额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆软线和软电缆护套老化后抗张强度、断裂伸长率检测

额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆软线和软电缆护套老化后抗张强度与断裂伸长率检测技术研究

橡皮绝缘电缆软线和软电缆因其优异的柔韧性、耐候性和弹性，广泛应用于各种移动设备和固定敷设场合。护套作为电缆抵御外界环境作用的第一道屏障，其耐老化性能，特别是老化后抗张强度和断裂伸长率的保持能力，直接关系到电缆的使用寿命和运行安全。因此，对该性能进行精确检测至关重要。

一、 检测项目：方法及原理

本检测项目核心为评估电缆护套材料（通常为氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯或类似弹性体）在经历模拟热空气老化过程后，其力学性能的变化情况。

1. 热空气老化试验

   • 原理：将护套试样置于规定温度和时间条件的恒温老化箱中，通过强制空气循环，使试样在高温和氧气作用下发生加速老化。此过程模拟了材料在长期使用过程中因热氧作用导致的聚合物链断裂、交联度变化等化学降解，从而导致力学性能劣化。

   • 方法：从成品电缆上小心剥离护套，或使用相同硫化程度的模压试片作为试样。将试样悬挂于老化箱内，确保试样间有足够间隔以保证空气流通。严格按照标准设定老化温度（如80℃±2℃、100℃±2℃、135℃±2℃等，具体取决于材料类型）和老化时间（通常为7 x 24 h = 168 h）。

2. 抗张强度与断裂伸长率测试

   • 原理：

     • 抗张强度：指试样在拉伸试验中，直至断裂为止所承受的大拉伸应力，单位为兆帕（MPa）。它反映了材料抵抗拉伸破坏的能力。

     • 断裂伸长率：指试样在拉断时，标线间的伸长量与原始标距的百分比（%）。它反映了材料的韧性和塑性变形能力。

   • 方法（老化前后对比）：
     a. 制备试样：将老化前后的护套材料制成标准哑铃状试件（如1型或2型哑铃片），或用精密刀具冲切而成。在试件平行部分精确标记标距线。
     b. 测量原始尺寸：使用厚度计和测宽仪，在试件标距内的多个点测量厚度和宽度，计算平均值以确定初始横截面积。
     c. 进行拉伸试验：将试件垂直夹持在拉力试验机的上下夹具中，确保试件轴线与拉力方向一致。启动试验机，以恒定的夹头分离速度（如250 mm/min ± 50 mm/min）对试件进行拉伸，直至断裂。
     d. 数据记录与计算：试验机自动记录大拉力值（F）和断裂时标距的伸长量（ΔL）。通过公式计算：

     • 抗张强度 TS = F / A （A为初始平均横截面积）

     • 断裂伸长率 E = (ΔL / L₀) × 100% （L₀为原始标距）
       e. 结果判定：通常要求测试老化后抗张强度的变化率（±%），以及老化后断裂伸长率的变化率（±%）和/或其绝对值（%），需符合标准规定的限值。例如，老化后抗张强度变化率不超过±25%，断裂伸长率变化率不超过±40%，且老化后断裂伸长率小值不低于150%。

二、 检测范围与应用领域

此检测适用于所有额定电压450/750V及以下，采用橡皮绝缘和橡皮护套的软线、软电缆及轻型护套电缆。主要应用领域包括：

• 家用电器与电动工具：连接各种移动式电器（如吸尘器、电钻、搅拌机）的电源线，要求频繁弯折，护套需保持柔韧性。

• 工业设备与自动化：用于机床、机器人、传送带等设备的移动供电，需承受机械应力、油污及一定程度的热影响。

• 建筑工地与临时供电：重型移动电缆（如YCW型），要求护套具备优异的耐候、耐撕裂和耐老化性能。

• 船舶与近海设施：船用电缆，其护套需耐受盐雾、湿热、紫外线等严苛环境。

• 矿业与特殊环境：矿用电缆、电焊机电缆等，对护套的机械强度和耐热老化有更高要求。

三、 检测标准：国内外规范

检测过程严格遵循、及行业标准，确保结果的准确性与可比性。

• 标准：

  • IEC 60245（系列）：《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》

  • IEC 60811-501：《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第501部分：机械性能试验—测定绝缘和护套的交联化合物热延伸和抗张强度及断裂伸长率试验》

  • IEC 60811-1-1：《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第1-1部分：一般应用—厚度和外形尺寸测量—机械性能试验》

• 标准：

  • GB/T 5013（系列）：《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》（等同采用IEC 60245）

  • GB/T 2951.11：《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11部分：通用试验方法—厚度和外形尺寸测量—机械性能试验》（等同采用IEC 60811-1-1）

  • GB/T 2951.12：《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第12部分：通用试验方法—热老化试验方法》（等同采用IEC 60811-1-2）

这些标准详细规定了试样的制备、老化条件、试验步骤、结果计算与性能要求。

四、 检测仪器：主要设备及功能

1. 热空气老化试验箱

   • 功能：提供持续、稳定、均匀的热空气环境，用于加速试样老化。

   • 技术要求：箱体需具备强制空气循环系统，确保温度均匀性（如±2℃以内）；控温精度高；具有超温保护功能；内壁及试样架由耐腐蚀、不释放有害气体的材料制成。

2. 电子拉力试验机

   • 功能：对哑铃状试件施加恒定速率的拉伸力，直至其断裂，并自动记录力值和位移数据。

   • 技术要求：具有合适的力值量程（通常0-500N或0-1000N）；位移（或横梁速度）控制精确；配备气动或机械式夹具，防止试件打滑或夹伤；集成数据采集与处理软件，能直接计算并输出抗张强度、断裂伸长率等结果。

3. 测厚仪与测宽仪

   • 功能：精确测量哑铃试件的厚度和宽度，用于计算初始横截面积。

   • 技术要求：测厚仪精度至少达到0.01mm，压足面积和压力符合标准规定。测宽仪可使用光学投影仪或高精度卡尺。

4. 哑铃试样冲片机/裁刀

   • 功能：从护套片材上冲切出标准尺寸的哑铃状试样。

   • 技术要求：裁刀尺寸严格符合标准（如GB/T 528中规定的1型或2型），刃口锋利、无缺口，确保试样边缘光滑无瑕疵。

5. 标线器

   • 功能：在哑铃试件平行部位标记精确的原始标距。

   • 技术要求：标距精度高，标记线清晰且对试样无损伤。

通过上述检测仪器与方法构成的完整体系，能够科学、准确地评估额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆软线和软电缆护套材料的耐热老化性能，为产品质量控制、材料研发及安全使用提供关键的技术依据。