1、电线电缆职业技能培训第三章 物理机械性能检测,王 卫 东,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,热老化试验 7.老化试验的注意事项 (1)试件必须挂在老化箱的有效空间内，所谓有效空间是指在老化箱检定报告中给定的温度波动(随时间波动和随空间位置波动)符合要求的区间，一般检定报告中会给出距老化箱内壁上下、左右、前后距离内的空间是符合要求的。 (2)在制取老化试样用的试件或试样时，应尽量靠近原始机械性能的试样处取样。 (3)老化试验时组分实质上不同的材料不应同时进行试验。 (4)老化前后的试件预处理的条件应一致。 (5)为了减少试验误差，老化前后的试件应同时连续进行拉伸试验。,热失重试验 热
2、失重试验是指聚氯乙烯绝缘或护套在热老化箱中在一定温度和时间内单位表面积上质量的损失。 1试验设备 分析天平：精度为0.1 mg ; 指针式测厚仪：精度0.01 mm。 哑铃刀 使用硅胶或类似材料的干燥器。 自然通风烘箱或压力通风烘箱：要求同热老化试验用烘箱相同。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,2取样 若失重试验与老化后机械性能结合起来进行，试件应采用按热老化试验规定的条件经受热老化试验的试件中的三个，每个绝缘线芯或每个护套取一组试件（三个试件）。 如果仅仅是进行热失重试验，可以在制取绝缘或护套试件时同时制取失重试验用试件，或者应从每一被试绝缘线芯上或成品电缆护套上截取3个试样，
3、每个试样长大约100mm，然后按下列规定的方法从每个试样上制备制样。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,3.试件制备 (1)绝缘试件制备 除去所有护层，抽出导电线芯。绝缘上的半导电层应采用机械方法而不用溶剂法除去。 试验用试件： 1)尽可能制取I号哑铃试件，如果绝缘线芯尺寸太小，可制取号哑铃试件。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,2) 对于内径不超过12.5mm的试样，只要绝缘内不粘附半导电层，可以用管状试件代替哑铃试件。如有任何残留隔离层，应用适当的方法除去，而不能用溶剂法除去。 3) 哑铃试件两个表面应平行，其厚度为（1.00.2）mm，不要求加标记线。 4) 管
4、状试件长度取决于试件的总表面积，长度应足够长，保证总表面积大于5 cm2。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,(2)护套试件制备 护套内部（及外部，若有的话）的所有元件均应除去，注意不要损伤护套，然后按绝缘失重试件的制取方法制备试件。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,4挥发表面积计算 每个试件的表面积应在失重试验之前进行计算。 (1)管状试件 表面积A （以cm2计） =外表面积+内表面积+断面面积试件平均厚度，mm；0.4mm，两位小数；0.4mm，一位小数； D试件平均外径，mm； D2mm，两位小数； D2mm，一位小数； l试件长度，mm，精确到一位小数。,电
5、缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,（2）哑铃试件 I号哑铃试件II号哑铃试件是试件的平均厚度，按本节第二条绝缘和护套材料机械性能试验中关于哑铃试件厚度测量的规定测得。以mm计，精确到两位小数。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,对于内表面或外表面不是光滑的管状试件（无论是绝缘还是护套）的挥发表面积都可以用管状试件的表面积计算公式进行计算。 对于扁平软线和电缆例如BVVB、227IEC52（RVV）的护套内外表面积按其截面尺寸来计算。这些尺寸均应测定到两位小数，以mm计。 扁护套内侧的凸脊可以认为是平的。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,5.试验步骤 （1）制
6、备好的试件应在环境温度下的干燥器中存放至少20小时。每一试件从干燥器中取出后应立即精确地称重（W0），以mg计，精确到一位小数。 （2）除非另有规定，三个试件应按下述条件在大气压下，在(802)的烘箱中保存168小时。 组份明显不同的材料不应在同一烘箱内同时进行试验； 试件应垂直悬挂在烘箱的中部，试样之间的间距至少为20mm； 试件所占体积应不超过烘箱体积的0.5%。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,（3）热处理结束后，试件应重新放入环境温度下的干燥器中存放至少20小时，然后再准确称重每一个试件（W1），以mg计，精确到一位小数。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,6
7、.试验结果表示方法 计算每一个试件的失重，其计算公式为:G试件的失重，单位为mg/cm2； W0试件的原始重量，单位为mg; W1试件热处理后的重量，单位为mg A试件的总面积，单位为cm2。 一组数据三个试件的失重值，取其中间值作为绝缘或护套的失重试验结果。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,7.注意事项 (1)在制作哑铃试件时，应注意试件的厚度应控制在（1.00.2）mm范围内，特别要注意如果热老化试验和热失重试验同时进行，用于热失重试件的厚度应选择符合要求的试件。 (2)管状试件的总表面积应大于5 cm2，如果被试试件的外径较小，应取足够长的试样，保证试件的总面积符合要求。
8、(3)在测量哑铃试件厚度时，机械性能试件的厚度是测量其标志区间的最小厚度，而失重试验用的试件是测量其整个试件上的平均厚度，注意两者的区别。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,热收缩试验(1)试验设备 电热烘箱。 游标卡尺：分度值为0.02。 （2）适用范围和目的 热收缩试验项目适用于塑料绝缘和PE护套电线电缆产品，测量塑料绝缘和PE护套在高温作用下的收缩率。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,（3）取样 绝缘取样：从每个被试绝缘线芯上，在距离端部至少0.5m处，截取一根1.5L长的试样。 L由相应的电缆产品标准规定。如果电缆产品标准没有规定，则L取200mm。 聚乙烯(
9、PE)护套取样：试验前，被试电缆应在室温下存放至少24小时。在距离电缆端部至少2m处，截取一根(5005)mm长的试样。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,（4）试样制备 绝缘制样：除粘附的挤包半导电屏蔽层之外，应及时从绝缘线芯试样上除去所有护层，截取试样后5分钟之内，在每一绝缘线芯试样的中部标上L5mm的试样长度。测量标记之间的距离(L1)。精确到0.5mm。然后在每个试样两端距离标记2至5mm处去除绝缘。 PE护套制样：切取试样后立即测量护套的原始长度(L1)。原始长度取两次测量值的平均值。两次测量应沿电缆纵向平行于电缆轴向方向，在电缆端部正对面的两标记处进行测量。如果试样是弯
10、曲的，则测量应分别在弯曲试样的内侧和外侧进行。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,(5)试验步骤 绝缘试样：应将试样导体的裸露端头水平支架在空气烘箱中，或平放在滑石粉槽的表面，使得绝缘能自由伸缩。按有关电缆产品标准规定的温度和时间加热试样。然后在空气中冷却试样至室温，重新测量每个试样的标记之间的距离(L2)，精确到0.5mm。 PE护套试样：试样应水平支架在预热的烘箱里，预热温度及放置时间按有关电缆产品标准规定。然后从烘箱中取出试样，在室温下冷却，重复5次这样的冷热循环。最后冷却至室温，重新测量每个试样的标记之间的距离（L2），精确到0.5mm。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物
11、理机械性能,(6)试验结果表示方法 收缩率L按下式计算：(7)注意事项 在进行绝缘热收缩试验时，有个时间要求，就是在截取试样到在试样上进行标记的时间不能超过5分钟。 无论是进行绝缘热收缩试验还是进行PE护套热收缩试验，取样时电缆端部的一段应去除，不应用来作为热收缩的试样。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-物理机械性能,GB/T 12706.1 表17 各种热固性绝缘混合料的特殊性能试验要求,GB/T 12706.1 表20 热塑性聚乙烯护套混合料的特殊性能试验要求,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,密度测定 试验方法：GB/T 2951. 3-1997(GB/T 2951.13-200
12、8电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第13部分 通用试验方法密度测定方法吸水试验收缩试验)中叙述了两种测试密度的方法：悬浮法(通用方法)和比重瓶法(基准方法)。 适用于电线、电缆最常用的绝缘和护套材料，如弹性体、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等的密度测定。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,常用材料的密度范围： 软聚氯乙烯塑料 1.25 1.40 g/cm3 低密度聚乙烯塑料 0.9100.925 g/cm3 高密度聚乙烯塑料 0.9410.965 g/cm3 交联聚乙烯塑料 0.920.95 g/cm3 聚丙烯塑料 0.920.95 g/cm3,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定
13、,悬浮法(通用方法) 原理：悬浮法是利用材料在与自身密度相同的试液中呈悬浮状态的原理进行测量的。 选一种与被试材料不发生化学反应的合适试液，调整试液密度，使被试材料悬浮在试液中，这时试液密度等于材料密度，测得的试液密度即为材料密度。 试验设备 密度小于1g/cm3的分析级乙醇(酒精)或其它合适的试液； 密度大于等于1g/cm3的氯化锌溶液； 蒸馏水； 混合量筒； 恒温器； 在23校正过的比重计; 0.1刻度的温度计。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,试样制备 沿着与导体轴线垂直的方向，在被试绝缘和护套上切取试样，并切成边长为12mm的小块。 试验步骤 1)将试样放入试液中使其呈悬浮状
14、来测定其密度。试液与被试材料不应发生化学反应。合适的试液如下: 密度小于1 g/cm3的采用乙醇和水的混合物； 密度大于等于1 g/cm3的采用氯化锌和水的混合物。 2)在230.1温度下，将3块试样放入试液中，避免形成气泡。然后将蒸馏水加到试液中，直到试样悬浮在试液中。试液混合物应均匀并在规定温度下保存。 3)混合试液的密度应用比重计测定，读数到小数点后三位，测得的密度即是被测试样的密度。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,存在问题 悬浮法原理简单，测量方便。适用于各种形态的材料制品。但是由于悬浮位置范围比较大，试液的密度范围也相应比较大，且测试过程加入蒸馏水后或多或少总会在试液中形
15、成气泡，这些气泡不停逸出，导致试液的密度不稳定，这样测试结果误差就比较大，测量精度不高。相对于悬浮法，比重瓶法的测量精度就比较高。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,比重瓶法 比重瓶法是先测出试样的质量，然后利用试样的体积等于其排开液体的体积这个原理测出试样的的体积，即可计算出试样的密度。 试验设备 .精度为0.1 mg的天平； .容量为50ml的比重瓶，带有溢流毛细管； .带恒温控制的液浴。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,试样制备 沿着与导体轴线垂直的方向，在被试绝缘和护套上切取试样，并切成边长为12mm的小块。 试验步骤 1)首先将空的干燥比重瓶称重，然后在比重瓶中将适
16、量的试样称重。 2)再往比重瓶中注入试液(96%的酒精)将试样浸没，并设法清除试样表面的气泡，例如将比重瓶放在真空干燥器内抽真空。破坏真空状态后在比重瓶中注入试液，试液温度应在液浴中达到230. 5 ，将比重瓶注满试液至极限容积。 3)擦干比重瓶，连同瓶内装入物一起称重。然后倒空比重瓶再注满试液，抽去空气，在230. 5 温度下称量比重瓶及其装入物的质量。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,试验结果评定试样的密度按下式计算： 式中：m试样质量，g；m1注满比重瓶所需的试液质量，g；m2装有试样时，注满比重瓶所需的试液质量，g；酒精23时酒精含量为96%的试液的密度，23时酒精= 0.7
17、988 g/cm3。,电缆绝缘和护套材料通用试验方法-密度测定,注意事项 比重瓶法是测量密度的基准方法，试样质量m，注满比重瓶所需的试液质量m1、装有试样时注满比重瓶所需的试液质量m2，都可以精确测出。23时酒精含量为96%的试液的密度又是己知的，因此用比重瓶法测得的密度精度比较高。不管用什么方法，总有一些因素会影响密度测试结果，最主要的是温度和气泡。密度测量一定要在恒温条件下，且试样和试液及仪器均应恒温。气泡会粘附在试样上，使得密度测试结果降低。因此应仔细去除气泡。可以采用湿润法和抽真空法。,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,适用范围和目的 热延伸试验项目适用于橡皮绝缘和护套、交联绝缘和护套
18、的电线电缆产品，测量橡皮绝 缘和护套、交联绝缘和护套在热和负荷作用下的伸长和永久变形以确定其热延伸性能。 试验方法 GB/T 2951.21-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第21部分 弹性体混合料专用试验方法耐臭氧试验热延伸试验浸矿物油试验,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,试验设备 电热烘箱 热延伸试验架和夹头 哑铃刀 钢尺 分度为1.0mm 指针式测厚仪:精度0.01mm,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,试件制备 从每一个试样的线芯绝缘上或每个试样的护套上制取两个试件。哑铃状试件或管状试件的制备及截面积的计算与绝缘和护套材料机械性能试验中规定相同。 采用哑铃状试件时，试件
19、应取自除去任何凸脊或半导电层的绝缘或护套的内壁部分。其厚度应不小于0.8mm，不大于2.0mm，如不能制成0.8mm的试片，则允许其最小厚度为0.6mm。在每个大哑铃试件中部标上20mm标志线，小哑铃试件此标志线为10mm。,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,4.试验步骤 (1)将两个试件和钢尺夹持在试验架上，在试件的下端挂上有关电线电缆产品标准中规定的负重。,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,(2)将延伸试验架和夹好试件放入烘箱中，达到有关电线电缆产品标准中规定的试验温度后15分钟，立即测量标志线间的距离。如烘箱没有观察窗，允许打开箱门进行测量，测量时间应不超过30秒。有争议时试验应在有观察
20、窗口的烘箱内进行。不允许打开箱门测量。 (3)测量后应立即除去试件下端的负重(剪断挂负重处的试件)。试件应在规定试验温度下复原5分钟，然后从烘箱中取出试件，慢慢冷却止室温，再测量标记线的距离。,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,结果计算 热延伸伸长率计算公式如下：式中:l0挂负重之前试件上标志线间距离(原始标距)，mm；l1负重下试件标志线间距离或冷却后试件标志线间距离，mm。 如果l1取负重下试件标志线间距离，那么就是负载下的热延伸；如果l1取冷却后试件标志线间距离，那么就是冷却后的变形率。,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,试验结果评价 (1)在规定温度下负重15分钟后，伸长率的中间值(两
21、个数据的平均值)应不大于有关电缆产品标准的规定。 (2)试件冷却后标志间距离的变化率的中间值(两个数据的平均值)应不大于有关电缆产品标准的规定。,GB/T 12706.1 表17 各种热固性绝缘混合料的特殊性能试验要求,弹性体混合物试验方法-热延伸试验,注意事项 (1)在制取哑铃试件时，应在除去所有凸脊和/或半导电层后从绝缘或护套的内层制取。尤其要注意的是，绝缘厚度较厚的试样(例如6kV及以上的电缆)，在制取哑铃试件时应取靠近导体屏蔽的绝缘层。试样里层和外层的热延伸数据有差异，厚度越厚差异越大。 (2)用夹头固定管状试件时，不应使试件两端紧密密封。可用任何适当的方法实现，如在试件一端插入一小段
22、金属针管，其尺寸比试件内径略小些。 (3)在悬挂试件时要注意试件不要碰到钢尺。 (4)电热烘箱的温度分布对试验结果有影响，应引起注意。,尺 寸 测 量,尺寸测量 GB4909.2-85 测量工具 外径千分尺 游标卡尺 钢、皮卷尺 投影仪或放大镜 特制样板 塞尺 精密天平 称量范围 0200g； 精度 0.1mg 称量范围 1kg； 精度 1mg,试样制备 实芯圆导体 取试样一根 ，长度不小于1m 绞合圆导体 取试样一根 ，长度为35m 非圆截面导体 取试样一根 ，长度约0.51m 测量方法 直径 非圆截面外形尺寸 截面积 测量法、称重法 绞合节距 直接法 纸带法 平均法,王 卫 东 2013.5,祝同学们生活中快乐、幸福！,
