額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜軟線和軟電纜護(hù)套老化后抗張強(qiáng)度與斷裂伸長率檢測技術(shù)研究

橡皮絕緣電纜軟線和軟電纜因其優(yōu)異的柔韌性、耐候性和彈性，廣泛應(yīng)用于各種移動(dòng)設(shè)備和固定敷設(shè)場合。護(hù)套作為電纜抵御外界環(huán)境作用的第一道屏障，其耐老化性能，特別是老化后抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率的保持能力，直接關(guān)系到電纜的使用壽命和運(yùn)行安全。因此，對該性能進(jìn)行精確檢測至關(guān)重要。

一、 檢測項(xiàng)目：方法及原理

本檢測項(xiàng)目核心為評估電纜護(hù)套材料（通常為氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯或類似彈性體）在經(jīng)歷模擬熱空氣老化過程后，其力學(xué)性能的變化情況。

1. 熱空氣老化試驗(yàn)

   • 原理：將護(hù)套試樣置于規(guī)定溫度和時(shí)間條件的恒溫老化箱中，通過強(qiáng)制空氣循環(huán)，使試樣在高溫和氧氣作用下發(fā)生加速老化。此過程模擬了材料在長期使用過程中因熱氧作用導(dǎo)致的聚合物鏈斷裂、交聯(lián)度變化等化學(xué)降解，從而導(dǎo)致力學(xué)性能劣化。

   • 方法：從成品電纜上小心剝離護(hù)套，或使用相同硫化程度的模壓試片作為試樣。將試樣懸掛于老化箱內(nèi)，確保試樣間有足夠間隔以保證空氣流通。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定老化溫度（如80℃±2℃、100℃±2℃、135℃±2℃等，具體取決于材料類型）和老化時(shí)間（通常為7 x 24 h = 168 h）。

2. 抗張強(qiáng)度與斷裂伸長率測試

   • 原理：

     • 抗張強(qiáng)度：指試樣在拉伸試驗(yàn)中，直至斷裂為止所承受的大拉伸應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。它反映了材料抵抗拉伸破壞的能力。

     • 斷裂伸長率：指試樣在拉斷時(shí)，標(biāo)線間的伸長量與原始標(biāo)距的百分比（%）。它反映了材料的韌性和塑性變形能力。

   • 方法（老化前后對比）：
     a. 制備試樣：將老化前后的護(hù)套材料制成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴狀試件（如1型或2型啞鈴片），或用精密刀具沖切而成。在試件平行部分精確標(biāo)記標(biāo)距線。
     b. 測量原始尺寸：使用厚度計(jì)和測寬儀，在試件標(biāo)距內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)測量厚度和寬度，計(jì)算平均值以確定初始橫截面積。
     c. 進(jìn)行拉伸試驗(yàn)：將試件垂直夾持在拉力試驗(yàn)機(jī)的上下夾具中，確保試件軸線與拉力方向一致。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，以恒定的夾頭分離速度（如250 mm/min ± 50 mm/min）對試件進(jìn)行拉伸，直至斷裂。
     d. 數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算：試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記錄大拉力值（F）和斷裂時(shí)標(biāo)距的伸長量（ΔL）。通過公式計(jì)算：

     • 抗張強(qiáng)度 TS = F / A （A為初始平均橫截面積）

     • 斷裂伸長率 E = (ΔL / L?) × 100% （L?為原始標(biāo)距）
       e. 結(jié)果判定：通常要求測試?yán)匣罂箯垙?qiáng)度的變化率（±%），以及老化后斷裂伸長率的變化率（±%）和/或其絕對值（%），需符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。例如，老化后抗張強(qiáng)度變化率不超過±25%，斷裂伸長率變化率不超過±40%，且老化后斷裂伸長率小值不低于150%。

二、 檢測范圍與應(yīng)用領(lǐng)域

此檢測適用于所有額定電壓450/750V及以下，采用橡皮絕緣和橡皮護(hù)套的軟線、軟電纜及輕型護(hù)套電纜。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 家用電器與電動(dòng)工具：連接各種移動(dòng)式電器（如吸塵器、電鉆、攪拌機(jī)）的電源線，要求頻繁彎折，護(hù)套需保持柔韌性。

• 工業(yè)設(shè)備與自動(dòng)化：用于機(jī)床、機(jī)器人、傳送帶等設(shè)備的移動(dòng)供電，需承受機(jī)械應(yīng)力、油污及一定程度的熱影響。

• 建筑工地與臨時(shí)供電：重型移動(dòng)電纜（如YCW型），要求護(hù)套具備優(yōu)異的耐候、耐撕裂和耐老化性能。

• 船舶與近海設(shè)施：船用電纜，其護(hù)套需耐受鹽霧、濕熱、紫外線等嚴(yán)苛環(huán)境。

• 礦業(yè)與特殊環(huán)境：礦用電纜、電焊機(jī)電纜等，對護(hù)套的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱老化有更高要求。

三、 檢測標(biāo)準(zhǔn)：國內(nèi)外規(guī)范

檢測過程嚴(yán)格遵循、及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性與可比性。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60245（系列）：《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜》

  • IEC 60811-501：《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第501部分：機(jī)械性能試驗(yàn)—測定絕緣和護(hù)套的交聯(lián)化合物熱延伸和抗張強(qiáng)度及斷裂伸長率試驗(yàn)》

  • IEC 60811-1-1：《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第1-1部分：一般應(yīng)用—厚度和外形尺寸測量—機(jī)械性能試驗(yàn)》

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5013（系列）：《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜》（等同采用IEC 60245）

  • GB/T 2951.11：《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第11部分：通用試驗(yàn)方法—厚度和外形尺寸測量—機(jī)械性能試驗(yàn)》（等同采用IEC 60811-1-1）

  • GB/T 2951.12：《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第12部分：通用試驗(yàn)方法—熱老化試驗(yàn)方法》（等同采用IEC 60811-1-2）

這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了試樣的制備、老化條件、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算與性能要求。

四、 檢測儀器：主要設(shè)備及功能

1. 熱空氣老化試驗(yàn)箱

   • 功能：提供持續(xù)、穩(wěn)定、均勻的熱空氣環(huán)境，用于加速試樣老化。

   • 技術(shù)要求：箱體需具備強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，確保溫度均勻性（如±2℃以內(nèi)）；控溫精度高；具有超溫保護(hù)功能；內(nèi)壁及試樣架由耐腐蝕、不釋放有害氣體的材料制成。

2. 電子拉力試驗(yàn)機(jī)

   • 功能：對啞鈴狀試件施加恒定速率的拉伸力，直至其斷裂，并自動(dòng)記錄力值和位移數(shù)據(jù)。

   • 技術(shù)要求：具有合適的力值量程（通常0-500N或0-1000N）；位移（或橫梁速度）控制精確；配備氣動(dòng)或機(jī)械式夾具，防止試件打滑或夾傷；集成數(shù)據(jù)采集與處理軟件，能直接計(jì)算并輸出抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率等結(jié)果。

3. 測厚儀與測寬儀

   • 功能：精確測量啞鈴試件的厚度和寬度，用于計(jì)算初始橫截面積。

   • 技術(shù)要求：測厚儀精度至少達(dá)到0.01mm，壓足面積和壓力符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。測寬儀可使用光學(xué)投影儀或高精度卡尺。

4. 啞鈴試樣沖片機(jī)/裁刀

   • 功能：從護(hù)套片材上沖切出標(biāo)準(zhǔn)尺寸的啞鈴狀試樣。

   • 技術(shù)要求：裁刀尺寸嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 528中規(guī)定的1型或2型），刃口鋒利、無缺口，確保試樣邊緣光滑無瑕疵。

5. 標(biāo)線器

   • 功能：在啞鈴試件平行部位標(biāo)記精確的原始標(biāo)距。

   • 技術(shù)要求：標(biāo)距精度高，標(biāo)記線清晰且對試樣無損傷。

通過上述檢測儀器與方法構(gòu)成的完整體系，能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地評估額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜軟線和軟電纜護(hù)套材料的耐熱老化性能，為產(chǎn)品質(zhì)量控制、材料研發(fā)及安全使用提供關(guān)鍵的技術(shù)依據(jù)。