电子设备外壳防火等级测试中的水平燃烧测试方法要点

电子设备外壳是防止内部电路引发火灾的重要屏障，其防火性能直接关系到产品的使用安全。水平燃烧测试作为电子设备外壳防火等级评估的核心方法之一，主要用于模拟材料在水平放置状态下的燃烧行为，评估其火焰传播速度、滴落物危险性等关键指标。本文围绕水平燃烧测试的实际操作，从试样制备、环境控制、燃烧源校准、结果评估等环节，拆解测试中的核心要点，为企业和测试人员提供可落地的操作指南。

试样的规格与制备要求

电子设备外壳水平燃烧测试的试样需严格遵循标准尺寸，以UL94为例，常用试样规格为125mm×13mm×（0.8-12.7mm），厚度需与实际产品一致。制备时应从外壳成品或原料的代表性部位取样，避免取边角料或有缺陷（如毛刺、裂纹）的区域——这些缺陷会破坏材料的均匀性，导致燃烧行为异常。

试样需经过状态调节：在23±2℃、50±5%相对湿度的环境中放置至少24小时，确保材料的水分含量和物理状态稳定。若试样表面有油污或灰尘，需用乙醇棉球轻轻擦拭，避免影响燃烧反应。

此外，试样的数量需满足标准要求（通常5个），且每个试样的厚度、材质需一致——若同一批次材料存在厚度差异，需分开测试并单独评估，避免因厚度不均导致结果偏差。

需注意，若外壳为复合材料（如塑料+金属镀层），试样需保留完整的层状结构，不可剥离，否则无法反映实际产品的燃烧特性。

测试环境的控制要点

水平燃烧测试对环境条件极为敏感，温度、湿度和气流是核心控制因素。标准要求测试环境温度为20-30℃，湿度45-55%：温度过高会加速材料的热分解，降低ignition temperature（引燃温度），导致燃烧速度偏快；湿度过低则可能使材料干燥，增加可燃性。

气流控制是关键——测试区域需避免draft（气流），比如关闭门窗、避免风扇直吹。UL94和ISO 1210均要求测试在封闭或带防风装置的测试箱中进行，防止气流干扰火焰稳定性或加速火焰传播。若测试过程中发现火焰晃动明显，需暂停测试，调整环境后重新开始。

此外，环境中的氧气浓度需保持正常大气水平（20.9%±0.5%），不可在富氧或缺氧环境中测试——富氧会使燃烧更剧烈，缺氧则会抑制燃烧，两者均会导致结果偏离实际。

燃烧源的参数校准

水平燃烧测试的燃烧源通常为丙烷或甲烷本生灯，其参数校准直接影响测试准确性。首先需校准火焰高度：将本生灯垂直放置，点燃后调节燃料流量，使蓝色火焰高度保持在20mm±2mm（UL94要求）。校准需用标尺在火焰侧面测量，确保火焰尖端达到规定高度。

火焰温度是另一关键参数。以UL94为例，水平燃烧的火焰需在尖端下方4mm处达到规定温度（通常为约950℃），校准可使用热电偶温度计——将热电偶固定在火焰尖端下方4mm位置，待温度稳定后记录数值，若偏差超过±50℃，需调整燃料流量或喷嘴清洁度。

燃料压力需保持稳定，丙烷瓶的输出压力通常控制在0.1-0.2MPa，使用前需检查管道是否泄漏（可用肥皂水涂抹接口，观察有无气泡）。喷嘴需定期清理，避免积碳堵塞导致火焰形状异常。

试样的安装与定位

试样需水平安装在不可燃支架上，安装时需保证：试样一端固定（通常夹住125mm试样的25mm端），另一端（100mm自由端）悬空，且整体保持水平——若试样倾斜，火焰会偏向低侧，导致火焰传播不均匀。支架材质需为金属（如不锈钢），避免燃烧或熔化影响测试。

试样与燃烧源的相对位置需精准：本生灯喷嘴需对准试样自由端的正下方，距离试样底部6mm±1mm。调整时可使用游标卡尺测量间距，确保火焰尖端刚好接触试样的自由端末端（而非侧面）——若火焰接触侧面，会提前引燃试样非测试区域，导致结果不准确。

固定试样的夹具需牢固，避免燃烧过程中试样掉落。夹具的接触面需小，尽量减少对试样传热的影响——若夹具接触面积过大，会加速试样热量散失，减缓燃烧速度。

燃烧时间与火焰施加方式

火焰施加时间需严格遵循标准，以UL94水平燃烧为例，火焰需持续施加10秒。计时从火焰尖端接触试样自由端开始，到10秒后缓慢移开火焰（移开速度需控制在10mm/s内，避免气流扰动火焰）。

施加火焰时需保持火焰稳定，蓝色火焰的尖端需始终接触试样末端——若火焰出现黄色焰尖，说明燃料燃烧不完全，需调整燃料流量或空气进气量（本生灯的空气调节环）。

移开火焰后，需立即开始观察试样的燃烧状态：首先记录“有焰燃烧时间”（火焰未熄灭的持续时间），待有焰燃烧停止后，继续记录“无焰燃烧时间”（阴燃的持续时间）。若火焰在移开前已熄灭，需重新测试该试样。

燃烧过程的观察与记录

燃烧过程需全程实时记录，核心观察点包括：火焰传播的距离（用标尺测量试样上被火焰烧过的长度，精确到1mm）、有焰燃烧时间（用秒表计时，精确到0.1秒）、无焰燃烧时间、滴落物的产生情况（是否有熔滴掉落）及滴落物是否引燃下方棉花（棉花需铺成100mm×100mm的薄层，放置在试样自由端下方300mm处）。

观察时需避免外来光源干扰，测试室应保持半暗状态，以便清晰观察火焰颜色和燃烧范围。若使用相机记录，需设置固定角度（如正前方和侧方），确保能回放燃烧过程。

需特别注意试样的“自熄性”——若移开火焰后试样立即停止燃烧（有焰燃烧时间为0），说明材料的阻燃性能较好；若燃烧持续超过标准限值（如UL94中水平燃烧的有焰燃烧时间超过60秒），则需判定为不通过。

燃烧后的结果评估指标

水平燃烧测试的结果评估需结合多维度指标，以UL94为例，核心指标包括：火焰传播速度（燃烧距离/燃烧时间）、燃烧总长度（试样被烧过的总长度）、滴落物引燃情况。

火焰传播速度是关键：对于厚度≤3mm的试样，速度需≤40mm/min（对应HB40等级）；厚度>3mm的试样，速度需≤75mm/min（对应HB75等级）。若燃烧总长度未超过100mm（自由端长度），即使速度略快，也可判定为合格（对应HB等级）。

滴落物的危险性不可忽视：若滴落物引燃棉花，无论其他指标如何，均需判定为不通过——因为滴落物可能引燃周围可燃物，扩大火灾范围。

结果需基于至少5个试样的测试数据：若5个试样中有1个不符合要求，需重新测试5个新试样；若仍有1个不符合，则判定为整体不通过。评估时需注意试样厚度的影响——厚材料的热容量大，燃烧速度通常慢于薄材料，因此不可直接对比不同厚度试样的结果。

测试中的安全操作规范

水平燃烧测试涉及明火和高温，安全操作是底线。首先，燃烧源使用前需检查：燃料瓶需固定在支架上，避免倾倒；管道接口需用卡箍固定，防止泄漏。点燃本生灯时，需先开燃料阀（小流量），再用点火器引燃，不可用火柴直接点燃。

操作人员需佩戴防护装备：耐高温手套（避免接触高温试样）、防护眼镜（防止熔滴溅入眼睛）、防火服（避免火焰灼伤）。测试区域需配备ABC干粉灭火器，且需定期检查压力是否正常。

测试后处理：待试样冷却至室温（通常需10-15分钟），再用镊子夹取放入不可燃容器（如铁盒）。燃烧后的残渣需分类处理——塑料残渣需避免与易燃物混放，金属支架需清理表面的炭黑和熔化物，确保下次测试的准确性。