陳 霞

（揚(yáng)州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，江蘇 揚(yáng)州 225111）

1 前言

塑料軟電纜和軟電線（以下簡(jiǎn)稱軟線）作為經(jīng)常移動(dòng)和彎曲使用的產(chǎn)品，要求其能夠承受經(jīng)常性的彎曲、扭轉(zhuǎn)、延伸、剪切等機(jī)械應(yīng)力。曲撓試驗(yàn)就是在模擬電纜實(shí)際使用情況的條件下（施加電流及負(fù)重），進(jìn)行多次彎曲、伸展來(lái)考核電纜的柔軟性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否符合產(chǎn)品長(zhǎng)期使用要求的試驗(yàn)項(xiàng)目。近年國(guó)家質(zhì)檢總局公布的電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量全國(guó)聯(lián)動(dòng)監(jiān)督抽查結(jié)果顯示，2012年軟電纜曲撓試驗(yàn)不合格批次占該不合格總批次的24.0%，而2013年則占到35.7%；另一方面，從該所日常檢驗(yàn)情況來(lái)看，也還有廠家對(duì)曲撓試驗(yàn)項(xiàng)目的要求和自身質(zhì)量狀況不甚了解。這一狀況應(yīng)該引起足夠的重視。筆者認(rèn)為有必要進(jìn)行以下兩方面的總結(jié)、思考和探討：

（1）曲撓試驗(yàn)都有哪些要求，怎樣的試驗(yàn)和評(píng)定才是正確規(guī)范有效的，避免誤判，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)；

（2）不合格是什么原因造成的，幫助相關(guān)企業(yè)改進(jìn)制造工藝、提高技術(shù)和管理水平，避免缺陷產(chǎn)生，防患于未然。

2 曲撓試驗(yàn)要求

2.1 適用范圍

線芯標(biāo)稱截面積不超過(guò)2.5mm2的多芯塑料絕緣和護(hù)套軟電線和軟電纜，[1]注意所有單芯電纜和銅皮軟線不進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。

2.2 曲撓試驗(yàn)裝置

曲撓試驗(yàn)裝置如圖1所示，包括裝有驅(qū)動(dòng)裝置的小車和對(duì)軟線試樣進(jìn)行試驗(yàn)用的四個(gè)滑輪，滑輪A、B裝于小車上，直徑相等，另外兩個(gè)滑輪安裝于設(shè)備兩端，直徑可以與滑輪A、B不等，四個(gè)滑輪的安裝使試樣呈水平狀態(tài)[2]。

圖1 曲撓試驗(yàn)設(shè)備

2.3 試驗(yàn)過(guò)程要求

2.3.1 曲撓試驗(yàn)

（1）根據(jù)試樣型號(hào)、線芯數(shù)、線芯截面按標(biāo)準(zhǔn)要求確定滑輪A、B的直徑、負(fù)荷質(zhì)量、試樣試驗(yàn)電流及試驗(yàn)電壓。

（2）取試樣約5m長(zhǎng)，按圖1所示裝在小車滑輪上并拉緊，調(diào)整滑輪位置，使A、B滑輪軸心連線與軌道夾角成45°，并使裝在滑輪之間的三段電纜均呈水平狀態(tài)。

（3）調(diào)整限位夾頭，使一端限位裝置靠在支架上時(shí)，另一端限位裝置距離支架的距離不超過(guò)5cm。

（4）在試樣兩端加上負(fù)荷即選定質(zhì)量的重錘，注意負(fù)荷包括砝碼和掛鉤的總質(zhì)量。

（5）在試樣的每根導(dǎo)體上施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的負(fù)載電流。

（6）給試樣的導(dǎo)體施加電壓。

（7）將計(jì)數(shù)器往復(fù)次數(shù)設(shè)置為15000次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)曲撓試驗(yàn)裝置，小車以約0.33m/s的恒速在大于1米的距離之間做往返運(yùn)動(dòng)，使試件往復(fù)彎曲拉伸。

2.3.2 曲撓后耐電壓試驗(yàn)

塑料軟線按GB/T 5023.1－2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定曲撓試驗(yàn)后所有試樣進(jìn)行成品電纜電壓試驗(yàn)，即保留護(hù)套，電壓應(yīng)依次施加在每根導(dǎo)體對(duì)連接在一起的所有其他導(dǎo)體和金屬層（若有）或水之間，然后電壓再施加在所有連接在一起的導(dǎo)體和金屬層或水之間。

2.4 曲撓試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定

（1）在試驗(yàn)期間經(jīng)15000次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即30000次單程運(yùn)動(dòng)應(yīng)既不發(fā)生電流短路，也不發(fā)生導(dǎo)體之間的短路。

（2）曲撓試驗(yàn)后電壓試驗(yàn)，結(jié)果不應(yīng)發(fā)生擊穿。

上述兩項(xiàng)試驗(yàn)均通過(guò)，結(jié)果評(píng)定為合格，反之不合格[3]。

3 不合格原因分析

3.1 導(dǎo)體自身因素

遇到導(dǎo)體短路，較大可能為導(dǎo)體單絲質(zhì)量不合格，即銅絲較硬，伸長(zhǎng)率太小。導(dǎo)體的柔軟性差，可以按照電工軟圓銅線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)驗(yàn)證。若導(dǎo)體金屬成分不純，或退火操作不當(dāng)，造成使晶粒粗大，都會(huì)引起導(dǎo)體過(guò)硬，塑性差，易斷。在退火操作中，如果退火前的變形不合適，過(guò)小或過(guò)大，當(dāng)退火達(dá)到一定程度后，退火溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等環(huán)節(jié)，都會(huì)引起些后果。

3.2 超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)因素

導(dǎo)體短路排除了單線質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)從線芯結(jié)構(gòu)方面入手，是否為單線直徑、節(jié)徑比及緊壓系數(shù)不合理造成的。

對(duì)平行線束來(lái)說(shuō)，彎曲的時(shí)候線束軸線上側(cè)受拉伸，而下側(cè)受壓縮。受到拉伸的會(huì)伸長(zhǎng)或壓入線束中，而受到壓縮的則會(huì)彎曲。二者都要克服變形阻力，使線束彎曲困難，故柔軟性差。當(dāng)線束回復(fù)到原來(lái)位置時(shí)，上層有可能由于拉伸產(chǎn)生塑性變形而隆起；下層可能不能完全被拉直，使線束外形發(fā)生變化。

而絞線每根單線不是位于與軸線平行的固定位置上，而是呈螺旋狀繞在絞線軸上，在彎曲的時(shí)候，每根單線同時(shí)受拉伸和壓縮，壓縮的部分將向拉伸部分移動(dòng)，且完全能補(bǔ)償。當(dāng)絞線恢復(fù)到原來(lái)位置時(shí)，單線同時(shí)恢復(fù)到原來(lái)位置，不會(huì)像平行線束那樣發(fā)生隆起或彎曲。絞線的單線根數(shù)越多，節(jié)距越小，線的柔軟性就越好。但當(dāng)節(jié)徑比接近極限節(jié)徑比、緊壓系數(shù)過(guò)大時(shí)，絞線的柔軟性反而會(huì)急劇下降。

同一標(biāo)稱截面積的絞合導(dǎo)體，單線根數(shù)越少，直徑越粗，若超過(guò)符合標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于最大單線直徑要求，則導(dǎo)體的柔軟性就差，試驗(yàn)過(guò)程中易斷。一般情況下，軟線線芯都采用絞合的導(dǎo)體，柔軟性好，穩(wěn)定性高，也有部分廠家因?yàn)樵牧宪泩A銅線的電阻率過(guò)高，絞合可能會(huì)引起軟線的導(dǎo)體電阻不合格，或者為了節(jié)省材料，降低成本，導(dǎo)體不絞合，或絞合節(jié)距過(guò)大，故柔軟性變差，穩(wěn)定性降低，曲撓試驗(yàn)中線束外形連續(xù)重復(fù)地變化，導(dǎo)致松股、單線的斷裂。還有些廠家由于生產(chǎn)工藝的問(wèn)題，導(dǎo)體絞合節(jié)距過(guò)小，絞線的柔軟性也受到影響，單線之間因缺乏足夠彎曲自由度，彎曲時(shí)位于中心線上部導(dǎo)單線被拉伸而下部的單線被壓縮而可能凸出，試驗(yàn)中反復(fù)彎曲從而引起導(dǎo)線破壞。單線破壞之處便成了整個(gè)試驗(yàn)軟線的薄弱環(huán)節(jié)，在試驗(yàn)過(guò)程中此處的導(dǎo)體單線逐根斷裂，直至最終形成電流短路。

3.3 絕緣料與護(hù)套料因素

這類不合格往往表現(xiàn)為絕緣和護(hù)套的破損引起的導(dǎo)體與滑輪間的短路或者導(dǎo)體之間的短路。而引起這類不合格的最主要的原因就是絕緣料、護(hù)套料抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的不合格。

有些工廠因缺少試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)PVC電纜料的進(jìn)貨驗(yàn)收采取驗(yàn)證，即不進(jìn)行檢驗(yàn)，僅憑供應(yīng)商隨貨提供的試驗(yàn)報(bào)告或質(zhì)保書來(lái)認(rèn)定PVC電纜料的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但實(shí)際提供的PVC電纜料的實(shí)物質(zhì)量是否真的合格，供應(yīng)商誠(chéng)信是否存在以及經(jīng)營(yíng)和技術(shù)上的原因，又是另一回事了。

另一方面，電線電纜3C認(rèn)證實(shí)施規(guī)則規(guī)定，生產(chǎn)廠應(yīng)三個(gè)月進(jìn)行一次絕緣和護(hù)套老化前抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的試驗(yàn)。一些工廠并沒(méi)有照此進(jìn)行或很少進(jìn)行。即使照此進(jìn)行了，筆者認(rèn)為抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率檢驗(yàn)三個(gè)月進(jìn)行一次的周期也顯得太長(zhǎng)了，不能確保每批產(chǎn)品都合格。

故聚氯乙烯絕緣電線電纜生產(chǎn)廠都應(yīng)配備拉力機(jī)，提高對(duì)PVC電纜料和成品電線電纜進(jìn)行抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率試驗(yàn)頻次的要求，當(dāng)然前提是拉力試驗(yàn)機(jī)必須檢定合格?？箯垙?qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率合格也是線纜曲撓試驗(yàn)合格的前提。

3.4 填充物因素

軟線的內(nèi)襯層一般來(lái)說(shuō)包括填充材料和繞包帶。填充材料用來(lái)填充絕緣間的間隙，使電纜圓整，而繞包帶則起到使之固定、緊密和穩(wěn)定的作用。若無(wú)內(nèi)襯層，絕緣與護(hù)套之間直接接觸，加之成纜非圓形，則加劇了絕緣和銅絲的磨損，絕緣易破、銅絲易斷；若填充不滿，成纜橢圓度超出允許范圍，不圓整，亦同理。

3.5 絕緣結(jié)構(gòu)因素

擠包的時(shí)候偏芯，使得絕緣的最薄厚度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，或者絕緣平均不達(dá)標(biāo)，曲撓試驗(yàn)過(guò)程中絕緣易破，從而造成短路或者斷路。即使15000次往復(fù)試驗(yàn)?zāi)苓^(guò)，接下來(lái)2.0kV耐壓試驗(yàn)也可能會(huì)因絕緣太薄，失去絕緣性能而被擊穿。

3.6 外部因素

絕緣線芯損傷，絕緣線芯下盤后運(yùn)輸和存放的撞傷；絕緣線芯線盤在成纜過(guò)程中套圈勒傷線芯；成纜時(shí)，操作不當(dāng)而扭傷等都是曲撓試驗(yàn)過(guò)程中絕緣破損，從而導(dǎo)致短路或斷路的因素。

3.7 其它工藝因素

單線在拉制時(shí)松亂、排線不好、壓線跨越，造成線芯掙斷。單線本身材質(zhì)有裂紋，機(jī)械性能不好脆斷。絞線時(shí)，放線張力過(guò)大，導(dǎo)線被拉斷，或者放線盤安裝位置不當(dāng)，軸向晃動(dòng)，造成斷線。壓線模?？字芯€芯松動(dòng)，造成絞線中單線背股、松股。絕緣和護(hù)套表面不光滑圓整、正常眼力可見(jiàn)雜物、氣泡、氣孔和顯著顆粒，這些缺陷處易成為曲撓試驗(yàn)中的薄弱點(diǎn)。擠包的時(shí)候溫度過(guò)高，絕緣材質(zhì)變脆，試驗(yàn)過(guò)程中易破損。為提高繞包層的緊密程度和繞包層的穩(wěn)定性、尤其電纜彎曲時(shí)的穩(wěn)定性，繞包張力應(yīng)在電纜和繞包帶能承受的情況下盡可能大，但如若過(guò)大，電纜彎曲性能就差。

4 不合格案例

4.1 產(chǎn)品型號(hào)

60227IEC(53)RVV 300/500V 2×0.75

4.2 試驗(yàn)環(huán)境

（20～23）℃、RH（53～61）%

4.3 試驗(yàn)設(shè)備

小車行程：1005mm、小車滑動(dòng)速度：0.33m/s、重錘質(zhì)量：1002g、滑輪直徑：81mm、小車往返次數(shù)無(wú)誤差、試驗(yàn)電流相對(duì)誤差：A相1.2%，B相1.3%，C相1.4%、斷線并自動(dòng)停機(jī)、短路并鳴鐘報(bào)警自動(dòng)停機(jī)、與滑輪短路鳴鐘報(bào)警自動(dòng)停機(jī)

4.4 試驗(yàn)結(jié)果

三次試驗(yàn)結(jié)果分別為：5189次短路、3883次絕緣線芯之間短路、5036次軟線與滑輪之間短路。

4.5 不合格分析

從試驗(yàn)不合格后該軟線的外觀來(lái)看，紅色絕緣線芯的絕緣出現(xiàn)多處破損，銅絲外露，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，同時(shí)還出現(xiàn)了絕緣未破壞，而導(dǎo)體單線刺破并穿出絕緣的現(xiàn)象。第三次試驗(yàn)導(dǎo)體單線甚至已刺穿護(hù)套與滑輪之間發(fā)生了短路。

從該軟線其它項(xiàng)目檢驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，導(dǎo)體單線直徑0.25mm，而標(biāo)準(zhǔn)要求僅為0.21mm；紅色線芯絕緣老化前后抗張強(qiáng)度均不合格，分別為8.6N/mm2和8.8N/mm2，而標(biāo)準(zhǔn)要求為10.0 N/mm2；護(hù)套抗張強(qiáng)度為10.68.6N/mm2，雖合格，但也接近臨界值。

剖開(kāi)紅色線芯絕緣，導(dǎo)體未絞合，單線呈平行狀，故穩(wěn)定性差；加之導(dǎo)體單線直徑大，影響了導(dǎo)體的柔軟性，試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)導(dǎo)體斷裂。而絕緣抗張強(qiáng)度不合格，又是絕緣破損或者被斷裂導(dǎo)體單線刺破的直接原因。試驗(yàn)過(guò)程中，導(dǎo)體和絕緣的破壞同時(shí)存在，同時(shí)又相輔相成，相互促進(jìn)。如若某一處導(dǎo)體單線的全部斷裂首先發(fā)生，則試驗(yàn)結(jié)果就是電流的短路；若斷裂的單線刺破絕緣，加之護(hù)套抗張強(qiáng)度也接近不合格，單線緊接著又刺出護(hù)套之外，這時(shí)發(fā)生的不合格就是導(dǎo)體與滑輪之間的短路；最后一種情況，就是紅色和黑色線芯由于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，同一處同時(shí)出現(xiàn)導(dǎo)體單線斷裂，刺破絕緣的情況，那么勢(shì)必形成絕緣線芯之間的短路。這就是三次試驗(yàn)呈現(xiàn)出不同不合格結(jié)果的原因。

[1]GB/T 5023.2-2008額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第2部分：試驗(yàn)方法[S].2008.

[2]JB/T 4278.3-2011橡皮塑料電線電纜試驗(yàn)儀器設(shè)備檢定方法 第3部分：曲撓試驗(yàn)裝置[S].2011.

[3]JB/T 10696.2-2007 電線電纜機(jī)械和理化性能試驗(yàn)方法 第2部分 軟電線和軟電纜曲撓試驗(yàn)[S].2007.