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

橡皮絕緣電纜軟線和軟電纜因其優異的柔韌性、耐候性和彈性，廣泛應用于各種移動設備和固定敷設場合。護套作為電纜抵御外界環境作用的第一道屏障，其耐老化性能，特別是老化后抗張強度和斷裂伸長率的保持能力，直接關系到電纜的使用壽命和運行安全。因此，對該性能進行精確檢測至關重要。

一、 檢測項目：方法及原理

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

1. 熱空氣老化試驗

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

   • 方法：從成品電纜上小心剝離護套，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，確保試樣間有足夠間隔以保證空氣流通。嚴格按照標準設定老化溫度（如80℃±2℃、100℃±2℃、135℃±2℃等，具體取決于材料類型）和老化時間（通常為7 x 24 h = 168 h）。

2. 抗張強度與斷裂伸長率測試

   • 原理：

     • 抗張強度：指試樣在拉伸試驗中，直至斷裂為止所承受的大拉伸應力，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，標線間的伸長量與原始標距的百分比（%）。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：將老化前后的護套材料制成標準啞鈴狀試件（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記標距線。
     b. 測量原始尺寸：使用厚度計和測寬儀，在試件標距內的多個點測量厚度和寬度，計算平均值以確定初始橫截面積。
     c. 進行拉伸試驗：將試件垂直夾持在拉力試驗機的上下夾具中，確保試件軸線與拉力方向一致。啟動試驗機，以恒定的夾頭分離速度（如250 mm/min ± 50 mm/min）對試件進行拉伸，直至斷裂。
     d. 數據記錄與計算：試驗機自動記錄大拉力值（F）和斷裂時標距的伸長量（ΔL）。通過公式計算：

     • 抗張強度 TS = F / A （A為初始平均橫截面積）

     • 斷裂伸長率 E = (ΔL / L?) × 100% （L?為原始標距）
       e. 結果判定：通常要求測試老化后抗張強度的變化率（±%），以及老化后斷裂伸長率的變化率（±%）和/或其絕對值（%），需符合標準規定的限值。例如，老化后抗張強度變化率不超過±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、 檢測范圍與應用領域

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套的軟線、軟電纜及輕型護套電纜。主要應用領域包括：

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

• 工業設備與自動化：用于機床、機器人、傳送帶等設備的移動供電，需承受機械應力、油污及一定程度的熱影響。

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

• 船舶與近海設施：船用電纜，其護套需耐受鹽霧、濕熱、紫外線等嚴苛環境。

• 礦業與特殊環境：礦用電纜、電焊機電纜等，對護套的機械強度和耐熱老化有更高要求。

三、 檢測標準：國內外規范

檢測過程嚴格遵循、及行業標準，確保結果的準確性與可比性。

• 標準：

  • 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套材料通用試驗方法 第501部分：機械性能試驗—測定絕緣和護套的交聯化合物熱延伸和抗張強度及斷裂伸長率試驗》

  • IEC 60811-1-1：《電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法 第1-1部分：一般應用—厚度和外形尺寸測量—機械性能試驗》

• 標準：

  • 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套材料通用試驗方法 第11部分：通用試驗方法—厚度和外形尺寸測量—機械性能試驗》（等同采用IEC 60811-1-1）

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

這些標準詳細規定了試樣的制備、老化條件、試驗步驟、結果計算與性能要求。

四、 檢測儀器：主要設備及功能

1. 熱空氣老化試驗箱

   • 功能：提供持續、穩定、均勻的熱空氣環境，用于加速試樣老化。

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

2. 電子拉力試驗機

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

   • 技術要求：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；配備氣動或機械式夾具，防止試件打滑或夾傷；集成數據采集與處理軟件，能直接計算并輸出抗張強度、斷裂伸長率等結果。

3. 測厚儀與測寬儀

   • 功能：精確測量啞鈴試件的厚度和寬度，用于計算初始橫截面積。

   • 技術要求：測厚儀精度至少達到0.01mm，壓足面積和壓力符合標準規定。測寬儀可使用光學投影儀或高精度卡尺。

4. 啞鈴試樣沖片機/裁刀

   • 功能：從護套片材上沖切出標準尺寸的啞鈴狀試樣。

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

5. 標線器

   • 功能：在啞鈴試件平行部位標記精確的原始標距。

   • 技術要求：標距精度高，標記線清晰且對試樣無損傷。

通過上述檢測儀器與方法構成的完整體系，能夠科學、準確地評估額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜軟線和軟電纜護套材料的耐熱老化性能，為產品質量控制、材料研發及安全使用提供關鍵的技術依據。