了解外壳抗冲击等级的重要性

作者:Ashok Bindra

投稿人:DigiKey 北美编辑

外壳在保护电气和电子设备免受物理损坏和环境危害(如灰尘、湿气和极端温度)方面发挥着至关重要的作用。抗冲击等级已成为电气设备外壳选型时的一个重要考量因素,尤其是在工业应用和户外空间,因为在这些场合,外部物理或机械损伤是一个主要隐忧。除了杜绝投机行为外,这些评级还能确保它们在工厂环境中能够承受外部物理冲击并抵御污染物、湿度和水。因此,外壳在防止设备故障和节省公司维护、维修和更换成本方面发挥着关键作用。

为实现这一目标,我们根据国际电工委员会 (IEC) 颁布的 IEC 62262 国际标准对外壳进行测试,该标准规定了外壳为电气设备提供的抵御外部机械冲击的保护程度。这种保护程度使用 IK 代码进行详细分类,按照 IK00 至 IK10 的等级对外壳进行评级,其中 IK00 不提供保护,IK10 提供最高保护。因此,通过这些评级,用户能够选择出合适的外壳,为特定的工作条件(如户外环境或恶劣的工业场所)提供所需的耐久性、可靠性和安全性。

压铸铝与聚碳酸酯外壳之对比

外壳的构造材料多种多样,具体材料决定了外壳对物理损坏的保护程度以及整体性能。从根本上说,外壳材料可分为两大类:金属和非金属。在金属类型中,铝等有色金属是极具吸引力的外壳材料。根据应用的不同,铝因其出色的强度、耐腐蚀性、重量轻和屏蔽电磁干扰 (EMI) 的能力而成为户外应用的常用材料。

同样,对非金属材料,塑料也是很受欢迎的候选材料,常用有两种类型:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS) 和聚碳酸酯。ABS 是一种低成本热塑性塑料,易于加工和成型,是许多室内应用的标准选择。

相比之下,聚碳酸酯则是塑料中出色的材料。它是一种非常坚固的材料,在压力或冲击下具有更强的抗断裂能力,其 IK 值与压铸铝外壳相当。聚碳酸酯还具有许多其他理想特性,例如防紫外线、热谱广、耐腐蚀性化学物质以及在压力下弯曲或拉伸的灵活性。紫外线稳定性使得聚碳酸酯外壳能够长期暴露在阳光下而不发生降解,可防止材料随着时间的推移而变脆和开裂。这些特性使得聚碳酸酯成为适合恶劣户外条件的外壳材料。

IK 等级及其他

Hammond Manufacturing 提供金属和非金属材料制成的外壳,应用广泛。为了保护电气和电子设备免受强烈撞击,他们生产了压铸铝系列外壳,如 1550ZF1550Z1590Z,这些外壳的防护等级高达 IK08(图 1)。在此等级下,外壳可承受 5 焦耳的冲击力,相当于 1.7 千克重物从 300 mm 的高度落下,为内部组件提供了高水平的保护。压铸铝外壳不仅坚固耐用,而且重量轻、导电性好、耐腐蚀。它们具有高水平的电磁干扰屏蔽能力,可应对极端温度、灰尘和水。

Hammond 压铸铝外壳图片图 1:Hammond 的压铸铝外壳具有 KI08 抗冲击等级。(图片来源:Hammond Manufacturing)

对于喜欢低成本塑料替代品的用户,Hammond 提供了聚碳酸酯外壳(图 2),如 1554/15551555F 系列,根据 IEC 62262:2021 标准,具有与压铸铝的相当的 IK08 抗冲击等级。聚碳酸酯塑料也比压铸铝轻得多,密度约为其一半,在 1.20 g/cm3 到 1.22 g/cm3 之间。尽管重量很轻,但聚碳酸酯外壳却非常坚固、环保密封,并经过紫外线稳定处理,适合户外使用。

此外,它们还经过独立测试,符合 NEMA 4、4X、6、6P、12 和 13 类防护等级,超过 IP68 防护等级,可承受 -40°C 至 +110°C (-40°F 至 +230°F)的宽工作温度范围。考虑到所有这些因素,聚碳酸酯外壳为在各种严酷的工业、海洋和户外应用中保护电子硬件,提供了一种耐用、可靠的解决方案。

Hammond 聚碳酸酯外壳图片图 2:Hammond 聚碳酸酯外壳的抗冲击等级为 IK08。(图片来源:Hammond Manufacturing)

为了满足如此广泛的应用需求,Hammond 生产了 32 种尺寸的 1554/1555 系列产品,尺寸范围从 2.6 英寸x 2.6 英寸 x 1.6 英寸 (65 mm x 65 mm x 40 mm) 到 11.81 英寸x 9.45 英寸 x 4.72 英寸 (240 mm x 160 mm x 90 mm)。这些尺寸还包括近 200 种的盒、盖组合。1555 和 1554 系列的主要区别在于盖子的设计。1555 系列采用凹进式盖板,便于粘贴标签或安装键盘,而 1554 则采用平面盖板。

对于壁装式或 DIN 导轨式设备,Hammond 增加了防水、法兰盖 1555F 系列(图 3)聚碳酸酯外壳,具有高 IK 值和出色的侵入防护 (IP67) 等级,适合恶劣的室外应用。这些阻燃聚碳酸酯装置采用行业标准的浅灰色表面处理(RAL 7035),具有众多创新特性,可提供独特的功能。例如,它们配有一个用于安装的厚塑料法兰,并包含一个顶盖、一个可替换的硅胶垫圈以及四个自锁紧不锈钢装配螺丝。为避免由水或异种金属接触引起的腐蚀,这些不锈钢机用螺丝会旋入不锈钢衬套中。

Hammond 1555F 系列聚碳酸酯外壳图片 图 3:1555F 系列聚碳酸酯外壳设计用于壁装,配有厚塑料法兰。(图片来源:Hammond Manufacturing)

环境密封是通过分体式榫槽结构和模制硅胶密封垫来实现的。为防止水分渗入,装配螺丝和嵌件要布置在垫圈密封边界之外。简而言之,聚碳酸酯外壳具有诸多优点,使其成为恶劣户外应用中极具吸引力的实用选择。

结语

在为电气设备,尤其是户外应用选择外壳时,外壳材料是一个关键的考虑因素。市面上有金属和非金属两种选择,IK 等级都很高。压铸铝重量轻,具有出色的强度、导电性、耐腐蚀性、电磁干扰屏蔽能力和耐用性。塑料基聚碳酸酯是压铸铝的一种成本效益高、重量轻的替代品,还具有紫外线稳定和阻燃等优点。

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