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扁型电缆的弯曲测试中若何评估柔韧性？

所属分类：企业新闻颁布功夫：2025-07-12 15:35:28

在扁型电缆的弯曲测试中，评估柔韧性需结合机械机能测试、结构不变性分析和现实工况仿照，沉点关注电缆在反复弯曲或幼半径弯曲时的抗开裂、抗变形能力及电气机能维持性。以下是具体的评估框架：

一、柔韧性的主题影响成分

1. 资料个性

导体资料：

铜导体：延展性好（断裂伸长率≥30%），但屡次弯曲后易产生加工硬化（硬度增长10%-20%），需通过退火处置（如400-500°C保温1幼时）复原柔韧性。
铝导体：延展性较差（断裂伸长率≤15%），弯曲时易断裂，需选取多股绞合结构（如19根0.25mm铝丝绞合）提升柔韧性。
合金导体（如铜包铝）：结合铜的导电性和铝的轻量化，弯曲机能优于纯铝（断裂伸长率≥20%），但成本较高（是纯铝的1.5倍）。

绝缘层资料：

聚氯乙烯（PVC）：硬度高（邵氏硬度80-90A），弯曲半径需≥6倍电缆表径，不然易开裂。
交联聚乙烯（XLPE）：硬度中等（邵氏硬度70-80A），弯曲半径可缩幼至4倍表径，但低温脆性显著（-20°C以下易断裂）。
热塑性弹性体（TPE）：硬度低（邵氏硬度50-60A），弯曲半径可幼至3倍表径，且耐低温性优异（-40°C仍维持柔韧性）。
硅橡胶：硬度极低（邵氏硬度30-40A），弯曲半径可幼至2倍表径，但机械强度低（拉伸强度仅5-10 MPa），需增长补强剂（如白炭黑）。

护套资料：

氯丁橡胶（CR）：耐弯曲委顿性优异（弯曲10万次无裂纹），但成本高（是PVC的2-3倍）。
聚氨酯（TPU）：耐磨性好（DIN磨耗量≤50 mm?），但耐水解性差（湿度85%时寿命缩短50%）。
低烟无卤（LSZH）：柔韧性较差（弯曲半径需≥8倍表径），需增长增塑剂（如DOP）改善，但会降低耐热性（持久使用温度从90°C降至70°C）。

2. 结构设计

导体结构：

正规绞合（如7×0.5mm铜丝）：弯曲半径可缩幼至5倍表径，但绞合间隙易导致部门应力集中。
束绞结构（如19×0.25mm铜丝）：弯曲半径可进一步缩幼至3倍表径，且应力散布更均匀。
单根导体：柔韧性差（弯曲半径需≥10倍表径），仅合用于固定敷设场景。
绞合导体：

绝缘层厚度：

厚度每增长0.1mm，弯曲半径需增大1倍（如绝缘层从0.8mm增至1.0mm，弯曲半径从4倍增至6倍表径）。

护套结构：

单层护套：柔韧性好（弯曲半径可幼至3倍表径），但耐磨性差（需共同表护套使用）。
双层护套（如内层TPE+表层TPU）：两全柔韧性和耐磨性，但成本增长20%-30%。

加强层：

芳纶纤维编织：抗拉强度高（≥2000 MPa），但会降低柔韧性（弯曲半径需增大1.5倍）。
金属屏蔽层（如铜带绕包）：导电性好，但弯曲时易断裂（需节造绕包张力≤5 N/mm）。

3. 造作工艺

挤出工艺：

冷挤工艺：温度≤100°C，资料分子链未充分交联，柔韧性好（弯曲半径可幼至3倍表径），但耐热性差（持久使用温度≤70°C）。
热挤工艺：温度150-200°C，资料分子链交联充分，耐热性优异（持久使用温度≥90°C），但柔韧性降落（弯曲半径需≥5倍表径）。

退火处置：

铜导体退火：400-500°C保温1幼时，硬度降低15%-20%，弯曲机能提升30%-40%。
铝导体退火：300-350°C保温0.5幼时，断裂伸长率提高10%-15%。

绞合张力节造：

绞合张力过大（≥10 N/mm）会导致导体变形，弯曲时易断裂；张力过�。ā�3 N/mm）会导致绞合疏松，影响电气机能。

二、柔韧性测试步骤

1. 静态弯曲测试（IEC 60227-2）

主张：评估电缆在固定弯曲半径下的抗开裂能力，合用于初始设计验证。
尺度：

IEC 60227-2：Polyvinyl chloride insulated cables of rated voltages up to and including 450/750 V – Part 2: Test methods.
GB/T 5023.2：额定电压450/750 V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 – 第2部门：试验步骤.

测试步骤：

样品筹备：

截取长度1.5±0.1m的扁型电缆试样，两端固定于测试夹具。

弯曲前提：

使用弯曲模具（半径为电缆表径的3/4/5/6倍）。
将电缆绕模具弯曲180°，维持1幼时。

了局判定：

表观查抄：用放大镜（≥10倍）观察绝缘层和护套表表，无裂纹、起泡或脱层为合格。
电气机能测试：丈量弯曲后绝缘电阻（≥100 MΩ·km）和耐压强度（≥2.5 kV/1min），无击穿为合格。

案例：

某构筑电缆（PVC护套，表径10mm）在5倍表径弯曲半径下无裂纹，绝缘电阻为120 MΩ·km，通过测试。
某新能源电池电缆（TPE护套，表径8mm）在3倍表径弯曲半径下无裂纹，但绝缘电阻降至80 MΩ·km（未达标），需改用XLPE绝缘。

2. 动态弯曲测试（IEC 60227-2 Annex D）

主张：仿照电缆在反复弯曲（如机械人手臂、电梯电缆）时的耐委顿机能，合用于活动部件场景。
尺度：

IEC 60227-2 Annex D：Test for resistance to repeated bending.
UL 1581：Reference Standard for Electric Wire and Cable – Section 1200: Flexibility Tests.

测试步骤：

样品筹备：

截取长度2±0.1m的扁型电缆试样，一端固定于旋转夹具，另一端悬挂配沉（沉量为电缆自沉的2倍）。

弯曲前提：

使用弯曲半径为电缆表径的5倍的模具。
旋转夹具以30次/分钟的快率往复活动，弯曲角度±90°。

了局判定：

循环次数：达到10万次无裂纹为合格（如机械人电缆要求）。
电气机能测试：每1万次丈量绝缘电阻和耐压强度，无击穿为合格。

案例：

某工业机械人电缆（TPU护套，表径12mm）在5倍表径弯曲半径下实现10万次循环无裂纹，绝缘电阻不变在150 MΩ·km，通过测试。
某电梯电缆（PVC护套，表径15mm）在5倍表径弯曲半径下仅实现5万次循环即出现裂纹，需改用CR护套。

3. 低温弯曲测试（IEC 60811-1-4）

主张：评估电缆在低温环境下的柔韧性，合用于寒冷地域（如北欧、加拿大）或低温设备（如冷库、造冷机组）。
尺度：

IEC 60811-1-4：Insulating and sheathing materials of electric cables – Part 1-4: Methods for general application – Low-temperature test.
GB/T 2951.14：电缆和光缆绝缘和护套资料通用试验步骤 – 第14部门：低温试验.

测试步骤：

样品筹备：

截取长度1±0.05m的扁型电缆试样，两端固定于测试夹具。

低温处置：

将电缆置于低温箱（温度-20/-40/-70°C，凭据资料类型选择）。
保温2幼时使电缆温度均匀。

弯曲前提：

使用弯曲半径为电缆表径的4倍的模具。
将电缆绕模具弯曲180°，维持1分钟。

了局判定：

表观查抄：用放大镜（≥10倍）观察绝缘层和护套表表，无裂纹、起泡或脱层为合格。
复原测试：将电缆移至室温（23±2°C）搁置1幼时，丈量弯曲部门长度变动（≤5%为合格）。

案例：

某冷库电缆（XLPE绝缘+LSZH护套）在-20°C下弯曲无裂纹，复原后长度变动3%，通过测试。
某北极科考电缆（硅橡胶绝缘+TPU护套）在-70°C下弯曲无裂纹，但复原后长度变动8%（未达标），需优化硅橡胶配方。

4. 旋转弯曲测试（IEC 60227-2 Annex E）

主张：仿照电缆在旋转（如风力发电机、旋转折械）时的耐委顿机能，合用于旋转部件场景。
尺度：

IEC 60227-2 Annex E：Test for resistance to twisting.
UL 1581 Section 1230：Torsion Test.

测试步骤：

样品筹备：

截取长度2±0.1m的扁型电缆试样，一端固定于旋转夹具，另一端悬挂配沉（沉量为电缆自沉的2倍）。

旋转前提：

旋转夹具以10次/分钟的快率往复旋转，旋转角度±180°。

了局判定：

循环次数：达到5万次无裂纹为合格（如风力发电机电缆要求）。
电气机能测试：每5000次丈量绝缘电阻和耐压强度，无击穿为合格。

案例：

某风力发电机电缆（CR护套，表径20mm）在旋转5万次后无裂纹，绝缘电阻不变在200 MΩ·km，通过测试。
某旋转折械电缆（PVC护套，表径18mm）在旋转3万次后出现裂纹，需改用TPU护套。

三、柔韧性优化战术

资料改性：

在PVC中增长邻苯二甲酸二辛酯（DOP，10%-15%）降低硬度（邵氏硬度从85A降至70A），提升柔韧性。
在XLPE中增长纳米碳酸钙（2%-5%）提高耐低温性（-40°C弯曲无裂纹）。

结构设计优化：

选取束绞导体（如19×0.25mm铜丝）代替单根导体，弯曲半径缩幼至3倍表径。
增长绝缘层厚度（从0.8mm增至1.0mm）提升耐电压性，但需同步增大弯曲半径（从4倍增至6倍表径）。

工艺节造：

优化挤出温度（如TPE护套挤出温度节造在160-180°C）预防资料分化。
节造绞合张力（如铜导体绞合张力节造在5±1 N/mm）预防导体变形。

四、典型利用案例

利用场景	电缆结构	柔韧性要求	测试了局
工业机械人	铜导体+TPE绝缘+TPU护套+芳纶纤维加强	动态弯曲10万次无裂纹	弯曲半径3倍表径，10万次循环后无裂纹
风力发电机	铝导体+XLPE绝缘+CR护套+铜带屏蔽	旋转弯曲5万次无裂纹	旋转角度±180°，5万次循环后无裂纹
冷库	铜导体+XLPE绝缘+LSZH护套	-20°C弯曲无裂纹	弯曲半径4倍表径，-20°C下无裂纹
新能源汽车电池	镀锡铜导体+硅橡胶绝缘+陶瓷化硅橡胶护套	120°C高温弯曲无裂纹	弯曲半径2倍表径，120°C下维持齐全1幼时

总结

扁型电缆的柔韧性评估需从资料选择、测试步骤和优化战术三方面综合考量：

资料是基础：优先选择柔韧性优异的资料（如机械人用TPU护套，冷库用XLPE绝缘）。
测试需全面：结合静态弯曲（IEC 60227-2）、动态弯曲（IEC 60227-2 Annex D）、低温弯曲（IEC 60811-1-4）和旋转弯曲（IEC 60227-2 Annex E）测试。
尺度需匹配：凭据利用场景选择对应尺度（如工业机械人用UL 1581，风力发电机用IEC 60227-2 Annex E）。
优化需迭代：通过资料改性、结构设计和工艺节造持续提升柔韧性（如某机械人电缆通过增长TPE绝缘厚度使弯曲半径缩幼20%）。

现实利用建议：

研发阶段：沉点测试动态弯曲和低温弯曲，急剧筛选资料。
产品认证：按行业尺度实现齐全测试周期（如动态弯曲需10万次循环）。
关键项目：对活动部件要求高的场景（如机械人、风力发电机），需结合旋转弯曲测试验证耐委顿性。

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