一、產品簡介
淋雨試驗箱（Rain Test Chamber）并非簡單的“人工降雨”，而是通過精確控制雨滴直徑、降雨強度、噴水壓力、風速及方向，再現產品在全壽命周期內可能遭遇的淋雨、吹雨與滴水場景，用于驗證汽車燈具、低壓成套開關、無人機航電艙、光伏接線盒等外殼的防水等級（IPX1～IPX6K）與密封完整性。本文以現行標準為主線，系統梳理三套核心試驗程序：滲水（Drip）、加強噴淋（Intensive Spray）、吹雨降水（Blowing Rain），并對關鍵細節給出量化操作指引，供實驗室與研發部門引用。
二、試驗介質與通用前提
水質要求：去離子水電導率 ≤5 μS/cm，避免噴嘴結垢；可添加熒光素鈉（C20H10Na2O5）至 20 mg/L，便于暗室紫外燈下快速定位滲漏路徑。
溫度匹配：水溫與試件表面溫差 ≤5 ℃，防止冷凝干擾失效判據。
試件預處理：在 35 ℃烘箱內干燥 2 h，表面溫度穩定后 5 min 內入箱，確保密封條處于設計壓縮狀態。
三、程序 A：滲水試驗（Drip, IPX1/IPX2）
目的
模擬屋檐滴落或機艙冷凝水，對試件頂部產生持續低能量沖擊，考核外殼頂部密封與內部排水通道。
設備配置
a) 滴水矩陣：Φ22 mm～Φ25.4 mm 點陣分布，孔間距 20 mm～25 mm，開孔率 0.4 %～0.6 %；
b) 滴水盤面積 ≥試件上表面投影 1.2 倍，邊緣設 5°傾角，防止邊緣匯集水流；
c) 流量計精度 ±2 %，維持 1.0 mm/min～1.5 mm/min rainfall intensity。
關鍵控制點
IPX1：試件水平旋轉 1 r/min，持續 10 min，總水量 ≥試件頂部面積 ×1 mm；
IPX2：傾斜 15°（四個面各 2.5 min），總時間 10 min，確保滴落方向與鉛垂線夾角 15°±2°；
不允許水滴匯聚成連續水流，任一時刻單滴體積 0.05 mL～0.10 mL，用高速攝像抽檢 10 滴，直徑 3 mm～5 mm。
四、程序 B：加強噴淋試驗（Intensive Spray, IPX3/IPX4）
目的
再現汽車涉水、戶外清洗等高壓散射水沖擊，驗證側面密封與呼吸器逆止性能。
參數設定
a) 噴嘴：扇形全錐，噴射角 60°～80°，孔徑 0.5 mm～0.8 mm；
b) 供水壓力：276 kPa ±10 kPa（表壓），對應流量 10 L/min～12 L/min；
c) 雨滴直徑：0 mm～4 mm（激光粒度儀 D50=1.8 mm±0.3 mm），通過調節壓力與破孔板實現；
d) 覆蓋指標：每 0.56 m² 試件表面至少在 4.8 cm 垂直距離處存在 1 個有效噴頭，噴頭交疊率 30 %～40 %，確保無“干區”。
試驗流程
IPX3：擺管 ±60°，周期 2×12 s，總時間 5 min；
IPX4：擺管 ±180°，周期 2×12 s，總時間 10 min；
試件轉臺 1 r/min，保證各個側面受水均勻；
結束后 5 min 內用 10 kPa 壓縮空氣吹除表面浮水，立即進入功能測試，避免“表面水膜”掩蓋真實滲漏。
五、程序 C：吹雨降水試驗（Blowing Rain, IPX5/IPX6 及軍標擴展）
目的
模擬臺風夾雨、高速行駛濺水，考核外殼動態密封與結構強度。
系統構成
a) 雨水模塊：環形噴嘴陣列，雨滴直徑 0 mm～4 mm，強度 100 mm/h～150 mm/h；
b) 風源：變頻離心風機，風速 1 m/s～18 m/s 連續可調，均勻性 ±10 %（距試件 50 cm 處九宮格測試）；
c) 角度控制：風道可繞試件 0°～45° 水平擺角，步進電機定位精度 ±1°；
d) 熒光素輔助：同濃度 20 mg/L，在暗室 365 nm 紫外燈下，滲漏點呈現黃綠色熒光，最小可識別 0.1 mm 裂縫。
標準剖面
IPX5：噴嘴 Φ6.3 mm，距離 2.5 m～3 m，流量 12.5 L/min ±5 %，風速 1 m/s±0.2 m/s，時間 ≥3 min；
IPX6：噴嘴 Φ12.5 mm，距離 2.5 m～3 m，流量 100 L/min ±5 %，風速 3 m/s±0.5 m/s，時間 ≥3 min；
軍標 MIL-STD-810H 507.6：風速 18 m/s，雨滴直徑 2 mm～4 mm，持續時間 30 min，試件四個面各 7.5 min，降雨強度 140 mm/h，必要時加入 -10 ℃ 冷水，形成“熱沖擊+雨”復合應力。
測量與判定
a) 風速儀需置于試件安裝平面，無試件時預調；
b) 試驗結束立即斷電，在 8 kPa 負壓箱內靜置 30 min，通過質量增益法稱重，內部進水 ≤1 g 為合格；
c) 功能檢測：絕緣電阻 ≥100 MΩ（500 V DC），介電強度 2 kV AC/1 min 無擊穿，指示燈、按鍵、通信接口正常。
六、跨程序注意事項
噴嘴維護：每周用 5 % 檸檬酸超聲清洗 10 min，防止鈣鎂沉積導致流量漂移；
水箱消毒：每月采用 0.1 % 次氯酸鈉循環 30 min，再純水沖洗，避免微生物堵塞濾芯；
轉臺接地：旋轉臺與殼體間設導電刷，阻抗 ≤0.1 Ω，防止軸電流腐蝕軸承；
安全聯鎖：箱門設磁控開關，門開 1 s 內切斷水泵與風機，防止高壓水柱傷人；
數據記錄：全程采集水壓、風速、流量、溫度，采樣頻率 ≥1 Hz，生成符合 ISO 17025 的原始記錄曲線，保存 ≥10 年。
淋雨試驗箱的三套程序——滲水、加強噴淋、吹雨降水——分別對應產品在不同安裝姿態與氣候強度下的防水挑戰。唯有通過精確的噴嘴選型、壓力/風速耦合控制以及熒光素可視化手段，才能將“漏水”這一偶發事件轉化為可量化、可復現、可溯源的試驗數據。隨著新能源汽車 800 V 平臺、低空經濟 eVTOL、海上光伏等場景的普及，IP 等級已從傳統的“靜態浸泡”走向“動態高壓+冷熱沖擊+鹽霧復合”的多應力耦合。實驗室在規劃淋雨試驗能力時，應提前預留風速 20 m/s、雨量 200 mm/h、溫度 -10 ℃～85 ℃ 的擴展裕量，并建立數字孿生模型，實現從“經驗判定”到“預測性維護”的跨越，最終讓淋雨試驗箱成為產品防水設計的“數字標尺”，而非流于形式的“灑水儀式”。
|
