Файл: Диплом БЖД (Безопасность электрического кабеля).docx

3.4 Экспериментальное сравнение свойств образцов материалов

Для разработки конструкции кабеля с полиолефиновой изоляцией проведён ряд, механических и термических испытаний, а также проведён анализ свойств сшитого, несшитого полиэтилена и ПВДФ с целью выявления преимуществ и недостатков в кабельной конструкции предлагаемого мной материала. Исследования проводились в лабораториях заводов ООО «Еврокабель» и ОАО НП «Подольсккабель».

3.4.1 Механические испытания

Механические испытания изоляционных материалов проведены с целью определения разрушающих свойств. Были проведены испытания на растяжение. Метод основан на растяжении испытуемого образца с установленной скоростью деформирования, при котором определяют показатели (ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78)). Для испытаний применялись образцы типа 2, форма и размеры которой указаны на Рис. 3.4.1.1. и в табл. 3.4.1.1.

Рис. 3.4.1.1. Форма образца. Тип 2

Таблица 3.4.1.1.

Геометрические размеры образца

При изготовлении образцов механической обработкой из изделий и полуфабрикатов, в том числе из листов и пластин, максимально допустимая толщина должна соответствовать толщине изделия или полуфабриката, но не более 10 мм. При изготовлении образца типа 2 использовался нож вырубной штанцевый ТИП-IIIГОСТ 270.

Для испытания материалов используют не менее пяти образцов. Образцы кондиционируют не менее 16 ч по ГОСТ 12423-66 при температуре (296±2) К (23±2)°С и относительной влажности (50±5)%.

Испытание проводят на машине, которая при растяжении образца должна обеспечивать измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и постоянную скорость раздвижения зажимов в пределах, требуемых настоящим стандартом. Зажимы машины обеспечивают надежное крепление образцов и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения и не должны вызывать разрушений образцов в месте крепления. Перед испытанием на образцы наносят необходимые метки. Толщину и ширину образцов измеряют в трех местах, в середине и на расстоянии 5 мм от меток. Из полученных значений вычисляют средние арифметические величины, по которым вычисляют начальное поперечное сечение S₀. Образцы закрепляют в зажимы испытательной машины по меткам, определяющим положение кромок зажимов таким образом, чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали между собой и направлениям движения подвижного зажима. Зажимы равномерно затягивают, чтобы исключалось скольжение образца в процессе испытания, но при этом не происходило его разрушения в месте закрепления. При испытании измеряют нагрузку и удлинение образца непрерывно или в момент достижения предела текучести, максимальной нагрузки, в момент разрушения образца. Испытания проводились на машинеTiniusOlsenH5KS(Италия) (Рис. 3.4.1.3).

Рис. 3.4.1.2. Испытание на разрыв материала на машине TiniusOlsenH5KS

В качестве испытуемых образцов были использованы материалы СПЭ и ПВДФ. Результаты измерений представлены в таб. 3.4.1.2 и таб. 3.4.1.3.

Таблица 3.4.1.2

Результаты испытания на растяжения СПЭ

Таблица 3.4.1.3

Результаты испытания на растяжения ПВДФ

Обработка результатов:

Значения прочности (σ) в МПа (Н/мм²) вычисляют по формулам:

прочность при разрыве (σ_рр)

(3.4.1.1)

где

F_рр- нагрузка, при которой образец разрушился, Н;

S_о- начальное поперечное сечение образца, мм².

Площадь рабочей поверхности образцов S_о=10,659 мм².

За результат испытания принимают среднее арифметическое не менее пяти определений, вычисляемое до третьей значащей цифры.

Прочность при разрыве СПЭ (σ_ррСПЭ)

,

Прочность при разрыве ПВДФ (σ_ррПВДФ)

;

Данные расчетов приведены в таблице 3.4.1.4.

Таблица 3.4.1.4

Сравнение механических свойств СПЭ и ПВДФ

Проведя анализ на основе механического испытания на растяжение сшитого полиэтилена и сшитого поливинилиденфторида, можно сделать вывод о том, что последний, в качестве изоляции, будет выдерживать механическую нагрузку далеко не хуже, чем часто использующийся сегодня СПЭ.

3.4.2 Термические испытания

Для определения и сравнения термических характеристик интересующих материалов, проведены испытания на тепловую деформацию. Метод основан на растяжении испытуемого образца в термостате с установленной для каждого материала температурой, заданной в регламенте (МЭК 60811-2-1 Раздел 9). Для испытаний применялись образцы типа 2, как в разделе выше. Зажимные устройства должны были обеспечивать подвеску каждого образца в термостате с помощью верхнего зажима и прикрепление груза к образцу чрез нижний зажим.

Образца подвешивают в термостате, а грузы прикрепляют к нижним зажимам для создания растягивающего усилия. Эта процедура выполняется по возможности быстро, чтобы время, в течение которого открыта дверца было минимальным.

После достижения в термостате установленной температуры образцы выдерживают в течение определенного времени, затем измеряют расстояние между контрольными рисками и вычисляют относительное удлинение.

Для ПВДФ были предложены свои данные для испытания на тепловую деформацию, так как подобные исследования этого материала ещё не проводились.

Таблица 3.4.2.1

Испытание на тепловую деформацию по разделу 9 МЭК 60811-2-1 (Hot Set Test)