材料耐热耐燃试验-王瑞锋

非金属材料试验培训中国质量认证中心材料与零部件部王瑞锋简介主题—非金属材料耐热、耐燃和电性能培训内容—8个相关标准介绍联系—材料试验与整机检测的关系引申—材料标准新趋势培训试验项目清单第一课：非正常热球压试验第二课：灼热丝类试验（GWTGWFIGWIT）第三课：50W水平和垂直燃烧试验第四课：500W燃烧试验第五课：针焰试验第六课：PTI/CTI第一课：非正常热球压试验本试验是测试非金属材料耐热性的方法之一现行试验标准：GB/T5169.21-2006（IEC60695-10-2：2003，IDT）下一版试验标准：GB/T5169.21—201X（IEC60695-10-2：2014，IDT）第一课：非正常热球压试验原理：非金属材料在高温状态下或温度急骤变化时（即在热的作用下）会熔融或逐渐变软利用此特点，人为模拟非正常热环境在此环境中，对被测试样施加标准压力模拟的非正常热环境温度越高，材料表面形成的压痕越大。以环境温度和形成的压痕大小来衡量非金属材料的耐热性能第一课：非正常热球压试验球压试验涉及装置和作用：烘箱—模拟非正常热环境温度记录仪—监测模拟的非正常热环境温度烧杯和显微镜—处理样品和读取压痕大小球压试验装置—在非正常热环境中，模拟挤压试样第一课：非正常热球压试验烘箱要求烘箱应该是单室的空气温度分布符合GB/T11026.4《确定电气绝缘材料耐燃性的导则第四部分：老化烘箱、单室烘箱》（IEC60216-4-1，IDT）第一课：非正常热球压试验温度记录仪不仅监测烘箱内的空气温度，更重要的作用在于监测烘箱内的球压装置的温度，只有当球压试验装置达到了试验温度时，才可以开始试验第一课：非正常热球压试验1试样2压力球（直径5mm）3砝码4试样支座2和3构成负载装置，提供20N压力（共重约2.04kg）第一课：非正常热球压试验负载装置：由一个装在砝码系统中的直径为5mm的压力球构成，砝码系统可施加一个等于20N±0.2N负载（包括压力球的质量）的向下的作用力试验样品支座：一般为一个100mm高的实心钢圆柱体，以保证有足够大的质量防止在烘箱内放置和取出试验样品时，出现试验装置的试验温度明显降低的情况；以保证有足够的强度支持负载装置。样品支座有一个50mm直径的平滑安装表面，以便放置样品。支座中应安装电热偶，以便观察温度。一般是在试验样品支座的中心，安装表面下方约3mm处打一小孔，供插入此电热偶使用第一课：非正常热球压试验第一课：非正常热球压试验光学测试装置：测量装置应有10-20倍的光学放大倍率，并与经过校准的网络或十字叉丝线的测量台一起使用，可以附加照明装置照亮实施过压力球的表面，以便清晰地观察第一课：非正常热球压试验获得样品材料预处理球压试验步骤1.将负载装置放入烘箱2.使用多点温度记录仪检测烘箱内的温度是否平均、稳定，在烘箱内部布置热电偶测温点（试验样品支座、负载装置的中心位置、距离负载装置上方约50mm处）3.将烘箱关好，开启电源开关，设定试验温度，在这个试验温度下应保持24h或达到热平衡为止，取其先出现着，烘箱内部温度波动控制在-2度到+2度。此时，立即将经过预处理的试验样品水平放在支座表面约中心的位置，轻轻的将压力球放在试验样品约中心位置（注意防护），要确保试验期间压力球除了向下移动之外不存在其他情况。为确保烘箱和试验样品支座的温度不明显下降，放置试样样品时应在可行的最短时间内完成。第一课：非正常热球压试验4.压力球置于试样上持续60min+2min，待时间到，立即打开烘箱门将试验样品上的压力球移开，取出试验样品并在10s内将其放入水温为20℃±5℃的容器里。保持6min±2min的时间，然后从水中取出试验样品并去除所有水分。5.试验样品在3min内，使用光学测量装置测量压痕直径，即因压力球而产生的压痕的横跨最大尺寸d（mm），保留一位小数。第一课：非正常热球压试验观察和处理GB/T5169.21要求尺寸d不超过2.0mm尺寸d是因压力球而产生的压痕的横跨最大尺寸第一课：非正常热球压试验读数第一课：非正常热球压试验第一课：非正常热球压试验材料试验与整机检测的关系GB4706.1(IEC60335-1,IDT)对非金属部件的耐热要求的原因/适用性分析附录O.1（资料性附录）第30.1章试验的选择和程序第一课：非正常热球压试验第二课：GWT/GWFI/GWIT“灼热丝类”试验涉及的标准：GB/T5169.10-2006规定了通用试验程序和试验装置；GB/T5169.11-2006规定了着火危险试验中施加于成品的灼热丝可燃性试验方法(在本文描述中缩写为GWT)；GB/T5169.12-2013规定了测量材料的灼热丝可燃性指数（GWFI）的试验方法；GB/T5169.13-2013规定了测量材料的灼热丝起燃温度（GWIT）的试验方法。第二课：GWT/GWFI/GWITGB/T5169.10-2006全称为电工电子产品着火危险试验第10部分：灼热丝/热丝基本试验方法灼热丝装置和通用试验方法（IEC60695-2-10：2000，IDT）本部分详述了用灼热丝装置和通用试验程序模拟热源（如灼热元件或过载电阻）短期内产生热应力的效应，即通过模拟技术进行着火危险评定。下一版试验标准：GB/T5169.10—201X（IEC60695-2-10：2013，IDT）第二课：GWT/GWFI/GWIT原因/原理：故障情况下的非金属零部件起燃或火焰蔓延对安全影响较大如何检验非金属材料的耐燃性能——评定非金属材料是否能被点燃或被点燃后是否会使火焰蔓延？人为模拟非正常的加热源使模拟的加热源与非金属材料接触，在规定的时间内观察材料的燃烧情况和是否会引起火焰蔓延模拟的加热源温度越高，材料耐燃性能会越不好。利用加热源温度、火焰熄灭时间和是否引起铺底层起燃来评估非金属材料耐燃情况第二课：GWT/GWFI/GWIT试验涉及装置和作用：灼热丝加热系统—模拟非正常加热源温度测量系统—监测灼热丝温度计时器—监测ta、ti、te、tR、tE千分尺—监测灼热丝环顶部尺寸变化试验箱—提供封闭的环境，试验中禁止空气流通照度计—为观察燃烧产生火焰情况，光照度低于20lx铺底层—评估是否会引起火焰蔓延第二课：GWT/GWFI/GWIT灼热丝加热系统灼热丝是用标称直径为4mm含镍80%铬20%的丝弯曲制成利用一个简单电路加热灼热丝。通过调节电流值来改变灼热丝温度其没有维持温度的反馈装置或者电路第二课：GWT/GWFI/GWIT试验电路第二课：GWT/GWFI/GWIT拆卸下的报废的灼热丝第二课：GWT/GWFI/GWIT为了测量灼热丝顶部温度，生产商会根据标准要求在灼热丝头部后面打孔，下图为观看特意放大了开孔第二课：GWT/GWFI/GWIT灼热丝头部放大图Z1灼热丝2热电偶第二课：GWT/GWFI/GWIT热电偶插入灼热丝示意图第二课：GWT/GWFI/GWIT安装到设备上——灼热丝上方俯视图第二课：GWT/GWFI/GWIT第二课：GWT/GWFI/GWIT第二课：GWT/GWFI/GWIT温度测量系统通过热电偶连接灼热丝，监测灼热丝顶端温度此系统与灼热丝加热系统独立第二课：GWT/GWFI/GWIT温度测量系统的周期性校验：可将一张纯度至少为99.8％，面积约2mm2和厚度约0.06mm的银箔放置在灼热丝顶部的上表面来完成灼热丝温度的单点校验。灼热丝的起始温度应设定为略低于银箔熔融点，并使其达到稳定。然后以低加热速率对灼热丝进行加热，以便熔融点能准确的观察到。当银箔开始熔化时，温度计应该显示960℃±10℃。确认程序完成后，应立即趁热清除灼热丝上的所有银残余物，以减少其熔成合金的可能性。如有争议，都应采用银箔校验法。第二课：GWT/GWFI/GWIT新版附录C提供了一个通过确定加热电流与灼热丝温度之间的关系来完成灼热丝温度测量系统单点校验的指南。为了便于设定试验温度，最好在校验得出每个温度对应的电流后，立即绘制参考曲线。每次验证电流-温度曲线一致性，都应使用该参考曲线。当这个关系变化超过2％时，装置的部分部件建议更换。此时，应对试验装置应进行校验并重新校准。第二课：GWT/GWFI/GWIT第二课：GWT/GWFI/GWIT计时器—监测ta、ti、te、tR、tEta：灼热丝施加时间——30sti：从施加灼热丝开始至试样或试样下方的铺底层起燃的持续时间te：从施加灼热丝开始至火焰熄灭的持续时间tR：灼热丝顶部移开试样后，试样的有焰和/或无焰燃烧的最长持续时间tE：在施加灼热丝期间及其后的5s内，有焰和/或灼热燃烧的最长持续时间.10和.11对应新版缩写tA、ti、tE第二课：GWT/GWFI/GWIT千分尺每批次试验之前，必须通过测量和记录图1和放大图Z所示的尺寸“A”来检查灼热丝顶部。该尺寸应与随后的试验相比较，当该尺寸减少到最初读数的90%时就应替换灼热丝第二课：GWT/GWFI/GWIT试验箱/光照度试验箱应在无空气流通的条件下运行，其容积还应满足以下条件：——试验期间氧气损耗不会明显影响试验结果；且——试样可安装在距离试验箱各表面至少100mm处。注1：容积至少为0.5m3的试验箱被认为足够。在试验位置内，试样受光（不算灼热丝的）不超过20lx。该数据由照度计在试样的位置，面对试验箱后部测得。注2：使用深色背景材料可有助于光度值不超过20lx。每次试验之后，应将含有试样分解物的空气安全排出箱外。第二课：GWT/GWFI/GWIT第二课：GWT/GWFI/GWIT铺底层为了评定可能发生的燃烧蔓延（例如从试样上落下的燃烧或灼热颗粒引起的燃烧蔓延），在试样下边放置一块规定的铺底层。除非另有规定，在一块木板（平滑且最小厚度为10mm）的上表面紧裹一层包装绢纸，置于灼热丝施加到试样的作用点下方200mm±5mm处。包装绢纸（按ISO4046-4的4.215）的规定）是一种柔软而强韧的轻质包装纸，单位面积质量为12g/m2~30g/m2。第二课：GWT/GWFI/GWIT状态调节试验前，应将木板和包装绢纸在温度15℃～35℃、相对湿度45％～75％的大气环境下放置至少24h。通用试验程序1试样的支撑2灼热丝温度3灼热丝的施加第二课：GWT/GWFI/GWIT试样的支撑：试样的安装或夹紧应使得：a)因支撑或固定而造成的散热是可忽略的；b)表面的平面部分是垂直的；c)灼热丝的顶部施加到表面平面部分的中心处。每一系列试验之前，灼热丝的施加力应使用适当的方式检验。另外，还应检查小车沿着平板自由移动的路径。第二课：GWT/GWFI/GWIT灼热丝温度加热灼热丝到指定的温度，该温度由用校准过的温度测量系统测量。在灼热丝顶部接触到试样之前，应注意确保：a)该温度在至少60s内的变化保持在5K以内；b)灼热丝内的热电偶钻孔无污染物，且有合适的热电偶与灼热丝连接。合适的连接可通过轻轻推进热电偶至钻孔全部深度内来完成；c)通过为试样和灼热丝之间提供至少5cm的距离或者用适当的屏蔽物，使试样在此期间不受热辐射的影响；以及d)试验完成前，不再调整加热电流。第二课：GWT/GWFI/GWIT灼热丝的施加灼热丝顶部被平稳地带至接触试样30s±1s。合适的接近和撤离速度约为10mm/s～25mm/s。然而，在接触时，为避免冲击力超过1.05N，接近的速率应减至接近0。在材料熔融脱离灼热丝时，灼热丝不应与试样保持接触。施加时间到了之后，将灼热丝和试样慢慢分开，避免试样进一步受热，也避免受任何空气流动而影响试验的结果。灼热丝顶部进入并穿透试样的深度应限制在7mm±0.5mm以内。第二课：GWT/GWFI/GWITGB/T5169.11-2006全称为电工电子产品着火危险试验第11部分：灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法（IEC60695-2-11：2000，IDT）本部分规定了一个成品试验方法。检查成