宇航用线缆高温挂重试验方法

邓锐，陈波

（工业和信息化部电子第五研究所，广东　广州　510610）

宇航用线缆高温挂重试验方法

邓锐，陈波

（工业和信息化部电子第五研究所，广东广州510610）

首先，分析了电线电缆在高温挂重试验后的失效形式和失效原因；其次，介绍了电线电缆高温挂重试验平台的搭建方法；然后，通过试验比对,确定了高温箱的选择方法、不影响试验结果的芯棒的粗糙度和去挂重的时间；最后，总结了高温挂重试验的试验规范，对于今后线缆高温挂重试验的开展具有一定的借鉴和指导意义。

电线电缆；高温挂重试验；试验方法

0　引言

宇航用电线电缆是输送电能、传递信息和制造各种电机、电器、仪表和导弹等设备所不可或缺的基础材料，其能够为国家电力产业和通信产业提供基础设施，因而被广泛地应用于我国经济和国防建设中。近年来，随着宇航用电线电缆需求的快速增长，宇航用电线电缆得到了迅速的发展，此发展趋势对线缆的质量提出了更高的要求，同时也对宇航用电线电缆的检测提出了更高的要求。长期以来，宇航用电线电缆高温挂重试验存在检测标准规定得过于简单等问题，因此，本文对宇航用线缆高温挂重试验的方法进行了研究，针对目前线缆高温挂重试验中出现的问题，通过试验比对，得到了一套较详细的线缆高温挂重检测方法。

1　电线电缆高温挂重试验后的失效形式

大量的检测试验表明，电线电缆在高温挂重试验后的失效形式主要有4种，分别为电线电缆受压处绝缘开裂、电线电缆表面损伤、电线电缆绝缘弯曲处脆裂和电线电缆高温挂重试验后进行绝缘耐压试验时被击穿。

电线电缆受压处绝缘开裂又分为线缆绝缘受压处有小块缺口、线缆绝缘受压处有折痕、线缆绝缘受压处撕裂和线缆绝缘受压处有狭长缺口几种类型，如图1所示。通过分析发现，电线电缆受压处绝缘开裂的原因主要有：芯棒表面的粗糙度达不到要求、表面存在较多和较大的毛刺、线缆绝缘在高温老化试验过程中承受极限高温时处于软化的状态和毛刺与芯棒不规则地划痕划伤电线绝缘；芯棒同轴度不够，在某处存在半径较小的现象，从而导致线缆处于更严酷的试验条件下，进行了 “过应力试验”；在试验过程中去挂重的时间太晚，且芯棒太粗糙，线缆在恢复过程中受力撕裂，导致导体裸露。

图1　电线电缆受压处绝缘开裂的失效现象

电线电缆表面损伤又分为电线电缆绝缘表面有规则的划痕和电线电缆绝缘表面有凹坑两种类型，如图2所示。通过分析发现，电线电缆表面受损的原因主要有：在线缆高温挂重试验前的准备工作（例如：剥线）中，或者在线缆的搬运及挂重过程中，线缆被尖锐物品划伤，试验后划痕扩大、裂开；线缆材料本身含有杂质，在材料成型时杂质附着在电线绝缘上，有部分杂质颗粒较大，容易在外部目检的检验项目中发现，有些微小杂质不明显，通过高温挂重试验后会暴露；线缆在运输过程中或在试验的准备阶段中，有沙粒或灰尘残留在电线的绝缘表面上，经过高温试验后暴露缺陷。

图2　电线电缆表面损伤的失效现象

2　电线电缆高温挂重试验平台的搭建

搭建电线电缆高温挂重试验平台的具体步骤如下所述。

2.1高温箱的选择

高温试验箱是进行宇航用电线电缆高温挂重试验的主要仪器设备，现有的高温试验箱按照鼓风方式可分为立式鼓风高温箱、卧式鼓风高温箱和无鼓风高温箱3种类型，其中，立式鼓风高温箱的风机在高温箱的正上方，风机较小，风叶不大；卧式鼓风高温箱的风机在高温箱的侧面，风机较大，风叶较大，风力较强劲；无鼓风高温箱一般应用于温度不高的使用环境中，内箱体采用昂贵的材料，用于热辐射导热。

2.2试验对象的选择

本文的研究成果适用于所有型号规格的宇航用电线电缆高温挂重试验。

2.3辅助材料设计加工

a）试验用金属芯棒的设计

金属芯棒的表面粗糙度的选择：表面粗糙度一般可用Ra表示，常用的金属芯棒的表面粗糙度可按加工精度分为Ra100 μm、Ra50 μm、Ra25 μm、Ra12.5 μm、Ra6.3 μm、Ra3.2 μm、Ra1.6 μm、Ra0.8 μm、Ra0.4 μm等几个等级，本文加工了Ra12.5 μm、Ra6.3 μm、Ra3.2 μm、Ra1.6 μm、Ra0.8 μm 4个等级的金属芯棒。

b）试验挂重用砝码的设计加工

本文加工了重量为0.057～1.81 kg的各种标准规定的标准化重量砝码，可基本满足各类型电线电缆高温挂重试验的检测需求。

c）试验用标准化支撑架的设计

试验用支撑架的设计如图3-4所示。

图3　卧式高温箱用支撑架设计图

图4　卧式高温箱用支撑架三维图

3　高温试验箱内箱设计分析及电线电缆比对试验

3.1立式高温箱与卧式高温箱的箱内实测数据与模拟结果对比

为了比对两种使用不同鼓风方式的高温箱在各个温度点的均匀度，本文测量了两个高温箱内的不同区域在100℃、150℃、200℃、250℃、300℃等几个温度点的实测温度值。实测值证明，温度在200℃以下时，两种高温箱都可以满足要求；当温度超过200℃时，卧式高温试验箱可以满足均匀度的要求，立式高温箱无法满足要求。

3.2使用不同粗糙度的金属芯棒进行比对试验

本文使用粗糙度等级为Ra12.5 μm、Ra6.3 μm、Ra3.2 μm、Ra1.6 μm、Ra0.8 μm的金属芯棒进行对比试验，每个粗糙度等级的芯棒选用同一型号的180根电线进行比对试验，试验结果如表1所示。

表1　不同粗糙度等级比对试验结果

通过试验验证发现，当挂重试验棒的表面粗糙度达到0.8 μm时，基本不会损伤样品。因此，界定不影响本试验的结果的试棒表面粗糙度的大小为Ra0.8 μm。

3.3使用不同去挂重时间的比对试验

本文按照标准要求，按照不同的去挂重时间进行比对试验，试验结果如表2所示。

表2　不同去挂重时间比对试验结果

通过试验验证发现，在开箱门后25～30 min时，温箱温度降到100～120℃，此时去挂重最好，基本不会影响试验结果。

4　高温挂重试验试验规范总结

本规范应用于电线电缆高温挂重试验，适用于线缆高温老化试验和交联程度验证试验。

4.1设备的选择

a）高温试验箱的选择：高温箱温度量程应满足要求，温箱内各区域温度偏差不高于±2℃。试验温度高于210℃时，使用卧式高温试验箱；试验时电线挂重较轻（低于0.113 kg）且温度上限要求不高于200℃时，使用立式高温试验箱；如果试验挂重较轻但试验温度超过200℃，则使用卧式高温箱同时调整侧面鼓风速度，不使用无鼓风高温试验箱进行此试验。

b）辅助材料的选择：按照温箱内箱的实际尺寸加工标准形状的支撑架，按照标准要求选择标准金属芯棒与挂重砝码。

c）高温试验箱、耐压仪必须计量合格并且在计量有效期内。

4.2试验准备

a）如果试验样品为电线，则检查样品无损伤后进行表面清洁处理；如果试验样品为电缆，则首先进行电缆的护套剥离，然后使用显微镜仔细检查，确保样品进行高温试验前无人为划伤后，再进行清洁处理。

b）配备一套标准的挂重砝码，以便于试验时按照线缆规范标准选择合适的挂重。

c）选择表面粗糙度为Ra0.8 μm的金属芯棒，如果没有Ra0.8 μm的金属芯棒或者Ra0.8 μm的芯棒出现了划痕、老化等现象，则贴一块光滑氟塑料薄膜在金属芯棒上，以防止芯棒对样品的高温创伤。4.3试验过程

a）样品按照规定在支撑架上挂好，预热高温试验箱到规定温度。

b）高温试验箱达到规定温度后开箱，把试样放入高温试验箱内，按照标准规定保持相应的时间。

c）达到规定时间后，半开箱门冷却25～30 min，箱内温度在100℃左右时去挂重，使样品在无张力的情况下冷却至室温。

d）在室温下，将试样一端固定在试棒上，另一端挂重，试棒的直径与所挂重量与挂重质量一致，转动试棒，使试样全部卷绕在试棒上，然后反向卷绕，如此称为一次卷绕，共卷绕2次，卷绕时电线间应紧密接触，取下试样检查绝缘表面，应无开裂。

e）将卷绕的试样按规定进行电压检查，加压时间参照产品标准规定。

5　结束语

电缆电线高温挂重试验是检测电线电缆耐高温性能的重要考核项目，但是，现有的试验标准却存在对此试验操作规定地过于简单的问题。因此，本文对宇航用线缆高温挂重试验方法进行了研究，针对目前线缆高温挂重试验中出现的问题，通过试验比对，得到了一套较详细的线缆高温挂重检测方法，具有较强的借鉴价值。

[1]机械工业部上海电缆研究所.航空电线电缆试验方法电压试验：GJB 17.2-84[S].

[2]机械工业部标准化研究所.航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆通用规范：GJB 733A-2000[S].

[3]机械工业部标准化研究所.航空航天用镀银铜导体聚四氟乙烯-四氧乙烯共聚物绝缘轻型电线电缆详细规范：GJB 773A/23-2000[S].

[4]STEPHEN Schoppe，GLENN Robertson.Evolving counterfeit component threats and industry mitigation efforts[EB/ OL].[2016-03-28].http：//sildegur.com/doc/1256565/ counter-feits-inspection.

[5]HENRY Livingston.Avoiding counterfeit electronic components-part 2 observations from recent counterfeit detection experiences[EB/OL].[2016-03-28].http：//www. docin.com/P-1502141768.html.

High Temperature Hanging Weight Test Method of Aerospace Wire and Cable

DENG Rui，CHEN Bo
（CEPREI，Guangzhou 510610，China）

Firstly，the failure modes and failure causes of wire and cable after high temperature hanging weight test are analyzed.Secondly，the construction method of high temperature hanging weight test platform of wire and cable is introduced.Thirdly，through test comparison，the selection method of high temperature box，the roughness of mandrel which doesn't affect the test results and the time of hanging weight are determined.Finally，the specifications of high temperature hanging weight test are summarized，which has a certain reference and guiding significance for the development of high temperature hanging weight test of wire and cable.

wire and cable；high temperature hanging weight test；test method

TM 246+.9;TB 24

A

1672-5468（2016）04-0001-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-01-29

邓锐 （1986-），男，江西赣州人，工业和信息化部电子第五研究所元器件检测中心助理工程师，从事元器件可靠性检测研究工作。