專利名稱：復(fù)合材料芯棒光照老化試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電線路用器材的試驗(yàn)方法，具體地說是一種復(fù)合材料芯棒光照老化試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
輸電線路用導(dǎo)線一般由用于導(dǎo)電的鋁線和用于承受張力的芯線組成。隨著電網(wǎng)輸送容量的不斷提升、材料科技的不斷進(jìn)步和節(jié)能減排需求的日益迫切，國內(nèi)外的導(dǎo)線生產(chǎn)廠家紛紛推出了一類采用復(fù)合材料芯棒來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼芯的新型導(dǎo)線。此類導(dǎo)線具有重量輕、強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)小、載流量大、耐腐蝕性能好的一系列優(yōu)點(diǎn)，可廣泛試用于大容量、 大落差、重冰區(qū)等場合。但由于其芯線被替換成了由增強(qiáng)纖維和樹脂組成的復(fù)合材料，因此必須考核其組成樹脂的耐光照老化性能。目前對樹脂耐光照老化性能的考核主要有兩類方法，分別為自然暴曬老化法和人工光照老化法。自然暴曬老化法即將試樣直接放置于自然環(huán)境的日光輻照條件下，經(jīng)過相當(dāng)長的一個(gè)周期后，對其性能進(jìn)行考核。此類方法無需特殊的試驗(yàn)裝置，操作十分簡便， 但由于輻照光源為自然日光，因此對試樣的老化效率較低，試驗(yàn)時(shí)間往往需要覆蓋試樣設(shè)計(jì)時(shí)的整個(gè)生命周期。對于輸電線路用復(fù)合材料芯棒，其設(shè)計(jì)壽命一般大于20年，所示采用自然暴曬老化方法對其樹脂的耐光照老化性能考核并不合適。人工光照老化試驗(yàn)，即采用人工模擬日光的方法，將試樣放入光照試驗(yàn)箱內(nèi)，進(jìn)行強(qiáng)化的光照試驗(yàn)。此類方法由于加強(qiáng)了光源的輻照強(qiáng)度，因此比自然暴曬老化法具有更高的老化效率，可在較短的時(shí)間內(nèi)完成對試樣耐光照老化性能的試驗(yàn)和評估。綜合比較兩類光照老化試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本專利采用的是人工光照老化法。但傳統(tǒng)人工光照老化法的測試過程比較簡單，即將試樣放置與光源一定的距離處，按照規(guī)定的輻照強(qiáng)度對試樣進(jìn)行一定時(shí)間的光照試驗(yàn)，然后通過觀察試樣是否出現(xiàn)裂紋、褪色、剝落等現(xiàn)象來評價(jià)試樣的耐老化性能。而復(fù)合材料芯棒為圓形截面長軸狀試樣， 并且其工作狀態(tài)需要受到極大的軸向載荷。如采用傳統(tǒng)的方法，試樣為固定放置，無法受到周向且均勻的光照，因此試樣周向的老化程度將變得十分不均勻；而在試驗(yàn)后僅通過觀察試樣的變化和缺陷來判斷試樣的耐光照性能也無法反映出試樣力學(xué)性能的變化情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提供一種新穎的光照老化試驗(yàn)方法。此方法不僅設(shè)計(jì)了自然環(huán)境中陽光和黑暗環(huán)境的交替變換、高低溫濕熱環(huán)境的交替變化及暗夜中的露水冷凝等現(xiàn)象，而且在試驗(yàn)時(shí)對試樣進(jìn)行勻速回轉(zhuǎn)，高度仿真地模擬復(fù)合材料芯棒在自然環(huán)境中的老化行為。為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法， 其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)截取試樣將復(fù)合材料芯棒截成規(guī)定長度的試樣；
2)固定試樣將試樣裝入光照老化試驗(yàn)箱內(nèi)，以1-5轉(zhuǎn)/MIN速度使試樣做周向的勻速回轉(zhuǎn)；3)箱體升溫對箱體進(jìn)行升溫，溫度保持在60°C -80°C，濕度保持在40% -70% ；4)光照試驗(yàn)開啟光照，光照強(qiáng)度為300 500W/m2，光照時(shí)間為光照他；5)模擬下雨試驗(yàn)光照他結(jié)束后對試驗(yàn)進(jìn)行噴淋，噴水壓力為200 400KPa，噴淋持續(xù)0. 25h ；6)凝露試驗(yàn)繼續(xù)關(guān)閉光照，進(jìn)入黑暗凝露階段，在凝露階段溫度降為30°C，濕度提高到90%，保持凝露條件3. 75h ；7)循環(huán)試驗(yàn)當(dāng)循環(huán)次數(shù)N小于設(shè)定值M時(shí)，重復(fù)步驟1)至6)；當(dāng)循環(huán)次數(shù)N等于設(shè)定值M時(shí)，進(jìn)入下一步驟；根據(jù)試樣的類型和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，選擇相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)；8)外觀檢測在完成循環(huán)試驗(yàn)后，首先進(jìn)行試樣外觀的檢測，包括顏色、表層有無脫落、裂縫產(chǎn)生等缺陷產(chǎn)生；9)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)對外觀檢測無缺陷的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試，對比復(fù)合材料芯棒在經(jīng)光照老化前后的抗拉強(qiáng)度變化情況，從而獲得試樣的耐光照老化性能。本發(fā)明的復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法，根據(jù)復(fù)合材料芯棒的工作狀態(tài)和性能需求，不僅設(shè)計(jì)了自然環(huán)境中陽光和黑暗環(huán)境的交替變換、高低溫濕熱環(huán)境的交替變化及暗夜中的露水冷凝等現(xiàn)象，而且在試驗(yàn)時(shí)對試樣進(jìn)行勻速回轉(zhuǎn)，高度仿真地模擬復(fù)合材料芯棒在自然環(huán)境中的老化行為。在對復(fù)合材料芯棒進(jìn)行光照老化后，再對其進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試，以便完整地考核試樣在光照老化前后的力學(xué)性能變化情況。因此，本發(fā)明所述對復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法具有仿真程度高、性能考核完善、試驗(yàn)可靠性好等優(yōu)點(diǎn)ο作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1)中，將復(fù)合材料芯棒截1200mm長度的試樣，以滿足抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)對試樣長度的需要。作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，步驟7)中，循環(huán)次數(shù)按照以下周期選取任意一種 2、4、12、28、42、56。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法的流程圖。 圖2是本發(fā)明的光照試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)截取試樣將復(fù)合材料芯棒截成長1200mm的試樣。由于在光照老化后需對其進(jìn)行力學(xué)性能的試驗(yàn)，為滿足力學(xué)性能測試對試樣長度的需要，此處將芯棒長度制成1200mm。2)固定試樣將試樣裝入光照老化試驗(yàn)箱內(nèi)配套的專用夾持座中，試驗(yàn)時(shí)試樣由夾持座帶動將做周向的勻速回轉(zhuǎn)。3)箱體升溫對箱體進(jìn)行升溫，溫度保持在80°C，濕度保持在50%。此溫度和濕度是根據(jù)復(fù)合材料芯棒的實(shí)際工作環(huán)境而定的。
4)光照試驗(yàn)開啟光照，光照時(shí)間為光照他。此部分即為模擬晴天日光暴曬的老化作用，8h的光照時(shí)間占了單個(gè)循環(huán)的2/3，即試驗(yàn)過程中大部分時(shí)間是模擬日光的暴曬， 用以考核試樣的耐光照老化性能。光照強(qiáng)度一般定為300 500W/m2，具體強(qiáng)度需根據(jù)樣品工作時(shí)所處的地理位置進(jìn)行選擇，如樣品工作在多晴天的高原地區(qū)，則可適當(dāng)提高光照強(qiáng)度，反之亦然。5)模擬下雨試驗(yàn)光照他結(jié)束后啟動噴淋(噴淋時(shí)關(guān)閉光照)，噴淋持續(xù)0. 25h。 噴水壓力約為200 400KPa，噴水壓力可根據(jù)試樣的種類和試驗(yàn)具體要就進(jìn)行選擇。為保證各試樣表面所受到噴淋量的均勻，可在箱體內(nèi)設(shè)置多個(gè)噴嘴。此部分是模擬下雨時(shí)情況。試樣在進(jìn)行光照時(shí)，表面溫度比較高，如突然遇到下雨，即試樣表面完成了一個(gè)極冷的過程，在極冷過程中復(fù)合材料由于應(yīng)力的突變?nèi)菀自斐晌⒂^上的開裂等缺陷，或者使缺陷擴(kuò)展。6)凝露試驗(yàn)繼續(xù)關(guān)閉光照，進(jìn)入黑暗凝露階段，在凝露階段溫度降為30°C，濕度提高到90%，保持凝露條件3. 75h。此部分為了模擬夜晚的凝露過程，在此過程中在試樣表面將形成冷凝水，如果試樣表面有微裂紋或缺陷，冷凝成的水將逐漸滲入這些縫隙里，使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，從而影響了試樣整體的力學(xué)性能。7)循環(huán)試驗(yàn)以上為一個(gè)完整循環(huán)，共12小時(shí)。當(dāng)循環(huán)次數(shù)N小于設(shè)定值M時(shí)， 重復(fù)步驟1)至6)；當(dāng)循環(huán)次數(shù)N等于設(shè)定值M時(shí)，進(jìn)入下一步驟；根據(jù)試樣樹脂的類型和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，選擇相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，循環(huán)次數(shù)一般按照以下周期選取2、4、12、觀、42、56。8)外觀檢測在完成光照循環(huán)后，首先進(jìn)行試樣外觀的檢測，包括顏色、表層有無脫落、裂縫產(chǎn)生等缺陷產(chǎn)生。9)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)對外觀檢測無缺陷的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試，對比復(fù)合材料芯棒在經(jīng)光照老化前后的抗拉強(qiáng)度變化情況，從而獲得試樣的耐光照老化性能。參照圖2，步驟4)的光照試驗(yàn)，可以采用以下裝置實(shí)現(xiàn)光照老化試驗(yàn)的測試裝置，包括箱體4和箱蓋3，所述的箱蓋3內(nèi)設(shè)有燈管1，所述的箱體4內(nèi)設(shè)有試樣架5，所述的試樣架5包括電機(jī)6、齒輪傳動機(jī)構(gòu)7以及多個(gè)并排設(shè)置的試樣夾持和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)8。第一個(gè)試樣夾持和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)8與齒輪傳動機(jī)構(gòu)7連動，后面的各個(gè)試樣夾持和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)8通過齒輪嚙合依次連動。試驗(yàn)架5可整體納入光照老化試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，并固定在箱體4的內(nèi)壁上。而試驗(yàn)架5 所包含的試樣夾持和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)8的數(shù)量可根據(jù)箱體4的大小進(jìn)行自由增減，即試樣2的數(shù)量可做靈活變動。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，只需先將試樣2夾持在試驗(yàn)架5的兩端，合上箱蓋3即可開啟試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行光照老化試驗(yàn)。應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.復(fù)合材料芯棒光照老化試驗(yàn)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行.1)截取試樣將復(fù)合材料芯棒截成規(guī)定長度的試樣；.2)固定試樣將試樣裝入光照老化試驗(yàn)箱內(nèi)，以1-5轉(zhuǎn)/MIN速度使試樣做周向的勻速回轉(zhuǎn)；.3)箱體升溫對箱體進(jìn)行升溫，溫度保持在60°C-80°C，濕度保持在40% -70% ；.4)光照試驗(yàn)開啟光照，光照強(qiáng)度為300 500W/m2，光照時(shí)間為光照他；.5)模擬下雨試驗(yàn)光照他結(jié)束后對試驗(yàn)進(jìn)行噴淋，噴水壓力為200 400KPa，噴淋持續(xù) 0. 25h ；.6)凝露試驗(yàn)繼續(xù)關(guān)閉光照，進(jìn)入黑暗凝露階段，在凝露階段溫度降為30°C，濕度提高到90%，保持凝露條件3. 75h ；.7)循環(huán)試驗(yàn)當(dāng)循環(huán)次數(shù)N小于設(shè)定值M時(shí)，重復(fù)步驟1)至6)；當(dāng)循環(huán)次數(shù)N等于設(shè)定值M時(shí)，進(jìn)入下一步驟；根據(jù)試樣的類型和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，選擇相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)；.8)外觀檢測在完成循環(huán)試驗(yàn)后，首先進(jìn)行試樣外觀的檢測，包括顏色、表層有無脫落、裂縫產(chǎn)生等缺陷產(chǎn)生；.9)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)對外觀檢測無缺陷的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試，對比復(fù)合材料芯棒在經(jīng)光照老化前后的抗拉強(qiáng)度變化情況，從而獲得試樣的耐光照老化性能。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料芯棒光照老化試驗(yàn)方法，其特征在于步驟1)中，將復(fù)合材料芯棒截1200mm長度的試樣，以滿足抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)對試樣長度的需要。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料芯棒光照老化試驗(yàn)方法，其特征在于步驟7)中，循環(huán)次數(shù)按照以下周期選取任意一種2、4、12、觀、42或56。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料芯棒的光照老化試驗(yàn)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)截取試樣；2)固定試樣；3)箱體升溫；4)光照試驗(yàn)；5)模擬下雨試驗(yàn)；6)凝露試驗(yàn)；7)循環(huán)試驗(yàn)；8)外觀檢測；9)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。本發(fā)明根據(jù)復(fù)合材料芯棒的工作狀態(tài)和性能需求，不僅設(shè)計(jì)了自然環(huán)境中陽光和黑暗環(huán)境的交替變換、高低溫濕熱環(huán)境的交替變化及暗夜中的露水冷凝等現(xiàn)象，而且在試驗(yàn)時(shí)對試樣進(jìn)行勻速回轉(zhuǎn)，高度仿真地模擬復(fù)合材料芯棒在自然環(huán)境中的老化行為。在光照老化試驗(yàn)后，再對其進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試，以便完整地考核試樣在光照老化前后的力學(xué)性能變化情況。因此，本發(fā)明具有仿真程度高、性能考核完善、試驗(yàn)可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N17/00GK102539307SQ201110194598
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者李國勇, 李 瑞, 汪立鋒, 王梁, 錢苗, 陳慶吟 申請人:浙江華電器材檢測研究所