Un producător de cabluri trimite o RFQ:
înveliș de cablu PVC. Testul de tracțiune IEC 60811. Ai nevoie de rezistență la tracțiune și alungire. Vă rog să recomandați o mașină.
Sună simplu, dar nu există încă suficiente informații pentru a alege între o mașină de testare de 5 kN și una de 50 kN.
Primul lucru pe care l-am cere este proba.
IEC 60811-501 acoperă procedurile pentru determinarea proprietăților mecanice ale compușilor izolatori și de înveliș folosiți în cablurile electrice și optice. Materialul poate proveni dintr-un cablu mare de alimentare, dar mașina de tracțiune nu trage neapărat întregul cablu. Este testarea unei probe pregătite din izolația sau materialul de teacă aplicabil.
Această distincție schimbă modul în care ar trebui selectată mașina. Forma și dimensiunile specimenului influențează forța așteptată. Comportamentul materialului influențează selecția mânerului și cursa necesară. Rezistența la tracțiune și alungirea determină ce trebuie să surprindă sistemul de măsurare.
Proba vine înaintea mașinii.
Ce testează de fapt IEC 60811-501
Un cablu finit este un sistem mecanic. În funcție de construcția sa, poate conține conductori, izolație, umpluturi, site, armură și o teacă exterioară.
Tragerea întregului cablu poate încărca mai multe dintre aceste componente simultan. IEC 60811-501 abordează o altă întrebare: proprietățile mecanice ale compusului izolator sau de învelișare aplicabil.
Publicația consolidată actuală este IEC 60811-501:2012+A1:2018+A2:2023, Ediția 1.2. IEC îl identifică pentru utilizare împreună cu IEC 60811-100.
Pentru un laborator, aceasta înseamnă că o solicitare pentru o "mașină de testare a tracțiunii IEC 60811" ar trebui mai întâi tradusă într-o cerință de testare mai specifică:
Testezi izolația sau teaca? Ce exemplar poate fi pregătit din cablu? Ce forță și alungire sunt așteptate? Sunt probele evaluate în starea lor originală, după îmbătrânire sau ambele?
Aceste răspunsuri sunt mai utile pentru selecția echipamentului decât diametrul cablului finit.
IEC 60811 este un test de cablu în serie, nu universal. Pentru aplicația discutată aici, IEC 60811-501 este metoda cheie a proprietăților mecanice. Alte părți abordează aspecte diferite ale materialelor cablurilor nemetalice; de exemplu, IEC 60811-401 acoperă metodele de îmbătrânire termică într-un cuptor cu aer.
Abordarea practică este identificarea proprietății materialului cerute de specificația cablului aplicabilă, apoi determinarea probei și metoda de testare necesare pentru a o măsura.
Proba vine înaintea mașinii
Un producător de cabluri mari de alimentare poate presupune că este necesară automat o mașină de tracțiune cu capacitate mare.
Nu este neapărat cazul.
Pentru testarea materialului IEC 60811-501, capacitatea mașinii ar trebui să se bazeze pe proba pregătită, nu pe dimensiunea aparentă a cablului finit.
În funcție de construcția cablului și de procedura aplicabilă, forma probei poate varia. Laboratorul poate lucra cu o piesă de testare pregătită de tip ganteră sau cu o altă formă de probă potrivită construcției și metodei.
Pentru o estimare inițială a dimensiunii mașinii:
unde:
- = forța de tracțiune așteptată, N
- = tensiune de tracțiune așteptată, MPa sau N/mm²
- = arie transversală efectivă originală, mm²
Considerăm un eșantion cu o suprafață efectivă a secțiunii transversale de 20 mm² și o tensiune de tracțiune așteptată de aproximativ 15 MPa:
Aceasta este o estimare de dimensionare a echipamentului, nu un calcul de acceptare.
Dacă un alt exemplar din același material are o suprafață efectivă de 40 mm², forța sa așteptată la aceeași tensiune ar fi aproximativ:
Materialul nu s-a schimbat. Geometria specimenului are.
Acea diferență poate afecta intervalul corespunzător al celulelor de încărcare și configurația mașinii.
Trecerea de la cablu la o probă validă
Calculul forței este util doar dacă proba a fost pregătită corect.
Izolația cablurilor și materialele pentru teacă pot fi îndepărtate din construcțiile curbate, extrudate, înainte de a putea fi pregătită o piesă de testare adecvată. Aceasta creează mai multe oportunități de eroare de măsurare înainte ca proba să ajungă la mașina de tracțiune.
Materialul poate fi zgâriat în timpul îndepărtării. Tăierea poate introduce margini deteriorate. Grosimea poate varia în funcție de exemplar. O piesă de test pregătită poate păstra curbura sau deveni distorsionată.
Măsurarea dimensiunilor contează de asemenea, deoarece informațiile secțiunii transversale alimentează direct rezultatul calculat al tracțiunii.
O celulă de sarcină precisă nu poate corecta o zonă incorectă a probei.
Pregătirea, forma și măsurarea dimensională a probei ar trebui, prin urmare, să urmeze procedura IEC aplicabilă și specificațiile cablurilor/produsului, în loc să urmeze o probă generică de plastică preluată dintr-o altă metodă de testare.
Prinderea, alinierea și alungirea pot schimba rezultatul
Un eșantion pregătit corect poate totuși să producă date slabe dacă este ținut incorect.
Acest lucru este deosebit de relevant pentru PVC moale, compuși flexibili pentru teacă, izolație subțire și materiale foarte extensibile. Prinderile au nevoie de suficientă forță de fixare pentru a preveni mișcarea fără a crea un nou punct de cedare la maxilar.
O prindere insuficientă poate permite probei să alunece. Creșterea presiunii poate opri alunecarea, dar poate deteriora o probă moale și poate muta cedarea pe marginea maxilarului.
Și alinierea contează. Un eșantion care intră în prinderi la un unghi poate experimenta o traiectorie a sarcinii diferită de axa de tracțiune intenționată.
De aceea selecția prinderii trebuie să urmeze forma probei și comportamentul materialului. Suprafața maxilarului, metoda de strângere, geometria prinderii și consistența presiunii de prindere pot influența toate testul.
După ruptură, proba trebuie inspectată, nu doar pe numărul raportat de software.
Unde s-a stricat?
S-a mișcat în mânere?
Există urme severe la maxilar?
Proba era încă aliniată la cedare?
Un rezultat repetabil este util doar atunci când configurația efectuează în mod repetat testul dorit.
Alungirea așteptată afectează și selecția mașinii
Forța este doar o parte a deciziei privind echipamentul.
Considerați două exemplare care se rup sub 500 N. Unul atinge aproximativ 40% alungire, în timp ce celălalt se extinde de câteva ori de mai multe ori lungimea sa originală a ecartamentului.
Pot avea aceeași gamă de forțe, dar nu creează aceeași cerință de deplasare.
Lungimea ecartamentului, separarea inițială a prinderii, alungirea așteptată și deplasarea utilizabilă a mașinii trebuie să funcționeze împreună. O celulă de sarcină cu dimensiunea corectă nu ajută dacă proba ajunge la cursa disponibilă a mașinii înainte ca evenimentul de testare necesar să aibă loc.
De asemenea, trebuie stabilită metoda folosită pentru determinarea alungirii.
Deplasarea capului încrucișat descrie mișcarea mașinii. Elongarea materialului descrie deformarea probei în raport cu lungimea sa originală definită. În funcție de configurația testului, mișcarea mașinii poate include extensia probei împreună cu contribuții din mișcarea prinderii, flexibilitate sau alunecare.
Aceasta nu înseamnă că fiecare test IEC 60811-501 necesită automat același extensometru. Aceasta înseamnă că rezultatul alungirii necesare și abordarea de măsurare trebuie definite înainte ca sistemul să fie configurat.
Forța nu este proprietatea materială
Să presupunem că două exemplare ating ambele 300 N.
Specimenul A are o suprafață transversală originală de 20 mm²:
Specimenul B are o suprafață de 10 mm²:
Celula de sarcină a măsurat aceeași forță, dar tensiunea de tracțiune calculată este foarte diferită.
De aceea, o valoare brută în newtoni nu descrie, de una singură, performanța mecanică a unei izolații de cablu sau a unui compus de teacă.
Proprietățile de tracțiune necesită interpretarea măsurării forței împreună cu geometria probei. Elongarea adaugă o altă măsurătoare:
unde reprezintă lungimea originală de referință și lungimea extinsă relevantă folosită de metodă.
Software-ul poate calcula și raporta aceste valori automat, dar nu poate compensa pregătirea slabă a probelor, dimensiunile incorecte, alunecarea mânerului sau o lungime de referință definită incorect.
Acest lucru contează și atunci când două laboratoare raportează rezultate diferite.
Dacă rezistența la tracțiune este similară, dar alungirea diferă substanțial, merită verificată pregătirea probei, dimensiunile originale, definiția calibrului, condiționarea, comportamentul aderenței și dovezile de alunecare înainte de a concluziona că o mașină este inexactă.
Două mașini calibrate pot produce rezultate diferite atunci când probele nu sunt testate în același mod mecanic.
Înainte și după îmbătrânire
Unele programe pentru materiale de cablu necesită evaluarea proprietăților de tracțiune nu doar în starea originală, ci și după un proces de îmbătrânire definit.
IEC 60811-401 abordează metodele de îmbătrânire termică într-un cuptor cu aer pentru izolarea și învelișirea compușilor.
Un program de testare tipic poate compara:
Probă neîmbătrânită → rezistență la tracțiune + alungire
cu:
Îmbătrânirea specificată → proba îmbătrânită → rezistența la tracțiune + alungirea
Comparația ajută la evidențierea modului în care comportamentul mecanic al materialului se schimbă după expunerea termică necesară.
Nu există o singură temperatură și durată de îmbătrânire care să fie copiată în fiecare program de testare IEC 60811. Cablul aplicabil sau specificația produsului determină condițiile necesare și criteriile de acceptare pentru materialul evaluat.
Această distincție contează atunci când configurezi un laborator. Mașina de tracțiune asigură măsurarea mecanică; Programul complet de testare poate necesita, de asemenea, echipamentele adecvate de îmbătrânire și fluxul de lucru pentru condiționarea probelor.
Cum să alegi capacitatea mașinii
În acest moment, selecția mașinii devine mult mai simplă.
Începe cu forța așteptată a probei, apoi verifică intervalul celulei de sarcină, forma probei, prinderile, alungirea așteptată, cursa disponibilă, metoda necesară de măsurare și volumul zilnic de testare.
Capacitatea cadrului vine după aceste întrebări.
"Forța noastră maximă așteptată este 600 N. Este suficient un aparat de 5 kN?"
Doar din capacitatea cadrelor, 600 N este confortabil sub 5 kN.
Asta nu completează selecția.
Laboratorul ar trebui totuși să verifice că configurația celulei de sarcină aleasă este potrivită pentru intervalul real de lucru, că proba poate fi ținută fără alunecare sau deteriorare a maxilarului și că cursa disponibilă se adaptează la alungirea așteptată.
Aici ITM-LAB RS-8010A și RS-8000 răspund cerințelor diferite.
RS-8010A — aplicații IEC 60811-501 cu forță redusă
The ITM-LAB RS-8010A Servo Control Universal Testing Machine acoperă capacități de la
Pentru multe modele de izolație și teacă de cablu cu forțe reduse, RS-8010A este prima platformă de evaluare.
Sistemul complet poate include:
Configurația exactă ar trebui să urmeze comportamentul așteptat al probei, în loc să trateze IEC 60811-501 ca pe un singur pachet fix de tip machine-and-grip.
RS-8000 — cerințe de laborator cu forțe mai mari sau mai largi
The ITM-LAB RS-8000 Servo Control Tensile Testarea acoperă
RS-8000 devine relevant atunci când programul efectiv de testare intră într-un interval de forță de muncă mult mai mare sau când laboratorul are nevoie de o platformă mai largă pentru aplicații suplimentare de tracțiune cu forță mai mare.
De exemplu, un producător de cabluri poate dori un singur sistem pentru mai multe programe de materiale și componente, în loc de o mașină dedicată exclusiv pentru izolație cu forțe mai mici și probe de teacă. În acest caz, volumul mai larg de muncă al laboratorului poate justifica cadrul cu capacitate mai mare.
Un cablu mare singur nu are.
