GB/T 5169.5‑2020 et à la norme internationale IEC 60695‑11‑5:2016, il permet de simuler les petites flammes générées par des défauts internes d'équipement et d'évaluer la résistance au feu des matériaux et des composants de machines complètes dans des conditions d'inflammation par petite flamme, ainsi que le risque de propagation de la flamme. Il est largement utilisé dans les appareils électroménagers, les équipements informatiques, les produits d'éclairage, l'électronique automobile, les laboratoires d'essais tiers et les instituts de recherche. Appareil de test de flamme à aiguille éprouvé sur le marché, LISUN Le testeur de flamme à aiguille ZY-3 est conforme aux normes en vigueur et assure un contrôle précis de la flamme, un chronométrage automatique et un enregistrement des données. Il permet de réaliser des tests de R&D, des inspections en usine et des tests de certification. 

1 Principe de fonctionnement de l'appareil de test à la flamme à aiguille

L'élément principal du dispositif d'essai de flamme à aiguille est un brûleur standard en forme d'aiguille alimenté au butane d'une pureté ≥ 95 %, générant une flamme d'essai standard d'une hauteur de 12 mm ± 1 mm. Cette flamme est appliquée sur la surface de l'échantillon avec un angle d'inclinaison de 45° afin de simuler l'impact de micro-flammes provoquées par un court-circuit ou une surchauffe des composants. Durant l'essai, la durée d'application, la durée de persistance de la flamme et la durée d'incandescence de l'échantillon après retrait de la flamme sont enregistrées. Parallèlement, on observe si des gouttes de matériau fondu enflamment le papier de soie et le panneau de pin sous-jacents. L'objectif principal n'est pas de mesurer le comportement des matériaux en cas d'incendie de grande ampleur, mais d'étudier si les matériaux environnants s'enflamment en cas de micro-foyers d'incendie localisés à l'intérieur de l'équipement, si la combustion s'éteint spontanément après l'amorçage et si les gouttes enflammées peuvent propager le feu. Sur la base de ces observations, le niveau de sécurité incendie des produits peut être évalué.

Un appareil complet d'essai de flamme à aiguille se compose d'une chambre d'essai fermée, d'un brûleur en forme d'aiguille, d'un système de contrôle du circuit de gaz, d'un dispositif de vérification de température par thermocouple, d'un module d'acquisition de temps et d'une interface homme-machine. Le brûleur est réglable en angle : position verticale pour l'étalonnage et position inclinée à 45° pour les essais. Le thermocouple mesure la puissance thermique de la flamme. La norme exige que la flamme atteigne une température de 700 °C ± 3 °C (de 100 °C ± 2 °C à 100 °C ± 3 °C) en 23.5 s ± 1 s. Ceci garantit une puissance thermique constante pour chaque essai et assure des résultats reproductibles et comparables entre différents lots et laboratoires.

ZY-3 Test de flamme d'aiguille

2 Paramètres clés de LISUN Appareil de test de flamme à aiguille ZY-3

LISUN L’appareil de test de flamme à aiguille ZY-3 existe en deux versions : le ZY-3 avec enceinte fermée et le ZY-3S sans enceinte. Le modèle avec enceinte fermée isole l’air extérieur des perturbations et stabilise l’environnement de test, ce qui le rend adapté aux essais de laboratoire standard. La version sans enceinte, plus compacte, permet un contrôle rapide sur les lignes de production. Les principales caractéristiques techniques sont présentées dans le tableau 1.

Tableau 1 Paramètres techniques clés des appareils de test de flamme à aiguille ZY‑3 et ZY‑3S

Comme indiqué dans le tableau 1, les deux versions partagent les mêmes indicateurs de combustion, de temporisation et de température. Les différences résident dans la configuration de la chambre et le poids total. Les utilisateurs peuvent choisir le modèle en fonction de l'environnement de test et des applications. L'ensemble de l'appareil est constitué d'une structure en acier projeté haute température, offrant une excellente résistance à la température et à la corrosion pour des tests répétés à haute température. Il prend en charge l'application d'une flamme continue unique ou multiple afin de satisfaire aux exigences spécifiques des essais de combustion continue de la norme IEC 62368-1.

3 Procédures d'essai normalisées et interprétation des résultats pour l'appareil d'essai à la flamme à aiguille

3.1 Procédures d'essai

1. Prétraitement et fixation de l'échantillon : Fixez l'échantillon sur le dispositif de fixation et sélectionnez la position la plus susceptible d'être exposée aux flammes de défaut à l'intérieur du produit comme point d'application de la flamme.
2. Calibrage de l'équipement : Allumer le brûleur, régler la hauteur de la flamme à 12 mm ± 1 mm. Vérifier le taux d'élévation de la température de la flamme avec un bloc de cuivre et un thermocouple pour confirmer la conformité aux spécifications standard.
3. Définir les paramètres de test. La durée d'application de la flamme recommandée est généralement de 30 s. Orienter le brûleur à 45° et mettre l'extrémité de la flamme en contact avec l'échantillon.
4. Une fois la durée d'application de la flamme prédéfinie écoulée, le brûleur se rétracte automatiquement. L'appareil de test de flamme à aiguille commence alors automatiquement à enregistrer la durée de la post-flamme et la durée d'incandescence.
5. Observer le comportement de combustion de l'échantillon tout au long du test, surveiller les gouttes fondues et vérifier si le papier de soie et le panneau de pin blanc sous-jacents s'enflamment ou se carbonisent.
6. Mettre fin au test après l'extinction complète de l'échantillon sans phénomène de luminescence. Exporter les données du test et documenter les phénomènes observés.

3.2 Critères de réussite/échec

Selon la norme GB/T 5169.5‑2020, un échantillon réussit l’essai à la flamme à l’aiguille si l’une des conditions suivantes est remplie :
(1) Aucune inflammation ni lueur ne se produit sur l'échantillon exposé à la flamme ; le papier de soie sous-jacent ne s'enflamme pas et le panneau de bois de pin blanc ne présente aucune carbonisation.
(2) Après l'élimination de la flamme, la durée totale de la flamme et de la lueur sur l'échantillon est inférieure à 30 s, et les gouttes ne s'enflamment pas ou ne carbonisent pas la sous-couche.

La combustion prolongée de l'échantillon ou l'inflammation de la sous-couche par des coulures de métal en fusion indiquent des risques de propagation du feu en cas de défaut d'allumage interne. Une refonte du produit est nécessaire, incluant une modification structurelle ou l'adoption de matériaux isolants plus ignifuges.

4 Scénarios d'application de l'appareil de test à la flamme à aiguille

L'appareil de test de flamme à aiguille est largement utilisé dans les industries électrotechniques, informatiques, d'éclairage, automobiles et de recherche et développement sur les matériaux.

Dans le secteur des appareils électriques, les socles isolants des relais, contacteurs et disjoncteurs, les panneaux en plastique des interrupteurs et prises, ainsi que les gaines isolantes des câbles nécessitent un appareil de test à la flamme à aiguille pour simuler les micro-flammes provoquées par les arcs électriques et les surcharges. Ce test vérifie la résistance à l'inflammation des pièces isolantes afin de satisfaire aux exigences de sécurité telles que la norme GB/T 2099.1 et de garantir la sécurité des réseaux électriques basse tension.

Deuxièmement, pour les équipements informatiques et audiovisuels (routeurs, imprimantes, adaptateurs secteur, boîtiers de chargeurs et composants isolants entourant les modules d'alimentation), les risques d'incendie liés aux courts-circuits et à la surchauffe des puces sont testés. Conformément aux normes GB/T 4943.1-2022 et IEC 62368-1:2023, l'essai de flamme à l'aiguille constitue un élément de certification important pour l'électronique grand public.

Troisièmement, dans l'industrie de l'éclairage : les pièces internes en plastique des boîtiers de drivers LED, des douilles, des ballasts et des projecteurs extérieurs sont testées pour leur résistance à la flamme contre les micro-flammes provenant de composants internes défectueux, conformément aux normes en vigueur. GB 7000.1-2015.

Quatrièmement, l'électronique automobile et les véhicules à énergies nouvelles : les pièces intérieures de commande centrale montées sur le véhicule, l'isolation des faisceaux de câbles, les isolateurs de bornes de charge et les boîtiers BMS sont testés pour simuler les micro-flammes causées par une surcharge de charge et des défauts de circuit, afin d'évaluer les performances de sécurité incendie des composants automobiles conformément aux normes ISO 6722-1 et GB/T 2408-2021.

Cinquièmement, recherche et essais de matériaux : des plastiques techniques modifiés tels que l’ABS, le PC, le PA, les panneaux en tissu de verre époxy et les films de polyimide sont testés à l’aide d’un appareil d’essai de flamme à aiguille afin d’obtenir des données sur l’inflammation et la post-combustion. Ces données contribuent au développement de formules ignifuges et à l’évaluation de la qualité des matériaux, fournissant ainsi une base d’essais quantitatifs pour l’itération de nouveaux matériaux.

Conclusion 5

Le appareil d'essai à la flamme à aiguille Cet instrument de test essentiel permet de reproduire les scénarios de micro-inflammation provoqués par les courts-circuits et la surchauffe des composants au sein des équipements électroniques. Il pallie les limitations des tests de combustion à grande flamme, incapables de simuler les sources de micro-incendie à l'intérieur des équipements. Les résultats des tests reflètent directement la performance de sécurité incendie des composants et des matériaux isolants dans des conditions réelles de défaillance. LISUN L’appareil de test de flamme à aiguille ZY-3 est entièrement conforme aux normes nationales GB/T 5169.5-2020 et internationales IEC 60695-11-5:2016. La température, la hauteur et la durée de la flamme sont parfaitement maîtrisées. Doté d’un double mode de fonctionnement (écran tactile et télécommande), il allie précision des tests et sécurité d’utilisation, répondant ainsi aux exigences variées des services de contrôle qualité des entreprises, des laboratoires tiers et des instituts de recherche.

La sécurité électrique est une condition obligatoire pour l'accès au marché. Les entreprises doivent utiliser pleinement l'appareil de test de flamme à aiguille pour réaliser des tests de flamme à aiguille dès la phase de recherche et développement, identifier en amont les risques d'incendie des composants, optimiser le choix des matériaux et la conception structurelle, réduire les risques d'incendie d'origine électrique à la source et garantir la sécurité du produit.