高低溫折彎試驗(yàn)箱工作原理
整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高低溫折彎試驗(yàn)箱由試驗(yàn)箱體、溫濕度控制系統(tǒng)、折彎驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、樣品固定裝置及安全監(jiān)控系統(tǒng)組成。試驗(yàn)箱體采用雙層殼體結(jié)構(gòu)，外層為冷軋鋼板靜電噴涂，內(nèi)層選用 SUS316 不銹鋼，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和高低溫耐受性。兩層殼體之間填充高密度聚氨酯發(fā)泡保溫層，配合多層真空玻璃觀(guān)察窗，可有效減少箱內(nèi)外熱量交換，確保箱內(nèi)溫濕度穩(wěn)定，溫度波動(dòng)控制在 ±0.5℃以?xún)?nèi)，濕度波動(dòng)不超過(guò) ±2% RH。
折彎驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是試驗(yàn)箱的核心功能模塊，主要由伺服電機(jī)、精密滾珠絲杠、折彎模具及力傳感器組成。伺服電機(jī)通過(guò)高精度減速器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，實(shí)現(xiàn)折彎模具的勻速移動(dòng)，位移精度可達(dá) 0.01mm。折彎模具采用高強(qiáng)度合金材料制成，其曲率半徑可根據(jù)測(cè)試需求更換（范圍通常為 1-50mm），滿(mǎn)足不同折彎角度（0-180°）的測(cè)試要求。力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)折彎過(guò)程中施加于樣品的力值，精度達(dá) ±0.1N，確保折彎應(yīng)力控制的準(zhǔn)確性。
溫濕度控制機(jī)制
溫度控制采用 “雙區(qū)獨(dú)立控溫" 技術(shù)，加熱系統(tǒng)選用鎳鉻合金鎧裝加熱管，分布于箱體兩側(cè)及底部，可實(shí)現(xiàn) - 70℃至 150℃的寬溫域調(diào)節(jié)。制冷系統(tǒng)采用二元復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷，以 R404A 和 R23 為制冷劑，通過(guò)精準(zhǔn)控制壓縮機(jī)運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的快速穩(wěn)定。當(dāng)測(cè)試需求為 - 40℃以下時(shí)，啟動(dòng)復(fù)疊制冷模式，蒸發(fā)器表面溫度可低至 - 80℃，配合風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流，使箱內(nèi)溫度在 30 分鐘內(nèi)從常溫降至 - 70℃。
濕度控制采用 “蒸汽加濕 + 冷凍除濕" 組合方式。加濕系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼加熱管將去離子水加熱至沸騰，產(chǎn)生的純凈蒸汽經(jīng)管道均勻送入箱內(nèi)，加濕速率可達(dá) 5% RH/min；除濕則通過(guò)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)空氣中的水汽接觸低溫蒸發(fā)器表面時(shí)凝結(jié)成水排出，除濕速率可達(dá) 3% RH/min。溫濕度傳感器采用進(jìn)口鉑電阻和電容式濕度探頭，采樣頻率為 10 次 / 秒，確保實(shí)時(shí)反饋箱內(nèi)環(huán)境參數(shù)。
折彎與循環(huán)控制邏輯
折彎動(dòng)作與溫濕度環(huán)境采用 “時(shí)序聯(lián)動(dòng)控制"。試驗(yàn)開(kāi)始后，系統(tǒng)先將箱內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)至設(shè)定值并穩(wěn)定 30 分鐘，確保樣品充分適應(yīng)環(huán)境；隨后折彎驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按預(yù)設(shè)程序動(dòng)作，可選擇 “單次折彎"（保持特定角度一定時(shí)間）或 “循環(huán)折彎"（0°- 目標(biāo)角度 - 0° 往復(fù)運(yùn)動(dòng)）模式。循環(huán)折彎的頻率可通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定，范圍為 0.5-10 次 / 分鐘，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的模擬需求。
控制系統(tǒng)內(nèi)置 100 組可編程測(cè)試方案，支持溫濕度與折彎參數(shù)的同步或異步聯(lián)動(dòng)。例如，在模擬寒冷地區(qū)可折疊屏幕使用場(chǎng)景時(shí)，設(shè)定 - 30℃、30% RH 的環(huán)境，同時(shí)執(zhí)行 180° 循環(huán)折彎（頻率 1 次 / 分鐘），并記錄每次折彎時(shí)的力值變化及樣品狀態(tài)。所有測(cè)試參數(shù)均通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)采樣間隔可設(shè)為 1-60 秒，支持 U 盤(pán)導(dǎo)出 Excel 格式數(shù)據(jù)。
超薄玻璃測(cè)試流程
樣品準(zhǔn)備規(guī)范
樣品選取需覆蓋不同生產(chǎn)批次及厚度規(guī)格（如 0.3mm、0.5mm、0.7mm），每種規(guī)格至少準(zhǔn)備 5 片樣品，尺寸統(tǒng)一為 300mm×50mm（長(zhǎng) × 寬）。取樣時(shí)使用金剛石玻璃刀切割，邊緣經(jīng) 2000 目砂紙打磨，去除毛刺和微裂紋，避免測(cè)試過(guò)程中因邊緣缺陷導(dǎo)致的提前斷裂。
測(cè)試前需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理：先用無(wú)水乙醇擦拭表面，去除油污；再將樣品置于 25℃、50% RH 的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中靜置 24 小時(shí)，使用激光測(cè)厚儀測(cè)量不同位置的厚度（精度 0.001mm），計(jì)算厚度偏差；最后采用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)測(cè)定樣品的初始抗彎強(qiáng)度，記錄平均值作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
樣品固定采用 “氣動(dòng)壓夾 + 定位工裝"，壓夾壓力可通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)（0.1-0.5MPa），確保樣品在折彎過(guò)程中不發(fā)生滑移但無(wú)額外應(yīng)力。定位工裝的基準(zhǔn)線(xiàn)與折彎模具中軸線(xiàn)對(duì)齊，偏差控制在 ±0.1mm，保證每次測(cè)試的折彎中心一致。
關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)設(shè)定
根據(jù)超薄玻璃的應(yīng)用場(chǎng)景，典型測(cè)試方案分為三類(lèi)：
所有測(cè)試均需設(shè)置對(duì)照組（25℃、50% RH 環(huán)境下的折彎測(cè)試），以排除環(huán)境因素外的變量影響。
測(cè)試執(zhí)行與數(shù)據(jù)采集
測(cè)試啟動(dòng)后，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行環(huán)境調(diào)節(jié)→樣品適應(yīng)→折彎測(cè)試的流程。操作人員需每 2 小時(shí)通過(guò)觀(guān)察窗檢查樣品狀態(tài)，重點(diǎn)記錄是否出現(xiàn)：①表面裂紋（使用手電筒照射檢測(cè)）；②邊緣碎裂（借助放大鏡觀(guān)察）；③透光率變化（采用便攜式透光儀在樣品中心區(qū)域測(cè)量）。
力值數(shù)據(jù)采集需關(guān)注三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：①折彎至目標(biāo)角度時(shí)的最大力值；②循環(huán)折彎過(guò)程中的力值波動(dòng)幅度（最大值與最小值之差）；③樣品斷裂瞬間的力值突變。當(dāng)力值突然下降超過(guò)初始值的 30% 時(shí)，判定為樣品失效，系統(tǒng)自動(dòng)停止測(cè)試并記錄失效時(shí)的循環(huán)次數(shù)。
對(duì)于循環(huán)次數(shù)超過(guò) 1000 次的測(cè)試，需在中途（5000 次循環(huán)時(shí)）取出樣品進(jìn)行中間檢測(cè)：使用原子力顯微鏡（AFM）觀(guān)察表面微觀(guān)形貌變化，測(cè)量裂紋深度；采用應(yīng)力儀檢測(cè)樣品內(nèi)部殘余應(yīng)力分布，與初始狀態(tài)對(duì)比。
結(jié)果評(píng)估體系
測(cè)試結(jié)束后，從四個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)估：
力學(xué)性能保留率：計(jì)算失效樣品的循環(huán)次數(shù)與對(duì)照組平均值的比值，保留率≥80% 判定為合格；
外觀(guān)完整性：通過(guò)數(shù)碼顯微鏡（放大 50 倍）檢查樣品表面，裂紋長(zhǎng)度≤0.5mm 且數(shù)量≤2 條為合格；
光學(xué)性能變化：透光率衰減量（測(cè)試后 - 測(cè)試前）≤5% 為合格；
失效模式分析：統(tǒng)計(jì)斷裂位置分布，若 90% 以上樣品在折彎中心區(qū)域斷裂（而非邊緣），說(shuō)明材料本身存在韌性缺陷。
根據(jù)評(píng)估結(jié)果生成測(cè)試報(bào)告，包含：①不同溫濕度環(huán)境下的循環(huán)壽命曲線(xiàn)；②厚度與抗彎性能的相關(guān)性分析；③建議使用溫度范圍及折彎角度限制。對(duì)于不合格項(xiàng)，需追溯原材料純度（如 SiO?含量、雜質(zhì)濃度）及生產(chǎn)工藝（如退火溫度、冷卻速率），提出改進(jìn)方案。
測(cè)試意義與應(yīng)用價(jià)值
該測(cè)試方法可有效篩選出超薄玻璃在極限環(huán)境下的性能短板。例如，某批次 0.3mm 超薄玻璃在 - 30℃循環(huán)折彎測(cè)試中，5000 次循環(huán)后出現(xiàn)表面裂紋，經(jīng)分析是由于低溫導(dǎo)致玻璃脆性增加，且邊緣打磨精度不足（存在 5μm 微裂紋）。通過(guò)優(yōu)化退火工藝（延長(zhǎng) 600℃保溫時(shí)間至 2 小時(shí)）及邊緣拋光流程（增加超聲清洗環(huán)節(jié)），后續(xù)批次樣品在相同測(cè)試條件下可完成 10000 次循環(huán)無(wú)裂紋。
在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面，測(cè)試數(shù)據(jù)可為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供量化依據(jù)。如可折疊手機(jī)廠(chǎng)商根據(jù)測(cè)試結(jié)果，將屏幕工作溫度范圍設(shè)定為 - 20℃至 40℃，并在系統(tǒng)中設(shè)置低溫時(shí)自動(dòng)降低折彎頻率，延長(zhǎng)使用壽命。光伏組件廠(chǎng)商則依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)選擇厚度≥0.7mm 的超薄玻璃，確保在 - 40℃至 85℃的戶(hù)外環(huán)境中可承受安裝時(shí)的 30° 折彎應(yīng)力。
隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，高低溫折彎測(cè)試將向 “多軸折彎"“動(dòng)態(tài)溫濕度" 等方向升級(jí)，例如模擬曲面屏在不同海拔（氣壓變化）與溫度交替下的性能。試驗(yàn)箱也將集成 AI 視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)樣品裂紋并預(yù)測(cè)剩余壽命，進(jìn)一步提升測(cè)試效率與精準(zhǔn)度。
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更新時(shí)間：2025-09-09 
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