摘要：针焰试验是电气产品安规测试中很常见的一项试验，该试验主要是考核材料的耐燃能力，应用十分普遍。针焰试验的步骤比较复杂繁琐，能够影响结果的因素也很多。本文旨在通过分析针焰试验的每一个步骤，尤其是确认火焰和施加火焰两大关键步骤的难点和细节注意事项，以提高试验的规范性和准确性。
关键词：针焰试验;确认火焰;施加火焰
1概述
根据标准的定义，针焰试验[1]是用于确定在规定的条件下，试验火焰是否会使部件起燃。或试验火焰引燃了可燃部件，但部件的燃烧持续时间或燃烧长度是否是有限的，并且火焰或从试验样品上落下的燃烧或灼热颗粒是否会使燃烧蔓延。针焰试验是考核材料耐燃能力一项重要的测试，但由于其操作复杂繁琐，如果在细节上不注重把控，极易导致试验结果错误，本文将认真梳理针焰试验的每一个环节和难点，以提高试验的实操规范性和准确性。
2试验装置
(1)燃烧器产生针焰试验火焰的燃烧器应由长度至少35mm、孔径0.5mm±0.1mm，外径不超过0.9mm的管子构成。燃烧器使用丁烷或者丙烷气体，且纯度不低于95%，不允许空气进入燃烧管。在此尤其要注意燃烧器的接头处是否拧紧，千万不要漏气，而且气体软管不要存在弯折、卡顿的情形，否则会影响火焰并影响试验结果。(2)试验箱试验箱的容积应为至少0.5m3，试验箱应便于观察且为无通风环境，试验箱的内表面应是深色的，便于观察细小的火焰。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火焰施加到样品的时间;以及火焰移开后，余焰燃烧的时间;在确认火焰的时候也会用到计时器，所以计时器会对测试结果产生直接影响，要求计时器的允差不大于0.5S。
3准备工作
(1)预处理在试验开始之间，试验样品、木板和绢纸应在温度15℃-30℃、相对湿度45%-75%的环境下放置至少24h。如可放置在温度为25℃，相对湿度为60%的环境下处理24h。(2)铺底层为了评定火焰蔓延的可能性，例如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，需在试验样品下方放置铺底层。实际测试中通常在厚度10mm的平滑木板上，紧密覆盖一层包装绢纸，将其置于施加针焰的试验样品下方200mm±5mm处。要求绢纸柔软而结实，轻质包装绢纸12g/m3-30g/m3。
4确认火焰
准备工作做好后，就需要调节针焰试验的火焰。针焰试验的关键难点在于确认火焰，需要用到火焰确认装置，如图1所示。1)首先将燃烧器沿轴线垂直方向放置，在柔和的光线下对着暗背景观察。打开气阀，调节供气量大小，用量规进行测量，使火焰高度为12mm±1mm。2)如果火焰不合适，可以等待5min使燃烧器达到平衡，然后重新调节火焰高度。3)铜块底部离悬挂点距离需≥40mm。将燃烧器放置到铜块下方，燃烧器和铜块底部的距离为6±0.5mm。4)铜块悬挂的方式应使铜块在试验时基本保持静止。如果铜块晃动幅度过大，则铜块受热将会不均匀，直接影响确认火焰的时间。5)当铜块温度从100℃±5℃升高到700℃±3℃时所需时间在23.5S±1.0S内，则火焰调节正确。6)铜块温度从100℃±5℃升高到700℃±3℃需要的时间应进行三次测量。在两次测量间，应使铜块温度在空气中自然冷却到50℃以下。7)热电偶在温度达到700℃以上时容易损坏，所以当铜块温度达到700℃时应立即移开铜块。8)在每次改变或更换燃气源之后，都应进行火焰确认，才能确保试验结果的准确性。
5施加火焰
针焰试验的另一关键难点在于施加火焰，施加火焰主要涉及施加火焰的位置和施加火焰的时间两个关键环节。
5.1施加火焰位置
将样品垂直放置，通过调节设备，让燃烧器与垂线倾斜45°，以防止材料落入燃烧管。试验火焰被定位在火焰尖端与试验样品表面接触的位置，达到规定时间之后将试验火焰移开。如图2所示。调节燃烧器和夹具使燃烧器与样品底面距离8mm±1mm或侧面距离5mm±1mm。注意不要将试验火焰施加到由于切割所产生的边缘上。
5.2施焰时间
不同的试验施焰时间代表了不同的严酷等级，标准GB5169.5-2008的第7章对施焰时间作了明确的规定，施加试验火焰持续时间ta的优先值为：5s、10s、20s、30s、60s\120s，所有允差均为01s−。精确控制施加火焰的时间至关重要，如果施加火焰的时间太短，达不到施焰的要求，样品受热不够，会导致测试结果不准。如果施加火焰的时间稍长，火焰移开的速度过慢，会导致样品承受更多的热辐射，从而有可能对结果产生颠覆性的影响。所以在施加火焰的时候，精准的控制施焰时间显得至关重要，过快和过慢都有可能产生完全不同的结果。
6观察和测量
在试验样品或规定的铺底层或周围零部件起燃的情况下，测量和记录燃烧的持续时间(tb)。燃烧的持续时间是指从移开试验火焰开始，一直到最后的火焰完全熄灭以及试验样品、规定的铺底层或周围零部件看不到灼热现象为止的这段时间。
7试验结果的评定
如果试验样品符合下列情况之一，可认为能耐受针焰试验：试验样品无火焰或灼热，并且规定的铺底层或包装绢纸没有起燃;在移开火焰后，试验样品和周围的零部件的火焰或灼热在30S之内熄灭，即tb小于30S，规定的铺底层或包装绢纸没有起燃。
8结论
本文对针焰试验的每一个步骤和环节进行了梳理和分析，从试验的装置、试验的准备工作、预处理、铺底层的放置、火焰的确认、施加火焰的时间、施加火焰的位置等每个细节着手，进行了深入研究。分析了针焰试验的各个实验环节，着重分析了确认火焰、施加火焰两大至关重要的环节和需要注意的操控细节及难点，旨在提升试验的实操规范，从而尽可能减少试验的失败率，提高试验的准确性。
参考文献
[1]GB/T5169.5-2008电工电子产品着火危险试验第5部分：试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则[Z].
《谈电气产品针焰试验技术分析》来源：《电子测试》，作者：高丽 杨杰 刘淋