Ein Kabelhersteller sendet eine RFQ:
PVC-Kabelhülle. IEC 60811 Zugtest. Man braucht Zugfestigkeit und Verlängerung. Bitte empfehlen Sie eine Maschine.
Es klingt einfach, aber es gibt noch nicht genügend Informationen, um zwischen einer 5 kN und einer 50 kN Testmaschine zu wählen.
Das Erste, was wir verlangen würden, ist das Exemplar.
IEC 60811-501 behandelt Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Isolier- und Ummantelungsstoffen, die in Elektro- und Glasfaserkabeln verwendet werden. Das Material kann von einem großen Stromkabel stammen, aber die Zugmaschine zieht nicht unbedingt das gesamte Kabel. Dabei wird eine vorbereitete Probe des geeigneten Isolierungs- oder Mantelmaterials getestet.
Diese Unterscheidung verändert, wie die Maschine ausgewählt werden sollte. Form und Abmessungen des Probens beeinflussen die erwartete Kraft. Das Materialverhalten beeinflusst die Griffwahl und den erforderlichen Bewegungsweg. Zugfestigkeit und Verlängerung bestimmen, was das Messsystem erfassen muss.
Die Probe kommt vor der Maschine.
Was IEC 60811-501 tatsächlich testet
Ein fertiges Kabel ist ein mechanisches System. Je nach Bauweise kann er Leiter, Dämmung, Füllstoffe, Siebe, Panzerung und eine äußere Hülle enthalten.
Das Ziehen des kompletten Kabels kann mehrere dieser Komponenten gleichzeitig geladen werden. IEC 60811-501 behandelt eine andere Frage: die mechanischen Eigenschaften der anwendbaren Isolier- oder Ummantelungsmasse.
Die aktuelle konsolidierte Publikation lautet IEC 60811-501:2012+A1:2018+A2:2023, Edition 1.2. IEC identifiziert sie für die Verwendung zusammen mit IEC 60811-100.
Für ein Labor bedeutet das, dass eine Anfrage nach einer "IEC 60811 Zugprüfmaschine" zunächst in eine spezifischere Testanforderung übersetzt werden sollte:
Testen Sie Isolierung oder Mantel? Welches Exemplar kann aus dem Kabel vorbereitet werden? Welche Kraft und Verlängerung werden erwartet? Werden die Proben nach der Alterung im Originalzustand oder in beidem bewertet?
Diese Antworten sind für die Geräteauswahl nützlicher als der Durchmesser des fertigen Kabels.
IEC 60811 ist ein Serien- und nicht ein universeller Kabeltest. Für die hier diskutierte Anwendung ist IEC 60811-501 die wichtigste mechanische Eigenschaftsmethode. Andere Teile behandeln verschiedene Aspekte nichtmetallischer Kabelmaterialien; beispielsweise behandelt IEC 60811-401 thermische Alterungsmethoden in einem Luftofen.
Der praktische Ansatz besteht darin, die Materialeigenschaft zu identifizieren, die von der geltenden Kabelspezifikation gefordert wird, und dann die Probe und Testmethode zur Messung zu bestimmen.
Das Exemplar kommt vor der Maschine
Ein Hersteller großer Stromkabel kann annehmen, dass automatisch eine Hochleistungs-Zugmaschine erforderlich ist.
Das ist nicht unbedingt der Fall.
Für IEC 60811-501-Materialtests sollte die Maschinenkapazität auf der vorbereiteten Probe basieren und nicht auf der scheinbaren Größe des fertigen Kabels.
Je nach Kabelkonstruktion und dem anwendbaren Verfahren kann die Probeform variieren. Das Labor kann mit einem vorbereiteten Dumbbell-Typ Teststück oder einer anderen Probenform arbeiten, die zur Konstruktion und Methode passt.
Für eine anfängliche Maschinengrößen-Schätzung:
wo:
- = erwartete Zugkraft, N
- = erwartete Zugspannung, MPa oder N/mm²
- = ursprüngliche effektive Querschnittsfläche, mm²
Betrachten Sie eine Probe mit einer effektiven Querschnittsfläche von 20 mm² und einer erwarteten Zugspannung von etwa 15 MPa:
Dies ist eine Schätzung der Gerätegröße, keine Akzeptanzberechnung.
Wenn eine andere Probe desselben Materials eine effektive Fläche von 40 mm² hat, wäre ihre erwartete Kraft bei derselben Spannung ungefähr:
Das Material hat sich nicht verändert. Die Geometrie des Exemplars hat es.
Dieser Unterschied kann den entsprechenden Lastzellenbereich und die Maschinenkonfiguration beeinflussen.
Vom Kabel zu einer gültigen Probe gelangen
Die Kraftberechnung ist nur dann nützlich, wenn die Probe selbst korrekt vorbereitet wurde.
Kabelisolierung und Mantelmaterialien müssen möglicherweise von gebogenen, extrudierten Konstruktionen entfernt werden, bevor ein geeignetes Teststück vorbereitet werden kann. Dies schafft mehrere Möglichkeiten für Messfehler, bevor die Probe die Zugmaschine erreicht.
Material kann während der Entfernung beschädigt werden. Schneiden kann beschädigte Kanten verursachen. Die Dicke kann je nach Exemplar variieren. Ein vorbereitetes Teststück kann eine Krümmung behalten oder verzerrt werden.
Maßmessung ist ebenfalls wichtig, da die Querschnittsinformationen direkt in das berechnete Zugergebnis einfließen.
Eine genaue Lastzelle kann einen falschen Probebereich nicht korrigieren.
Probenvorbereitung, Form- und Maßmessung sollten daher dem geltenden IEC-Verfahren und der Kabel-/Produktspezifikation folgen und nicht einer generischen Kunststoffzugprobe aus einer anderen Testmethode.
Grip, Ausrichtung und Verlängerung können das Ergebnis verändern
Ein korrekt vorbereitetes Exemplar kann auch bei falscher Haltung schlechte Daten liefern.
Dies ist besonders relevant für weiches PVC, flexible Mantelstoffe, dünne Isolierung und hoch ausziehbare Materialien. Die Griffe benötigen genug Haltekraft, um eine Bewegung zu verhindern, ohne einen neuen Versagenspunkt am Kiefer zu schaffen.
Unzureichendes Klemmen kann dazu führen, dass die Probe rutscht. Eine Erhöhung des Drucks kann das Ausrutschen stoppen, aber ein weiches Exemplar beschädigen und den Bruch stattdessen an den Kieferrand verlagern.
Ausrichtung ist ebenfalls wichtig. Ein Probe, das schräg in die Griffe eintritt, kann einen Lastweg erfahren, der von der vorgesehenen Zugachse abweicht.
Deshalb sollte die Griffauswahl der Form und dem Materialverhalten des Probens folgen. Kieferoberfläche, Spannmethode, Griffgeometrie und Konsistenz des Spanndrucks können alle den Test beeinflussen.
Nach dem Bruch sollte die Probe inspiziert werden, anstatt sich nur auf die von der Software gemeldete Zahl zu verlassen.
Wo ist es kaputtgegangen?
Hat es sich in den Griffen bewegt?
Gibt es schwere Kieferspuren?
War die Probe beim Ausfall noch ausgerichtet?
Ein wiederholbares Ergebnis ist nur dann nützlich, wenn das Setup den beabsichtigten Test wiederholt durchführt.
Erwartete Verlängerung beeinflusst auch die Maschinenauswahl
Force ist nur eine Seite der Ausrüstungsentscheidung.
Betrachten Sie zwei Exemplare, die beide unter 500 N brechen. Eine erreicht etwa 40 % Verlängerung, während die andere mehrere Male ihre ursprüngliche Spurweite verlängert.
Sie können denselben Kraftbereich erfüllen, aber sie schaffen nicht denselben Reiseanforderung.
Spurlänge, anfängliche Grifftrennung, erwartete Verlängerung und nutzbarer Maschinenweg müssen zusammenarbeiten. Eine richtig dimensionierte Lastzelle hilft nicht, wenn die Probe den verfügbaren Weg der Maschine erreicht, bevor das erforderliche Testereignis eintritt.
Die Methode zur Bestimmung der Elongation muss ebenfalls etabliert werden.
Crosshead-Verschiebung beschreibt die Bewegung der Maschine. Die Materialverlängerung beschreibt die Verformung der Probe relativ zu ihrer definierten ursprünglichen Länge. Je nach Testkonfiguration kann die Maschinenbewegung eine Probeverlängerung sowie Beiträge aus Griffbewegung, Nachgiebigkeit oder Durchrutschen umfassen.
Das bedeutet nicht, dass jeder IEC 60811-501-Test automatisch denselben Extensometer benötigt. Das bedeutet, dass das erforderliche Elongationsergebnis und der Messansatz definiert werden sollten, bevor das System konfiguriert wird.
Kraft ist nicht die materielle Eigenschaft
Angenommen, zwei Exemplare erreichen beide 300 N.
Exemplar A hat eine ursprüngliche Querschnittsfläche von 20 mm²:
Exemplar B hat eine Fläche von 10 mm²:
Die Lastzelle maß die gleiche Kraft, aber die berechnete Zugspannung ist sehr unterschiedlich.
Deshalb beschreibt ein Rohwert in Newtons für sich genommen nicht die mechanische Leistungsfähigkeit einer Kabelisolierung oder Mantelmasse.
Zugeigenschaften erfordern, dass die Kraftmessung zusammen mit der Probengeometrie interpretiert wird. Die Verlängerung fügt eine weitere Messung hinzu:
wo die ursprüngliche Referenzlänge und die relevante erweiterte Länge, die von der Methode verwendet wird.
Software kann diese Werte automatisch berechnen und berichten, aber sie kann schlechte Probenpräparation, falsche Maße, Griffrutschen oder eine falsch definierte Referenzlänge nicht ausgleichen.
Dies ist auch relevant, wenn zwei Labore unterschiedliche Ergebnisse melden.
Wenn die Zugfestigkeit ähnlich ist, aber die Verlängerung erheblich variiert, lohnt es sich, die Probenvorbereitung, die ursprünglichen Maße, die Messung, die Konditionierung, das Griffverhalten und den Hinweis auf Rutschen zu überprüfen, bevor man feststellt, dass eine Maschine ungenau ist.
Zwei kalibrierte Maschinen können dennoch unterschiedliche Ergebnisse liefern, wenn die Proben nicht auf dieselbe mechanische Weise getestet werden.
Vor und nach der Alterung
Einige Kabelmaterialprogramme erfordern, dass Zugeigenschaften nicht nur im Originalzustand, sondern auch nach einem definierten Alterungsprozess bewertet werden.
IEC 60811-401 behandelt thermische Alterungsmethoden in einem Luftofen für Isolier- und Ummantelungsmittel.
Ein typisches Testprogramm kann daher vergleichen:
ungealtertes Exemplar → Zugfestigkeit + Verlängerung
mit:
Spezifizierte Alterung → gealtertes Probe → Zugfestigkeit + Verlängerung
Der Vergleich hilft, zu zeigen, wie sich das mechanische Verhalten des Materials nach der erforderlichen thermischen Exposition verändert.
Es gibt keine einzelne Alterungstemperatur und -dauer, die in jedes IEC 60811-Testprogramm kopiert werden sollte. Die anwendungsfähige Kabel- oder Produktspezifikation bestimmt die erforderlichen Bedingungen und Akzeptanzkriterien für das zu bewertende Material.
Diese Unterscheidung ist bei der Konfiguration eines Labors wichtig. Die Zugmaschine liefert die mechanische Messung; Das vollständige Testprogramm kann auch den entsprechenden Alterungsgerät und den Ablauf zur Probekonditionierung erfordern.
Wie man die Maschinenkapazität auswählt
Ab diesem Punkt wird die Maschinenauswahl viel einfacher.
Beginnen Sie mit der erwarteten Probekraft, dann prüfen Sie den Lastzellbereich, die Probeform, die Griffe, die erwartete Verlängerung, den verfügbaren Hubraum, die erforderliche Messmethode und das tägliche Testvolumen.
Frame-Kapazität folgt auf diese Fragen.
"Unsere maximal erwartete Kraft beträgt 600 N. Reicht eine 5-kN-Maschine?"
Allein anhand der Bildkapazität liegt 600 N deutlich unter 5 kN.
Das schließt die Auswahl nicht ab.
Das Labor sollte dennoch überprüfen, ob die gewählte Load-Cell-Konfiguration für den tatsächlichen Arbeitsbereich geeignet ist, dass die Probe ohne Ausrutschen oder Kieferschäden gehalten werden kann und dass die verfügbare Bewegung die erwartete Verlängerung berücksichtigt.
Hier erfüllen die ITM-LAB RS-8010A und RS-8000 unterschiedliche Anforderungen.
RS-8010A — Anwendungen mit niedrigerer Kraft IEC 60811-501
The ITM-LAB RS-8010A Servo Control Universal Testing Machine umfasst Kapazitäten von 50 N bis 5 kN.
Für viele Isolierungs- und Mantelproben mit niedrigerer Kraft ist RS-8010A die erste Plattform, die evaluiert.
Das vollständige System kann folgendes umfassen:
RS-8010A + geeignete Lastzelle + geeignete Zuggreifen + Konfiguration der Verlängerungsmessung + Testsoftware
Die genaue Konfiguration sollte dem erwarteten Probenverhalten folgen, anstatt IEC 60811-501 als ein festes Maschinen-und-Grip-Paket zu behandeln.
RS-8000 — höhere Kraft- oder breitere Laboranforderungen
Das ITM-LAB RS-8000 Servo Control tensile testing machine deckt 10–50 kN Konfigurationen ab.
RS-8000 wird relevant, wenn das eigentliche Testprogramm in einen deutlich höheren Arbeitskraftbereich wechselt oder wenn das Labor eine breitere Plattform für zusätzliche Anwendungen mit höherer Zugkraft benötigt.
Zum Beispiel möchte ein Kabelhersteller vielleicht ein System für mehrere Material- und Bauteilprogramme anstelle einer Maschine, die sich ausschließlich der Isolierung mit geringerer Kraft und Mantelproben widmet. In diesem Fall könnte die größere Laborarbeit den höheren Kapazitätsrahmen rechtfertigen.
Ein großes Kabel allein schont nicht.
A Real Cable-Lab RFQ
Betrachten Sie diese Frage:
Material: PVC-Außenhülle
Methode: IEC 60811-501Methode<: IEC 60811-501 br data-start="15573" data-end="15576">Erwartete Kraft: 200–600 N
Erwartete Verlängerung: "High"
Erforderliche Ergebnisse: Zugfestigkeit + Verlängerung bei Break
Testvolumen: 80 Proben/Tag
Zusätzliche Anforderung: Vor/nach der thermischen Alterung
Es gibt bereits genügend Informationen, um RS-8010A als eine Plattform zu identifizieren, die es wert ist, bewertet zu werden.
Es gibt nicht genügend Informationen, um das Testsystem abzuschließen.
"High elongation" muss in einen erwarteten Bereich übersetzt werden, damit der Maschinenverlauf überprüft werden kann. Die Probeform und die Abmessungen fehlen weiterhin, ebenso wie die verfügbare Probenlänge und die anwendbaren Kabelspezifikationen.
Für gealterte Exemplare muss der erforderliche Alterungszustand ebenfalls bestätigt und nicht angenommen werden.
Das tägliche Volumen bringt ein praktisches Problem mit sich. Ein Entwicklungslabor, das zehn Proben pro Woche verwendet, kann mehr manuelle Griffanpassungen tolerieren. Bei 80 Proben pro Tag werden wiederholbare Probenbeladung, Griffbetrieb und Software-Workflow wichtiger.
Deshalb können zwei Labore, die nach derselben IEC-Methode arbeiten, vernünftigerweise unterschiedliche Gerätekonfigurationen benötigen.
Was vor der Anforderung eines IEC 60811 Zugtestsystems gesendet werden sollte
Eine nützliche RFQ muss nicht lang sein, sollte aber die tatsächliche Probe- und Testanforderung beschreiben:
Kabeltyp: ______
Material unter Prüfung: Isolierung / Mantel< br data-start="16891" data-end="16894">Verbindung: PVC / PE / XLPE / Elastomer / Sonstige
Anwendbare IEC-Methode: ______
Kabel / Produktspezifikation: ______
Probenformular: ______
Probenbreite / relevante Maße: ______
Probendicke: ______
Erwartete maximale Kraft: ______ N
Erwartete Verlängerung: ______ %
Erforderliche Ergebnisse: Zugfestigkeit / Elongation / Other
Unaged / Aged / Both: ______
Erforderliches Alter Bedingung: ______
Testvolumen: ______ Proben/Tag
Kabelzeichnung / Probe / Probe verfügbar: Ja / Nein
Mit dieser Information wird die Auswahlsequenz
:Probe → erwartete Kraft → Lastzelle → Griffen → Längsmessung → Bewegung → Maschine.
IEC 60811-501 Roadmap zur Auswahl von Testsystemen
FAQ
Was testet IEC 60811-501?
IEC 60811-501 bietet Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Isolier- und Verkleidungsstoffen, die in Elektro- und Glasfaserkabeln verwendet werden. Sie gilt typischerweise für vernetzte und thermoplastische Verbindungen und ist für die Verwendung zusammen mit IEC 60811-100 vorgesehen.
Es darf nicht mit einem Zugtest verwechselt werden, der an einem gesamten fertigen Kabel durchgeführt wurde.
Was ist der Unterschied zwischen einem IEC 60811 Zugtest und einem Zugtest für das ganze Kabel?
IEC 60811-501 Die Materialprüfung bewertet eine vorbereitete Probe der anwendbaren Isolierungs- oder Ummantelungsmasse.
Ein Zugtest mit ganzem Kabel kann mehrere Elemente der Kabelkonstruktion gleichzeitig belasten und beantwortet daher eine andere mechanische Frage.
Reicht eine 5-kN-Zugprüfmaschine für IEC 60811-501 aus?
Es kann für viele Isolierungs- und Mantelproben mehr als ausreichend sein, aber die Entscheidung sollte auf der erwarteten Probenkraft und nicht auf der Standardzahl oder dem Kabeldurchmesser basieren.
Lastcellenbereich, Griffkonfiguration, erwartete Verlängerung und verfügbarer Maschinenweg sollten ebenfalls überprüft werden.
Welche Griffe sollten für Kabelisolierung und Mantelproben verwendet werden?
Die Griffauswahl hängt von der Form, Dicke, Oberflächenzustand, Steifigkeit und Verlängerungsverhalten des Probens ab.
Ziel ist es, ein Abrutschen des Probens zu verhindern, ohne übermäßigen Kieferschaden oder vorzeitigen Versagen an der Griffkante zu verursachen. Der endgültige Griff sollte daher um das tatsächliche Exemplar herum ausgewählt werden und nicht ausschließlich anhand der Standardnummer zugewiesen werden.
Ist für IEC 60811-501 ein Extensometer erforderlich?
Der Elongationsmessansatz sollte dem geltenden Verfahren, der Probe und dem erforderlichen Ergebnis folgen.
Es ist keine gute Praxis anzunehmen, dass die Verschiebung der Kreuzkopf immer der Probenverlängerung entspricht oder dass jede Kabelmaterialanwendung denselben Extensometer erfordert. Der Messansatz sollte als Teil der vollständigen Testsystemkonfiguration bestätigt werden.
Warum werden Kabelisolierung und Mantelproben nach dem Altern getestet?
Der Vergleich mechanischer Eigenschaften vor und nach der angegebenen Alterung hilft, Veränderungen im Material nach thermischer Exposition zu bewerten.
IEC 60811-401 liefert relevante Methoden zur Luftofen-Alterung, während die zutreffende Kabel-/Produktspezifikation die erforderlichen Bedingungen und Akzeptanzkriterien festlegt.
Abschließende Gedanken
Die Auswahl von Geräten für IEC 60811-501 wird viel einfacher, sobald die Diskussion sich von der Größe des fertigen Kabels entfernt und auf die tatsächlich getestete Probe geht.
Probenform und -dimensionen beeinflussen die erwartete Kraft. Das Materialverhalten beeinflusst die Griffwahl und den Federweg. Zugfestigkeit und Verlängerung bestimmen, was das Messsystem erfassen muss. Alterungsanforderungen können eine weitere Stufe im Laborablauf hinzufügen.
Für viele Isolierungs- und Mantelproben mit niedrigerer Kraft ist RS-8010A die logische ITM-LAB-Plattform, die zuerst bewertet werden sollte. RS-8000 wird relevant, wenn die tatsächliche Arbeitskraft oder das umfassendere Testprogramm des Labors eine höhere Kapazität benötigt.
Definieren Sie zuerst das Probe. Wähle die Maschine als Zweite.
Müssen Sie ein IEC 60811-501 Zugtestsystem konfigurieren?
Senden Sie ITM-LAB Ihren Kabeltyp, Ihr Isolierungs- oder Mantelmaterial, die zutreffende IEC-Methode und Kabelspezifikation, Probeform und Maße, erwartete Kraft, erwartete Verlängerung, tägliches Testvolumen und ob vor der Alterung, nach dem Altern oder beides geprüft werden muss.
ITM-LAB kann dann die entsprechenden
