Qué significa realmente IK10 para conjuntos de vidrio de cubierta HMI [Guía]

Comprensión de la protección IK10: una guía del fabricante de vidrio para conjuntos de vidrio con cubierta HMI

Antes de comprar un vidrio de cubierta para una pantalla HMI industrial, definitivamente ha encontrado el término “IK10” en las hojas de datos y las especificaciones de RFQ. Pero, ¿qué significa realmente IK10 para el conjunto de su vidrio de cubierta y cómo se asegura de que el producto terminado realmente pase la prueba?

Esta guía desglosa el IEC 62262 estándar de protección contra impactos desde la perspectiva de un fabricante de vidrio. Explicamos la escala de calificación IK completa, la prueba específica que define IK10, los tipos y espesores de vidrio que mejor cumplen con este requisito y las decisiones de ensamblaje que determinan si su vidrio de cubierta HMI sobrevive a un impacto de 20 julios o se rompe al contacto.

¿qué es el sistema de calificación IK según IEC 62262?

Las clasificaciones IK son clasificaciones internacionales que miden la capacidad de un recinto para resistir impactos mecánicos externos. Creado por IEC 62262:2002 (adoptado en Europa como EN 62262), el código IK proporciona una clasificación de dos dígitos ñona de IK00 a IK10 ñana para representar el nivel de energía de impacto que un producto puede resistir sin fallas funcionales.

Según el registro histórico de esta norma, el primer código IK se promulgó en la norma europea BS EN 50102 en 1995. Antes de la publicación de IEC 62262, los fabricantes a veces añadían un tercer número al código IP (Protección de ingreso) para indicar resistencia al impacto -una práctica no oficial y confusa. La IEC resolvió esta discrepancia creando un estándar dedicado que estableció su propio sistema de numeración de dos dígitos.

Aquí está toda la escala de calificación IK junto con la energía de impacto correspondiente y los parámetros de prueba:

Observe la gran ganancia de energía de IK09 (10 J) a IK10 (20 J) ñona que la calificación estándar más alta duplica el umbral de impacto. En 2021, la IEC publicó IK11 a 50 julios mediante una Enmienda 1 ese año, pero IK10 o una de sus designaciones más altas todavía se usa con mayor frecuencia al especificar pantallas HMI industriales.

IK10 explicó: ¿Cómo son realmente 20 julios de impacto?

Una clasificación IK10 significa que su conjunto de vidrio de cubierta puede soportar un solo impacto de 20 julios sin romperse, desarrollar una grieta o perder su función. El protocolo de prueba dictado por IEC 62262 y su norma complementaria IEC 60068-2-75 requiere que se deje caer una masa de acero de 5 kilogramos desde 400 mm por encima del artículo de prueba --ona o, alternativamente, un martillo de péndulo Charpy calibrado que entregue el mismo nivel de energía a la muestra de prueba.

Desde una perspectiva práctica, 20 julios equivalen a balancear una llave pesada hacia un panel de visualización a toda velocidad del brazo, o a que una pantalla sea golpeada por un trozo de escombros de fábrica levantado por un montacargas. Cada superficie expuesta de la muestra está sujeta a cinco impactos separados en diferentes ángulos 'delantero, laterales, esquinas y superior 'para replicar los efectos de los golpes reales que rara vez provienen de una única fuente fácil de predecir.

En nuestra planta realizamos pruebas de validación IK10 en muestras de vidrio de cobertura antes de enviar lotes de producción al campo. Estos resultados revelan peligros que las especificaciones de materiales de laboratorio por sí solas no pueden predecir: vías de propagación para roturas de chips de borde, delaminación adhesiva bajo golpes repetitivos y fracturas por tensión que se originan en agujeros de perforación o esquinas recortadas. Un panel de vidrio que parece “fuerte” en el papel puede fallar en el primer golpe de péndulo si el acabado de los bordes o el perfil de templado no son óptimos.

Por qué las pantallas HMI industriales requieren una cubierta de vidrio con clasificación IK10

Los paneles HMI (interfaz hombre-máquina) se colocan en situaciones donde el choque físico es algo común, no un cisne negro. Si una institución elige algo por debajo de IK10 en esas circunstancias, está permitiendo un punto de falla que cuesta mucho más en remediación que el panel en sí.

Estos son los principales entornos de aplicación donde se requiere o es muy recomendable el vidrio a prueba de vandalismo con clasificación IK10:

Aumento total del costo del proyecto por falla: reemplazo de vidrio, viajes de ingeniero, cierre de la línea de producción mientras el panel se cae y responsabilidad por lesiones personales por fragmentos rotos. En una instalación al aire libre, un acto de vandalismo hace que un proyecto sea antieconómico a menos que cada panel reciba IK10 por adelantado.

Selección de espesor y material de vidrio para cumplimiento de IK10

Alcanzar los niveles de tenacidad de IK10 comienza con la selección del vidrio apropiado para la aplicación. Dos enfoques principales para endurecer el vidrio de cubierta HMI (temperado físico y fortalecimiento químico) reaccionan de manera muy diferente cuando el objetivo es una resistencia al impacto de 20 julios.

Estas son las implicaciones prácticas de este hecho: el refuerzo químico proporciona una excelente calidad de rayado y una tensión de compresión muy alta (CS > 450 MPa con una profundidad de capa > 8 µm en nuestra línea de producción), pero solo se adapta a vidrio delgado. Cuando se requiere protección contra impactos de nivel IK10, el vidrio debe ser lo suficientemente grueso como para absorber 20 julios, y eso generalmente apunta a un templado físico de 4 mm como mínimo, siendo 6 mm la dimensión más estándar para la mayoría de los tamaños de paneles HMI.

No se debe ignorar la elección del material original. El vidrio sodocálcico es el vidrio de cubierta IK10 templado más asequible y adecuado en la mayoría de los entornos HMI basados en maquinaria. El aluminosilicato ofrece una mayor resiliencia inherente (sin mantener el IK10 con un perfil más delgado y a un mayor costo de material). Es más adecuado para aplicaciones donde el peso o el rendimiento óptico son críticos.

Fabricamos habitualmente vidrio de cubierta con clasificación IK10 en sustratos de cal sodada y sustratos de aluminosilicato. 90% de aplicaciones industriales HMI IK10 pueden utilizar vidrio de cal sodada templado de 6 mm con acabado de borde adecuado para el rendimiento de IK10 al menor costo.

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Cómo afectan los métodos de ensamblaje de vidrio de cubierta al rendimiento de IK10

Un panel de cubierta de vidrio que pasa IK10 en un banco de pruebas puede fallar en el campo dependiendo de la técnica de ensamblaje. La forma en que se une el vidrio de la cubierta al módulo de visualización y se coloca en la carcasa del gabinete determina si el vidrio soportará el impacto o transferirá la carga a un punto débil, lo que provocará una grieta.

Hay dos estrategias principales de unión para conjuntos de vidrio de cubierta HMI:

Unión óptica (OCA/OCR)

La unión óptica utiliza una película de OCA o resina líquida de OCR para eliminar el espacio de aire entre el vidrio de la cubierta y la pantalla LCD o el sensor táctil. OCA/OCR se extiende por toda la interfaz, creando un compuesto óptico donde el vidrio de la cubierta y la pantalla funcionan como un único elemento rígido.

Para uso IK10, la unión óptica ofrece una clara ventaja mecánica: la energía de impacto se distribuye a través del vidrio de cubierta en lugar de concentrarse en los puntos de la junta del borde. Es mucho más resistente al tipo de impacto que se aplica la prueba IK10.

Unión de junta (espacio de aire)

El montaje de la junta une el vidrio de la cubierta a la carcasa mediante un sello perimetral de espuma o goma. Es de menor costo y más fácil para el servicio de campo. Sin embargo, el entrehierro provoca una mayor desviación en el impacto y una mayor tensión en los puntos de contacto de la junta, y es más probable que se rompa un borde.

No importa cómo se monte el vidrio de cubierta, el soporte estructural de la carcasa debe soportar adecuadamente los bordes del vidrio. Un vidrio de cubierta que flota libremente con solo contacto adhesivo en el bisel no funcionará tan bien como un vidrio de cubierta montado dentro de un canal con contacto de junta en los cuatro lados del vidrio en impactos IK10.

IK10 y clasificaciones IP « Protección complementaria para gabinetes HMI

Las calificaciones IK e IP protegen contra diferentes amenazas y están reguladas por diferentes códigos. El Código IP (Protección de ingreso) según IEC 60529 determina la protección contra la entrada de polvo y agua. El código IK (IEC 62262) determina la protección contra impactos mecánicos. Ninguno de los códigos reemplaza al otro (un gabinete con clasificación IP67 aún puede tener un vidrio de cubierta que se agrieta cuando se golpea con una llave, y un panel con clasificación IK10 aún puede filtrar agua a través de juntas sin sellar).

Los IPS e IK suelen especificarse como un par para instalaciones HMI industriales. Algunas de las combinaciones IP + IK que se encuentran con más frecuencia en las especificaciones del cliente son:

Cuando se especifica una cubierta de vidrio para un gabinete de doble clasificación, el vidrio en sí contribuye principalmente a la clasificación IK. La protección IP depende del sistema de sellado (juntas, perlas adhesivas y juntas tóricas alrededor del perímetro del vidrio). La unión óptica resuelve ambos problemas (elimina el espacio de aire interno (eliminando una vía potencial para la entrada de agua) y también aumenta la rigidez del impacto en un solo paso.

Cómo especificar el vidrio de cubierta IK10 para su proyecto HMI

Envíe una solicitud de cotización sobre el vidrio de cubierta IK10, la complejidad de su especificación afectará directamente si su primera muestra pasa la prueba o si debe pasar por muchos ciclos de revisión. A continuación se muestra la lista de verificación de especificaciones que nuestro equipo de ingeniería sugiere para cualquier aplicación de vidrio de cubierta IK10:

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  Tipo y espesor de vidrio: Especifique cal sodada o aluminosilicato templado, con espesor exacto (p. ej., 6 mm ± 0,2 mm). Indique si también se requiere refuerzo químico.
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  Dimensiones y tolerancias: Proporcione L × W en mm con rango de tolerancia. Incluya el radio de la esquina, el perfil del borde (cosido, pulido o lápiz) y cualquier requisito de chaflán.
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  Agujeros, recortes y muescas: Todas las funciones CNC deben completarse antes del templado. Proporcione un dibujo dimensionado con tolerancias de posición para cada característica.
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  Tratamientos de superficie: Especifique recubrimientos AG (antirreflejos), AR (antirreflectantes) o AF (antirhuellas dactilares). Indique si el recubrimiento se aplica antes o después del templado y sobre qué superficie(s).
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  Serigrafía: Defina los colores de tinta, las dimensiones del área de impresión, el número de capas y cualquier requisito de logotipo o ícono. La impresión de bisel es común en el vidrio de cubierta HMI para enmarcar el área de visualización activa.
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  Metoda de unire: Indique si el vidrio estará adherido ópticamente (OCA/OCR), montado en junta o adherido con cinta adhesiva. Esto afecta los requisitos de tolerancia de los bordes y el ancho mínimo del bisel.
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  Calificaciones de objetivos de IK e IP: Indique ambos explícitamente. Si el diseño de su gabinete ya está finalizado, proporcione el dibujo de la carcasa para que el fabricante del vidrio pueda verificar que la geometría de montaje admita el rendimiento IK10.

Faltar cualquiera de estos elementos en la etapa de RFQ generalmente agrega de 1 a 2 ciclos de revisión de muestra, cada uno de los cuales cuesta de 2 a 3 semanas de tiempo de entrega en un trabajo de vidrio personalizado convencional. Cuanto más completa sea su especificación, antes obtendrá una cubierta de vidrio lista para producción que pase las pruebas IK10.

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