額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜電焊機電纜絕緣老化前抗張強度與斷裂伸長率檢測

一、檢測原理

抗張強度與斷裂伸長率是評價橡皮絕緣材料力學性能的關鍵指標，直接關系到電纜在敷設、使用過程中承受機械應力（如拉伸、彎曲、擠壓）的能力。

1. 抗張強度：指試樣在拉伸試驗過程中，單位初始橫截面積上所承受的大拉力。其物理原理是材料抵抗拉伸破壞的極限能力，反映了材料的承載能力和結構強度?？茖W依據(jù)在于材料內(nèi)部的分子鏈、交聯(lián)結構及填充體系在應力作用下抵抗形變和斷裂的綜合能力。抗張強度不足將導致電纜在安裝或使用中因機械外力而絕緣層破裂，引發(fā)短路。

2. 斷裂伸長率：指試樣在拉伸斷裂時，標線間的伸長量與原始標距的百分比。其物理原理是材料在斷裂前的塑性變形能力，反映了材料的柔韌性和韌性?？茖W依據(jù)在于材料高分子鏈在應力下的伸展、取向和滑移能力。斷裂伸長率過低表明材料脆性大，在動態(tài)彎曲應用（如電焊機電纜頻繁移動）中易產(chǎn)生裂紋。

檢測本質是通過萬能材料試驗機對標準化的啞鈴狀絕緣試樣施加恒定的軸向拉伸應力，直至其斷裂，同步記錄應力-應變曲線，從而計算出抗張強度和斷裂伸長率。

二、檢測項目

本檢測主要聚焦于絕緣材料在未經(jīng)歷人工熱老化前的原始力學性能，具體項目如下：

1. 老化前抗張強度：測定未經(jīng)老化處理的絕緣試樣在斷裂瞬間所能承受的大應力。

2. 老化前斷裂伸長率：測定未經(jīng)老化處理的絕緣試樣在斷裂時的大伸長變形能力。

3. 中間值計算：對一組試樣（通常不少于5個）的測試結果，分別計算抗張強度和斷裂伸長率的中值，作為終判定依據(jù)，以消除偶然誤差。

三、檢測范圍

電焊機電纜因其工作特性，對絕緣的柔韌性和機械強度要求極高。該檢測適用于：

1. 行業(yè)領域：

   • 船舶制造與維修：船廠焊接作業(yè)，環(huán)境潮濕、多油污，電纜需頻繁拖拽。

   • 建筑與橋梁工程：施工現(xiàn)場地形復雜，電纜易受碾壓、扭曲。

   • 重型機械制造：鋼結構焊接，電纜常與金屬構件摩擦。

   • 管道建設與維修：野外作業(yè)，電纜需適應惡劣地面條件和氣候。

   • 汽車制造與維修：生產(chǎn)線及維修車間的移動焊接設備。

2. 電纜類型：專指額定電壓U₀/U為450/750V及以下，以天然橡膠或類似合成彈性體為絕緣材料的電焊機電纜（通常對應標準中的YH、YHF等型號）。

四、檢測標準

國內(nèi)外標準對電焊機電纜橡皮絕緣的力學性能有明確規(guī)定。

結論：在抗張強度與斷裂伸長率的核心指標上，GB/T、IEC與HD標準對電焊機電纜絕緣的要求高度統(tǒng)一。

五、檢測方法

1. 試樣制備：

   • 制樣：從絕緣線芯上小心剝?nèi)〗^緣層，用啞鈴刀沖裁成標準啞鈴試片（類型1或類型2，依據(jù)標準規(guī)定）。

   • 測量：使用厚度計精確測量試樣標距內(nèi)的小厚度，寬度由啞鈴刀保證。計算原始橫截面積。

   • 標距：在試樣平行部分用標線器標記初始標距（通常為20mm或25mm）。

   • 環(huán)境調節(jié)：試樣應在（23±2）℃、（50±5）%相對濕度的標準環(huán)境下調節(jié)至少16小時。

2. 操作要點：

   • 夾具選擇：選用氣動或機械式平口夾具，確保夾緊試樣且防止在鉗口處過早斷裂。

   • 試樣夾持：將試樣垂直、對中地夾持在上下夾具中，使張力均勻分布。

   • 設置參數(shù)：在控制軟件中設置試驗速度。對于橡皮絕緣，通常為（250±50）mm/min或（500±50）mm/min，具體依據(jù)標準規(guī)定。

   • 開始測試：啟動試驗機，夾具以恒定速度分離，拉伸試樣直至斷裂。

   • 數(shù)據(jù)記錄：系統(tǒng)自動記錄大力值（F_m）和斷裂時的伸長量（ΔL）。

六、檢測儀器

核心設備為萬能材料試驗機。

1. 主機框架：提供穩(wěn)定的加載結構，包括單立柱、雙立柱或門式框架，電焊機電纜測試通常采用臺式或落地式機型，載荷容量一般在5kN以內(nèi)。

2. 力值測量系統(tǒng)：采用高精度負荷傳感器，量程應覆蓋預期力值（如100N、500N、1kN），確保在滿量程的1%至內(nèi)具有高線性度和精度。

3. 變形測量系統(tǒng)：

   • 引伸計：接觸式或非接觸式，用于精確測量標距內(nèi)的真實變形，是獲得準確斷裂伸長率的關鍵。測試開始前夾持在標線上，斷裂前自動脫離。

   • 橫梁位移：可作為變形測量的輔助參考，但精度低于引伸計。

4. 控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集：微機控制系統(tǒng)實現(xiàn)速度控制、過程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。軟件能實時繪制應力-應變曲線，并自動計算抗張強度、斷裂伸長率、定伸應力等參數(shù)。

5. 夾具：專用拉伸夾具，夾面通常有波浪齒或橡膠襯墊以增大摩擦力，防止試樣打滑。

七、結果分析

1. 計算方法：

   • 抗張強度 TS (N/mm²)： TS = F_m / S

     • F_m ：大力值（N）

     • S ：試樣初始小橫截面積（mm²）

   • 斷裂伸長率 EB (%)： EB = (L - L₀) / L₀ ×

     • L ：斷裂時標距間長度（mm）

     • L₀ ：原始標距（mm）

2. 評判標準：

   • 單項判定：計算一組有效試樣（剔除在夾具口斷裂或存在明顯缺陷的數(shù)據(jù)）的抗張強度和斷裂伸長率的中值。

   • 終判定：將計算出的中值與產(chǎn)品標準（如GB/T 5013.4中對于IE1型橡皮的要求：抗張強度中值≥5.0N/mm²，斷裂伸長率中值≥200%）進行比較。兩項指標的中值均不低于標準規(guī)定值，則判定該批次電纜絕緣老化前的力學性能合格。

   • 結果分析：若結果不合格，需分析原因：

     • 抗張強度低、斷裂伸長率低：可能配方中補強填料不足、硫化程度不夠（交聯(lián)密度低）或聚合物主體降解。

     • 抗張強度合格、斷裂伸長率低：可能填料過多或塑化不當導致材料變脆。

     • 數(shù)據(jù)離散性大：可能原材料混合不均、硫化工藝不穩(wěn)定或制樣操作不規(guī)范。