額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜特軟電線護(hù)套老化前抗張強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)

一、檢測(cè)原理

護(hù)套材料的抗張強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率是其力學(xué)性能的核心指標(biāo)，直接關(guān)系到電纜在安裝、使用過程中承受機(jī)械應(yīng)力（如拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)）的能力。

1. 抗張強(qiáng)度：指試樣在拉伸試驗(yàn)過程中，單位初始橫截面積上所承受的大拉力。其科學(xué)依據(jù)是材料力學(xué)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，反映了材料抵抗拉伸破壞的極限能力。對(duì)于橡皮護(hù)套，其內(nèi)部由高分子聚合物（如天然橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠等）通過硫化交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抗張強(qiáng)度的高低直接體現(xiàn)了該交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)抵抗外力破壞的強(qiáng)度。

2. 斷裂伸長(zhǎng)率：指試樣在拉斷時(shí)，標(biāo)線間的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距的百分比。它表征了材料在斷裂前的塑性變形能力，即其柔韌性和韌性。對(duì)于特軟電線，高斷裂伸長(zhǎng)率意味著電纜在頻繁移動(dòng)、彎曲的使用場(chǎng)景下，護(hù)套不易產(chǎn)生裂紋或脆性斷裂，保證了電纜的耐用性和安全性。其原理在于高分子鏈在應(yīng)力作用下伸展、取向直至滑脫或斷裂的微觀過程。

檢測(cè)的本質(zhì)是通過單向拉伸試驗(yàn)，獲取材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從而精確量化其在規(guī)定條件下的強(qiáng)度與延展性。

二、檢測(cè)項(xiàng)目

針對(duì)橡皮絕緣電纜特軟電線護(hù)套老化前的力學(xué)性能檢測(cè)，主要項(xiàng)目系統(tǒng)分類如下：

1. 核心力學(xué)性能項(xiàng)目：

   • 老化前抗張強(qiáng)度：試樣在未經(jīng)過熱空氣老化等加速老化試驗(yàn)前，測(cè)得的抗張強(qiáng)度值。

   • 老化前斷裂伸長(zhǎng)率：試樣在未經(jīng)過加速老化試驗(yàn)前，測(cè)得的斷裂伸長(zhǎng)率值。

2. 關(guān)聯(lián)性能項(xiàng)目（為全面評(píng)估提供支持）：

   • 護(hù)套厚度測(cè)量：抗張強(qiáng)度的計(jì)算依賴于準(zhǔn)確的橫截面積，而橫截面積需通過護(hù)套厚度和周長(zhǎng)等尺寸計(jì)算得出。厚度均勻性直接影響性能一致性。

   • 外觀檢查：檢測(cè)試樣表面是否存在氣泡、雜質(zhì)、裂紋等缺陷，這些缺陷會(huì)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，顯著影響測(cè)試結(jié)果。

三、檢測(cè)范圍

額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣特軟電線因其卓越的柔韌性、耐候性和移動(dòng)使用性能，廣泛應(yīng)用于：

• 工業(yè)制造領(lǐng)域：起重設(shè)備、港口機(jī)械、自動(dòng)化生產(chǎn)線上的移動(dòng)電源和控制電纜，頻繁承受拖拽、彎曲。

• 家用電器領(lǐng)域：高柔性電源線，用于吸塵器、電動(dòng)工具等，要求極佳的彎曲壽命。

• 舞臺(tái)燈光與音響領(lǐng)域：頻繁移動(dòng)、收放的控制與電力電纜。

• 軌道交通領(lǐng)域：車輛內(nèi)部的布線及車際連接用軟電纜，需承受振動(dòng)和周期性彎曲。

• 船舶及海上設(shè)施：船用電纜，要求耐油、耐候且柔軟，便于敷設(shè)。

• 礦山機(jī)械領(lǐng)域：采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等用的橡套軟電纜，工作環(huán)境惡劣，機(jī)械應(yīng)力大。

在這些領(lǐng)域，護(hù)套的力學(xué)性能是確保電纜在動(dòng)態(tài)使用中保持結(jié)構(gòu)完整、絕緣可靠的第一道防線。

四、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橡皮護(hù)套的力學(xué)性能均有嚴(yán)格規(guī)定，但具體要求因材料類型和電纜用途而異。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60245（橡皮絕緣電纜標(biāo)準(zhǔn)系列）：該系列標(biāo)準(zhǔn)是通用的標(biāo)準(zhǔn)。例如，IEC 60245-4 中針對(duì)不同型號(hào)電纜（如CE, CPE）的護(hù)套橡皮（通常是SE3型或類似混合物）規(guī)定了老化前的抗張強(qiáng)度中值不低于10.0 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率中值不低于300%。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同材料等級(jí)的劃分和指標(biāo)要求極為細(xì)致。

• 中國標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5013（等同采用IEC 60245系列）：該標(biāo)準(zhǔn)是我國直接轉(zhuǎn)化IEC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)物，因此技術(shù)要求與IEC保持一致。例如，在GB/T 5013.4-2023中，對(duì)于SE3護(hù)套橡皮，同樣要求老化前抗張強(qiáng)度≥10.0 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥300%。

  • JB/T 8735（家用電器類似用途電纜）：對(duì)特軟電纜的護(hù)套性能也有相應(yīng)規(guī)定，通常與GB/T 5013的要求相近或根據(jù)特定用途進(jìn)行調(diào)整。

• 對(duì)比分析：

  • 一致性：中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5013與IEC 60245在核心指標(biāo)上已實(shí)現(xiàn)全面接軌，保證了國內(nèi)產(chǎn)品的通用性。

  • 差異性：部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或特定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的嚴(yán)酷程度，提出高于基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)的要求。例如，對(duì)于礦用電纜、船用電纜等特殊用途，其護(hù)套的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率指標(biāo)可能會(huì)更為苛刻。檢測(cè)時(shí)需依據(jù)電纜的具體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

五、檢測(cè)方法

1. 試樣制備：

   • 從成品電纜上小心剝離護(hù)套，用裁刀沖制成啞鈴狀的試片（通常為1型或2型啞鈴片）。裁切過程應(yīng)無拉伸、無損傷，邊緣光滑無毛刺。

   • 在每個(gè)試片上用標(biāo)線器標(biāo)記出至少25mm（或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的其他尺寸）的平行標(biāo)距。

2. 厚度測(cè)量：

   • 使用指針式或數(shù)顯式厚度計(jì)，在試片標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量至少三點(diǎn)（通常為兩端和中間）的厚度，取平均值作為該試樣的厚度值。寬度按裁刀尺寸確定。

3. 拉伸試驗(yàn)：

   • 將試樣對(duì)稱地夾持在拉力試驗(yàn)機(jī)的上下夾具中，確保試樣縱軸與受力方向一致。

   • 選擇適宜的負(fù)荷量程，夾頭分離速度通常設(shè)置為(250±50) mm/min（具體速度需遵循適用標(biāo)準(zhǔn)）。

   • 啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，勻速拉伸試樣直至斷裂。

   • 記錄試樣斷裂時(shí)的大力值(F)和斷裂時(shí)標(biāo)距間的長(zhǎng)度(L)。

4. 計(jì)算：

   • 抗張強(qiáng)度 TS (MPa) = F / (W * T)

     • F: 大力值 (N)

     • W: 試樣狹窄平行部分的寬度 (mm)

     • T: 試樣狹窄平行部分的小厚度 (mm)

   • 斷裂伸長(zhǎng)率 E (%) = [(L - L?) / L?] *

     • L: 斷裂時(shí)標(biāo)距長(zhǎng)度 (mm)

     • L?: 原始標(biāo)距 (mm)

操作要點(diǎn)：

• 環(huán)境溫度通?？刂圃?23±2)°C。

• 避免用手直接接觸試樣的狹窄平行部分。

• 確保試樣在夾具內(nèi)無滑移且不被夾壞。

• 若試樣在標(biāo)線外或夾具內(nèi)斷裂，數(shù)據(jù)應(yīng)作廢。

六、檢測(cè)儀器

1. 電子拉力試驗(yàn)機(jī)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的速度控制；配備高精度負(fù)荷傳感器，量程范圍寬，精度通常優(yōu)于±0.5%；具有位移測(cè)量系統(tǒng)（光電編碼器或引申計(jì)）。核心是能實(shí)時(shí)采集并繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

   • 關(guān)鍵部件：上下一對(duì)夾具（如氣動(dòng)平推夾具，確保夾持牢固且不損傷試樣）、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理軟件。

2. 啞鈴形裁刀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：由高強(qiáng)度工具鋼制成，刃口鋒利、硬度高、耐磨，確保沖切出的試樣尺寸精確、邊緣整齊無毛刺。需定期檢查刃口磨損情況并進(jìn)行校準(zhǔn)。

3. 測(cè)厚儀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：機(jī)械式（千分表）或數(shù)顯式，測(cè)量面平整、平行，施加壓力恒定且符合標(biāo)準(zhǔn)要求（如~2N）。分辨率至少達(dá)到0.01mm。

七、結(jié)果分析

1. 數(shù)據(jù)處理：

   • 每組有效試樣數(shù)量通常不少于5個(gè)。計(jì)算抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的算術(shù)平均值作為終結(jié)果。

   • 觀察數(shù)據(jù)的離散性，標(biāo)準(zhǔn)通常允許個(gè)別試樣值低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，但所有試樣的平均值必須滿足或高于標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 直接比對(duì)法：將計(jì)算出的抗張強(qiáng)度平均值和斷裂伸長(zhǎng)率平均值，與產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5013.4）中規(guī)定的對(duì)應(yīng)護(hù)套材料類型的“老化前”小允許值進(jìn)行比對(duì)。

   • 合格判定：兩項(xiàng)指標(biāo)均不低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，則判定該項(xiàng)目合格。任何一項(xiàng)不合格，則判定該批次電纜護(hù)套老化前力學(xué)性能不合格。

3. 深度分析：

   • 抗張強(qiáng)度偏低：可能原因包括硫化程度不足（交聯(lián)密度低）、填料補(bǔ)強(qiáng)效果差、原材料（生膠、助劑）質(zhì)量不佳或混煉、硫化工藝不當(dāng)。

   • 斷裂伸長(zhǎng)率偏低：可能原因包括過度硫化（導(dǎo)致橡膠硬化）、填料過多或分散不均、聚合物鏈降解、或含有過多揮發(fā)物。

   • 數(shù)據(jù)離散性大：反映生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，如混煉不均勻、硫化條件波動(dòng)、厚度不均等。

檢測(cè)結(jié)果不僅用于判定產(chǎn)品合格與否，更是反饋和優(yōu)化原材料配方與生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵依據(jù)，對(duì)于保障特軟電線在動(dòng)態(tài)應(yīng)用中的長(zhǎng)期可靠性至關(guān)重要。