高溫壓力試驗(yàn)是電線電纜較為常見的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，是指電線電纜絕緣或護(hù)套在一定溫度下受外界機(jī)械力(或自重)而變形后，當(dāng)除去外力，溫度降低時(shí)能否恢復(fù)的能力，用于考核電線電纜絕緣材料在高溫狀態(tài)下的抗壓性能。雖然該項(xiàng)目合格率較高，但在試驗(yàn)中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為離散。本文通過對(duì)60227IEC01(BV)450/750V1×2.5電線進(jìn)行多次試驗(yàn)，找到了其試驗(yàn)結(jié)果離散性的規(guī)律。這對(duì)提高高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有現(xiàn)實(shí)意義。 

　　1高溫壓力試驗(yàn)方法及試驗(yàn)準(zhǔn)備 

　　試驗(yàn)按照GB/T2951.31—2008/IEC60811-3-1:1985規(guī)定要求進(jìn)行。主要測(cè)試設(shè)備有空氣烘箱、壓痕裝置、測(cè)溫裝置、投影儀等。其他輔助用設(shè)備和物質(zhì)有電子天平、游標(biāo)卡尺、金屬垂直面校準(zhǔn)塊、冷水等。本次用于測(cè)量高溫壓力裝置刀口參數(shù)(刀口寬度)為0.702mm、0.700mm、0.702mm。 

　　2試驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)及其措施 

　　2.1試樣的軸線方向與刀口的垂直 

　　GB/T2951.31—2008中8.1.3規(guī)定“刀片應(yīng)與試樣軸線垂直”。目前國(guó)內(nèi)高溫壓力試驗(yàn)裝置大都與圖1類似，在試驗(yàn)過程中如何保證被試樣品的軸線方向和刀口垂直是關(guān)系到試驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵點(diǎn)之一。它取決于兩個(gè)方面的因素:一是試樣與試樣支架盡量保持平行放置;二是刀具壓載試樣時(shí)不能向一邊傾斜。 

　　 

　　圖1高溫壓力試驗(yàn)裝置 

　　1－刀具2－試樣3－試樣支架4－負(fù)荷 

　　這兩個(gè)方面的因素相互關(guān)聯(lián)，必須要同時(shí)滿足。試驗(yàn)過程中我們采用了如下的方法來盡量保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。針對(duì)試樣與試樣支架盡量保持平行放置的這個(gè)因素，我們首先校直試樣，并在試樣支架上做好標(biāo)記線，將試樣按標(biāo)記線位置與支架平行放置;針對(duì)刀具壓載試樣時(shí)不能向一邊傾斜這個(gè)因素，由于刀具結(jié)構(gòu)及質(zhì)量呈對(duì)稱分布狀，我們采用游標(biāo)卡尺測(cè)量出刀口的中部位置，并做好標(biāo)記線。 

　　2.2試驗(yàn)過程中箱體防振 

　　標(biāo)準(zhǔn)中8.1.5規(guī)定“試驗(yàn)設(shè)備和試樣在烘箱中不應(yīng)振動(dòng)”。本次試驗(yàn)過程中選用常熟環(huán)境試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的RL100型空氣烘箱，屬于自然通風(fēng)，設(shè)備本身不帶鼓風(fēng)機(jī)，箱體周圍環(huán)境也沒有其他振動(dòng)設(shè)施。此外在試樣支架的接口處采用了防振墊片，進(jìn)一步減少了試驗(yàn)過程中極其微小的振動(dòng)帶來的影響，確保試驗(yàn)的高度準(zhǔn)確性。 

　　2.3試樣在刀片壓力下是否彎曲 

　　標(biāo)準(zhǔn)中8.1.3規(guī)定“小直徑試樣在支撐板上的固定方式不應(yīng)使試樣在刀片壓力下發(fā)生彎曲”。由于刀片材質(zhì)選用不銹鋼質(zhì)材料，刀口與試樣接觸并未和剛性支架接觸，是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。 

　　2.4空氣烘箱溫度及溫場(chǎng)監(jiān)控 

　　標(biāo)準(zhǔn)中8.1.5規(guī)定“試驗(yàn)中空氣溫度應(yīng)一直保持在有關(guān)電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度”。為確保空氣烘箱溫度及溫場(chǎng)的穩(wěn)定性，采用刻度值為2℃水銀溫度計(jì)及分辨率為0.05℃溫度巡檢儀對(duì)其進(jìn)行了16h監(jiān)控，1、2號(hào)巡檢儀探頭在箱體的有效溫場(chǎng)內(nèi)呈對(duì)角分布，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)如下圖2。 

　　 

　　圖2空氣烘箱的溫場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) 

　　—◆—溫度計(jì)—■—1號(hào)探頭—▲—2號(hào)探頭 

　　本次試驗(yàn)溫度為80℃，從溫度監(jiān)控圖2可以看出烘箱溫度是滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的。此外，我們還采用冰水、自來水來對(duì)試樣進(jìn)行冷卻，并放置不同的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，冰水、自來水以及冷卻時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)高溫壓力值的變化無明顯影響。 

　　3試驗(yàn)數(shù)據(jù) 

　　按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法要求，我們選取了兩根60227IEC01(BV)450/750V1×2.5電線，截取了多段樣品，每段長(zhǎng)度為300mm左右，試驗(yàn)時(shí)分別記為:模擬樣品1，模擬樣品2。每段樣品我們都進(jìn)行了厚度測(cè)量，并繪制了絕緣厚度和高溫壓力值之間關(guān)系圖，見圖3。 

　　 

　　圖3絕緣厚度與高溫壓力值關(guān)系圖 

　　◆模擬樣品1■模擬樣品2 

　　模擬樣品1:絕緣厚度從0.771～0.888mm，高溫壓力值分布在24%～36%之間; 

　　模擬樣品2:絕緣厚度從0.715～0.900mm，高溫壓力值分布在31%～44%之間。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出:高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)較為離散，試驗(yàn)結(jié)果與樣品厚度的關(guān)聯(lián)性不大，并沒有明顯的變化趨勢(shì)。厚度并不是影響高溫壓力數(shù)據(jù)離散性的主要原因。如果我們對(duì)高溫壓力試驗(yàn)再做精細(xì)化，試驗(yàn)結(jié)果將出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。所謂精細(xì)化的做法，即在模擬樣品1上連續(xù)截取多段300mm的樣品，用標(biāo)記線在軸線方向預(yù)先做好壓痕點(diǎn)的位置，如圖4所示。 

　　 

　　 

　　圖4 壓痕標(biāo)記線 

　　試驗(yàn)結(jié)果就會(huì)相對(duì)比較集中，如圖5高溫壓力精細(xì)化試驗(yàn)圖所示。 

　　 

　　絕緣厚度/mm 

　　圖5高溫壓力精細(xì)化試驗(yàn)圖 

　　模擬樣品1:絕緣厚度從0.771～0.888mm，高溫壓力值分布在29%～31%;采用該方法，高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)比較好的一致性，詳見表1。 

　　表1模擬樣品的高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果分布 

　　 

　　從上述數(shù)據(jù)表明，高溫壓力值并不隨著絕緣厚度呈有規(guī)律的變化，高溫壓力值分布比較離散，與絕緣厚度之間無必然的關(guān)聯(lián)，但當(dāng)我們采用精細(xì)化做法時(shí)，高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出了較好的一致性。 

　　4理論分析 

　　精細(xì)化做法和隨機(jī)做法的主要區(qū)別在于:刀口需要壓在畫有標(biāo)記線的地方，因?yàn)檠刂鴺?biāo)記線的方向，這段樣品有著比較統(tǒng)一的圓曲面。 

　　假設(shè)試驗(yàn)過程中:刀口的寬度為0.70mm，對(duì)于規(guī)則圓形截面，圖6所示樣品計(jì)算負(fù)重為F1;對(duì)于非規(guī)則圓形截面，圖7所示樣品計(jì)算負(fù)重為F2。 

　　 

　　圖6規(guī)則圓形截面 

　　 

　　圖7非規(guī)則圓形截面 

　　根據(jù)力的平衡原理，壓在絕緣上的F1力值要處于平衡狀態(tài)，必須要有相反方向的同等大小的力與其相抵，即F1=F2。 

　　如圖6所示，負(fù)重為F1刀具在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)達(dá)到了平衡，則在A、B點(diǎn)必然存在如下關(guān)系:0.70×L1=0.70×L2，即刀口下的壓痕面積相等。故L1=L2。 

　　由于被試樣品是規(guī)則圓形截面，所以壓痕的深度h也是一致的。理論上也說明了在同等試驗(yàn)條件下，高溫壓力值與絕緣的厚薄是沒有關(guān)系的。 

　　同理，圖7為非規(guī)則圓形截面，F(xiàn)2平衡時(shí)，壓痕的面積應(yīng)相等，即0.70×L1=0.70×L2。L1=L2，壓痕在D處的深度必須要增加。 

　　所以在D點(diǎn)的高溫壓力值必然要比C點(diǎn)的大。由此我們可以初步得出一個(gè)結(jié)論，高溫壓力值與被測(cè)樣品圓形規(guī)整度有關(guān)，即橢圓度。 

　　對(duì)于圓形試樣而言，橢圓度小，高溫壓力值集中，橢圓度大的，高溫壓力值離散。 

　　由于生產(chǎn)工藝的局限性，要保證在整根電線上高溫壓力值具有一致性是很難的，它必然是一個(gè)離散的分布，它的離散程度與電線的橢圓度相關(guān)。 

　　5結(jié)束語 

　　綜上所述,電線電纜高溫壓力試驗(yàn)是考核絕緣材料在高溫狀態(tài)下的抗壓性能，試驗(yàn)過程按照GB/T2951.31—2008。在長(zhǎng)期的試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)高溫壓力試驗(yàn)結(jié)果有著一定的離散性。通過對(duì)樣品多次、精細(xì)化的測(cè)試比對(duì)表明，試驗(yàn)結(jié)果的離散性與樣品有著較大關(guān)系。分析樣品后初步得出樣品差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。