额定电压450/750V及以下橡皮绝缘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综述

橡皮绝缘软线和软电缆广泛应用于对柔软性、耐曲挠性有较高要求的场合，其护套材料的耐久性是保证电缆在长期使用过程中安全可靠的关键。护套材料在热、氧、光等环境因素作用下会发生老化，导致力学性能下降。因此，老化后的抗张强度和断裂伸长率是评价其使用寿命和可靠性的核心指标。

一、 检测项目详述：方法及原理

本检测项目主要评估橡皮护套材料（通常为氯丁橡胶、氯化聚乙烯或类似弹性体）在经历规定条件的人工加速热空气老化后，其力学性能的保留程度。检测分为两部分：

1. 抗张强度检测

• 方法： 从经过老化和未经过老化（原始状态）的护套试样上分别裁取哑铃状试片，在材料拉力试验机上以恒定速度进行单向拉伸，直至试样断裂。记录断裂过程中承受的最大力值。

• 原理： 抗张强度是材料抵抗拉伸破坏能力的量度，计算公式为：抗张强度 = 最大拉力 / 试片最小截面积（单位：MPa）。老化后抗张强度变化率是衡量材料抗老化降解（如分子链断裂）能力的关键。

2. 断裂伸长率检测

• 方法： 与抗张强度测试同步进行。在拉伸前，于试片平行部分标记标距。拉伸断裂后，测量标距间的残余长度。

• 原理： 断裂伸长率表征材料在断裂前的塑性变形能力，计算公式为：断裂伸长率 = [（断裂后标距 - 原始标距）/ 原始标距] × 100%。该指标反映材料的柔韧性和弹性，老化后若大幅下降，表明材料变硬变脆，易开裂。

3. 热空气老化试验

• 方法： 将制备好的哑铃试片悬挂于规定温度（如80℃、100℃、135℃等，依据材料类型而定）的热空气老化箱中，持续规定时间（通常为7 x 24小时 = 168小时）。

• 原理： 通过升高温度加速材料内部氧化等化学反应，模拟长期使用中的热老化过程。老化后性能与原始性能的对比（变化率）用于预测材料在常温下的长期服役性能。

核心评价参数：

• 老化后抗张强度：绝对值需满足标准最低要求。

• 老化后断裂伸长率：绝对值需满足标准最低要求。

• 抗张强度变化率：（老化后值 - 原始值）/ 原始值 × 100%，其绝对值不得超过标准规定的最大允许变化范围。

• 断裂伸长率变化率：（老化后值 - 原始值）/ 原始值 × 100%，其绝对值不得超过标准规定的最大允许变化范围。

二、 检测范围：应用领域与需求

额定电压450/750V及以下橡皮绝缘软线和软电缆因其优异的柔软性、耐候性、一定的耐油性和阻燃性，在以下领域具有广泛检测需求：

• 家用电器及工具： 检测确保吸尘器、电钻、搅拌机等移动式设备的电源线在长期发热环境下护套不脆裂。

• 工业设备与自动化： 用于机床、机器人、传送带等频繁移动、弯曲场合的连接电缆，需检测其护套在工业环境热应力下保持柔韧的能力。

• 建筑安装与舞台灯光： 临时布线、移动照明电缆要求护套在户外或室内温差下具有稳定的力学性能。

• 港口机械与矿山设备： 用于拖令、拖链系统或移动矿用设备的电缆，检测重点在于苛刻机械应力和环境温度联合作用下的护套耐久性。

• 轨道交通与船舶： 车内布线、岸电连接电缆等需验证其在特定温度条件下老化后的安全性。

三、 检测标准：国内外规范

检测严格遵循标准规定的试样制备、老化条件、试验方法和判定准则。

1. 中国标准：

• GB/T 5013《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》系列标准： 该系列是核心产品标准，其中各部分（如GB/T 5013.2等）明确规定了不同型号电缆橡皮护套的老化条件（温度、时间）、老化后的抗张强度与断裂伸长率的最小值及其最大变化率要求。

• 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》： 详细规定了哑铃试样的制备、拉伸速度（通常为250±50 mm/min）、试验步骤及结果计算方法。

• 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》： 规定了热空气老化箱的技术要求、试样放置及老化程序。

2. 国际标准：

• IEC 60245《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》系列标准： GB/T 5013等同采用IEC 60245系列标准，技术要求完全一致。

• IEC 60811系列： 对应于GB/T 2951系列，是IEC关于电缆非金属材料试验方法的通用标准。

四、 检测仪器：主要设备及其功能

1. 热空气老化试验箱

• 功能： 提供均匀、持续且可控的高温环境。箱内配备强制空气循环系统以确保温度均匀性（通常要求在老化温度±2℃以内），并带有超温保护和新风置换装置。

• 关键参数： 温度范围（室温~300℃）、控温精度、温度均匀性、换气量。

2. 材料拉力试验机（电子万能试验机）

• 功能： 对哑铃试样进行恒速拉伸，实时测量并记录拉力与位移曲线。

• 关键部件：

  • 负荷传感器： 精确测量拉伸力值（量程通常0~500N或0~1000N）。

  • 位移测量系统： 精确测量夹头分离距离或通过光学、视频引伸计直接测量试样标距变化，后者对于断裂伸长率测量更为准确。

  • 控制系统与软件： 设定拉伸速度（如250 mm/min），自动计算抗张强度、断裂伸长率等结果。

3. 哑铃试样冲片机或裁刀

• 功能： 用于从平整的电缆护套片或直接从去除绝缘的圆形护套上冲切出标准尺寸的哑铃状试样（如GB/T 2951.11中规定的I型或II型哑铃片）。

• 要求： 裁刀刃口必须锋利，尺寸符合标准公差，确保试样断面光滑、尺寸精确。

4. 厚度测量仪

• 功能： 精确测量哑铃试样平行狭窄部位的最小厚度（通常精确到0.01mm），该值是计算抗张强度时截面积的关键参数。

• 类型： 通常使用指针式或数字式测厚仪，配备小直径接触球面测头。

5. 标距打标器

• 功能： 在哑铃试样平行部分打出两个清晰的标记点，作为测量原始标距和断裂后标距的基准。

完整的检测流程为：试样制备（剥取护套、硫化平整、冲片）→ 测量原始厚度与标距 → 分组（老化组与原始组）→ 热空气老化 → 状态调节 → 拉力试验 → 数据计算与结果判定。通过这一系列标准化测试，可科学、客观地评估橡皮电缆护套材料的耐热老化性能，为产品设计、质量控制和选型应用提供至关重要的数据支撑。