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高低温折弯试验箱工作原理
整体结构设计
高低温折弯试验箱由试验箱体、温湿度控制系统、折弯驱动系统、样品固定装置及安全监控系统组成。试验箱体采用双层壳体结构，外层为冷轧钢板静电喷涂，内层选用 SUS316 不锈钢，具有优异的耐腐蚀性和高低温耐受性。两层壳体之间填充高密度聚氨酯发泡保温层，配合多层真空玻璃观察窗，可有效减少箱内外热量交换，确保箱内温湿度稳定，温度波动控制在 ±0.5℃以内，湿度波动不超过 ±2% RH。
折弯驱动系统是试验箱的核心功能模块，主要由伺服电机、精密滚珠丝杠、折弯模具及力传感器组成。伺服电机通过高精度减速器驱动滚珠丝杠，实现折弯模具的匀速移动，位移精度可达 0.01mm。折弯模具采用高强度合金材料制成，其曲率半径可根据测试需求更换（范围通常为 1-50mm），满足不同折弯角度（0-180°）的测试要求。力传感器实时监测折弯过程中施加于样品的力值，精度达 ±0.1N，确保折弯应力控制的准确性。
温湿度控制机制
温度控制采用 “双区独立控温” 技术，加热系统选用镍铬合金铠装加热管，分布于箱体两侧及底部，可实现 - 70℃至 150℃的宽温域调节。制冷系统采用二元复叠式压缩机制冷，以 R404A 和 R23 为制冷剂，通过精准控制压缩机运行频率，实现低温环境的快速稳定。当测试需求为 - 40℃以下时，启动复叠制冷模式，蒸发器表面温度可低至 - 80℃，配合风机强制对流，使箱内温度在 30 分钟内从常温降至 - 70℃。
湿度控制采用 “蒸汽加湿 + 冷冻除湿” 组合方式。加湿系统通过不锈钢加热管将去离子水加热至沸腾，产生的纯净蒸汽经管道均匀送入箱内，加湿速率可达 5% RH/min；除湿则通过制冷系统的蒸发器实现，当空气中的水汽接触低温蒸发器表面时凝结成水排出，除湿速率可达 3% RH/min。温湿度传感器采用进口铂电阻和电容式湿度探头，采样频率为 10 次 / 秒，确保实时反馈箱内环境参数。
折弯与循环控制逻辑
折弯动作与温湿度环境采用 “时序联动控制”。试验开始后，系统先将箱内温湿度调节至设定值并稳定 30 分钟，确保样品充分适应环境；随后折弯驱动系统按预设程序动作，可选择 “单次折弯”（保持特定角度一定时间）或 “循环折弯”（0°- 目标角度 - 0° 往复运动）模式。循环折弯的频率可通过控制系统设定，范围为 0.5-10 次 / 分钟，满足不同应用场景的模拟需求。
控制系统内置 100 组可编程测试方案，支持温湿度与折弯参数的同步或异步联动。例如，在模拟寒冷地区可折叠屏幕使用场景时，设定 - 30℃、30% RH 的环境，同时执行 180° 循环折弯（频率 1 次 / 分钟），并记录每次折弯时的力值变化及样品状态。所有测试参数均通过触摸屏实时显示，数据采样间隔可设为 1-60 秒，支持 U 盘导出 Excel 格式数据。
超薄玻璃测试流程
样品准备规范
样品选取需覆盖不同生产批次及厚度规格（如 0.3mm、0.5mm、0.7mm），每种规格至少准备 5 片样品，尺寸统一为 300mm×50mm（长 × 宽）。取样时使用金刚石玻璃刀切割，边缘经 2000 目砂纸打磨，去除毛刺和微裂纹，避免测试过程中因边缘缺陷导致的提前断裂。
测试前需对样品进行预处理：先用无水乙醇擦拭表面，去除油污；再将样品置于 25℃、50% RH 的标准环境中静置 24 小时，使用激光测厚仪测量不同位置的厚度（精度 0.001mm），计算厚度偏差；最后采用四点弯曲试验机测定样品的初始抗弯强度，记录平均值作为基准数据。
样品固定采用 “气动压夹 + 定位工装”，压夹压力可通过减压阀调节（0.1-0.5MPa），确保样品在折弯过程中不发生滑移但无额外应力。定位工装的基准线与折弯模具中轴线对齐，偏差控制在 ±0.1mm，保证每次测试的折弯中心一致。
关键测试参数设定
根据超薄玻璃的应用场景，典型测试方案分为三类：
电子屏折弯测试：温度设定 - 30℃（低温）、25℃（常温）、60℃（高温）三档，湿度均为 50% RH；折弯角度 180°，曲率半径 3mm；循环次数 10000 次，频率 1 次 / 分钟；每 1000 次循环停机观察样品表面及边缘状态。
光伏玻璃耐候测试：温度循环 - 40℃（保持 2 小时）→85℃（保持 2 小时），湿度在高温阶段设为 85% RH；折弯角度 30°（模拟安装时的弯曲状态），保持 1000 小时；期间每 24 小时记录一次样品透光率变化。
特种场景极限测试：温度 150℃、湿度 95% RH（模拟热带环境），同时执行 90° 循环折弯（频率 5 次 / 分钟），直至样品断裂，记录循环次数及断裂位置。
所有测试均需设置对照组（25℃、50% RH 环境下的折弯测试），以排除环境因素外的变量影响。
测试执行与数据采集
测试启动后，系统自动执行环境调节→样品适应→折弯测试的流程。操作人员需每 2 小时通过观察窗检查样品状态，重点记录是否出现：①表面裂纹（使用手电筒照射检测）；②边缘碎裂（借助放大镜观察）；③透光率变化（采用便携式透光仪在样品中心区域测量）。
力值数据采集需关注三个关键节点：①折弯至目标角度时的最大力值；②循环折弯过程中的力值波动幅度（最大值与最小值之差）；③样品断裂瞬间的力值突变。当力值突然下降超过初始值的 30% 时，判定为样品失效，系统自动停止测试并记录失效时的循环次数。
对于循环次数超过 1000 次的测试，需在中途（5000 次循环时）取出样品进行中间检测：使用原子力显微镜（AFM）观察表面微观形貌变化，测量裂纹深度；采用应力仪检测样品内部残余应力分布，与初始状态对比。
结果评估体系
测试结束后，从四个维度进行综合评估：
力学性能保留率：计算失效样品的循环次数与对照组平均值的比值，保留率≥80% 判定为合格；
外观完整性：通过数码显微镜（放大 50 倍）检查样品表面，裂纹长度≤0.5mm 且数量≤2 条为合格；
光学性能变化：透光率衰减量（测试后 - 测试前）≤5% 为合格；
失效模式分析：统计断裂位置分布，若 90% 以上样品在折弯中心区域断裂（而非边缘），说明材料本身存在韧性缺陷。
根据评估结果生成测试报告，包含：①不同温湿度环境下的循环寿命曲线；②厚度与抗弯性能的相关性分析；③建议使用温度范围及折弯角度限制。对于不合格项，需追溯原材料纯度（如 SiO₂含量、杂质浓度）及生产工艺（如退火温度、冷却速率），提出改进方案。
测试意义与应用价值
该测试方法可有效筛选出超薄玻璃在极限环境下的性能短板。例如，某批次 0.3mm 超薄玻璃在 - 30℃循环折弯测试中，5000 次循环后出现表面裂纹，经分析是由于低温导致玻璃脆性增加，且边缘打磨精度不足（存在 5μm 微裂纹）。通过优化退火工艺（延长 600℃保温时间至 2 小时）及边缘抛光流程（增加超声清洗环节），后续批次样品在相同测试条件下可完成 10000 次循环无裂纹。
在产业应用层面，测试数据可为产品设计提供量化依据。如可折叠手机厂商根据测试结果，将屏幕工作温度范围设定为 - 20℃至 40℃，并在系统中设置低温时自动降低折弯频率，延长使用寿命。光伏组件厂商则依据测试数据选择厚度≥0.7mm 的超薄玻璃，确保在 - 40℃至 85℃的户外环境中可承受安装时的 30° 折弯应力。
随着柔性电子技术的发展，高低温折弯测试将向 “多轴折弯”“动态温湿度” 等方向升级，例如模拟曲面屏在不同海拔（气压变化）与温度交替下的性能。试验箱也将集成 AI 视觉识别系统，自动检测样品裂纹并预测剩余寿命，进一步提升测试效率与精准度。
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