扭接式連接器件絕緣材料的耐非正常熱和耐燃檢測(cè)技術(shù)研究

扭接式連接器件作為電氣連接系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其絕緣材料的耐非正常熱和耐燃性能直接關(guān)系到整個(gè)電氣系統(tǒng)的安全性與可靠性。在發(fā)生過載、短路或接觸不良等非正常工況時(shí)，連接點(diǎn)可能產(chǎn)生異常高溫或電弧，若絕緣材料不具備足夠的耐熱和阻燃能力，將引發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至人員傷亡。因此，對(duì)該類材料進(jìn)行系統(tǒng)性的耐非正常熱和耐燃檢測(cè)至關(guān)重要。

一、 檢測(cè)項(xiàng)目

耐非正常熱和耐燃檢測(cè)主要評(píng)估絕緣材料在熱應(yīng)力及明火作用下的行為，核心檢測(cè)項(xiàng)目包括：

1. 灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）測(cè)試：該指標(biāo)用于評(píng)估絕緣材料在特定溫度灼熱絲作用下，其自身是否具有足夠的抗燃能力。測(cè)試時(shí)，將預(yù)先加熱至規(guī)定溫度（如550℃、650℃、750℃、850℃或960℃）的灼熱絲以規(guī)定壓力施加于試樣一定時(shí)間。觀察試樣是否起燃，并在移開灼熱絲后記錄試樣的熄滅時(shí)間。GWFI是指材料在測(cè)試中滿足“不起燃，或起燃后在移開灼熱絲后30秒內(nèi)自行熄滅且未燒盡鋪底層”條件的最高測(cè)試溫度。該指數(shù)反映了材料承受灼熱元件熱沖擊的能力。

2. 灼熱絲起燃溫度（GWIT）測(cè)試：該指標(biāo)用于評(píng)定絕緣材料在灼熱絲作用下被點(diǎn)燃的難易程度。測(cè)試方法與GWFI類似，但評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不同。GWIT是指比“施加灼熱絲期間試樣持續(xù)燃燒（火焰持續(xù)時(shí)間>5秒）”的測(cè)試溫度低25K的溫度。它更側(cè)重于材料被點(diǎn)燃的敏感性，GWIT值越高，表明材料越難以被灼熱源點(diǎn)燃。

3. 針焰試驗(yàn)：模擬因故障條件可能產(chǎn)生的小火焰對(duì)絕緣部件的影響。試驗(yàn)使用特定尺寸的燃燒器，產(chǎn)生高度為12mm±1mm的模擬火焰，施加于試樣預(yù)定位置一段時(shí)間（通常為30秒）。移開火焰后，觀察試樣的燃燒行為，記錄燃燒持續(xù)時(shí)間、燃燒滴落物是否引燃鋪底層紗布以及試樣的燃燒長(zhǎng)度。該測(cè)試用于評(píng)估設(shè)備內(nèi)部因故障產(chǎn)生的小火焰對(duì)鄰近絕緣部件的早期著火風(fēng)險(xiǎn)。

4. 熱絲引燃（HWI）測(cè)試：模擬由于電阻發(fā)熱元件過載而引起的熱應(yīng)力。測(cè)試時(shí)，將規(guī)定尺寸的電阻絲環(huán)繞在試樣上并通以特定電流，使其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定的溫度。觀察試樣是否被引燃，并記錄從通電到試樣被引燃的時(shí)間。該測(cè)試主要評(píng)估材料在接近過熱載流部件時(shí)的耐引燃性能。

5. 耐漏電起痕指數(shù)（CTI/PTI）測(cè)試：雖然不完全屬于燃燒測(cè)試，但與絕緣材料在異常條件下的電氣安全密切相關(guān)。該測(cè)試評(píng)估絕緣材料表面在電場(chǎng)和電解液聯(lián)合作用下，抵抗形成漏電痕跡的能力。CTI（相比漏電起痕指數(shù)）是材料在測(cè)試液中能承受不失效的最高電壓值，PTI（耐漏電起痕指數(shù)）則是材料在指定測(cè)試電壓下經(jīng)受住規(guī)定滴數(shù)而不失效的能力。該性能影響材料在污穢、潮濕環(huán)境下的長(zhǎng)期絕緣可靠性，失效可能導(dǎo)致局部碳化和最終起火。

二、 檢測(cè)范圍

本檢測(cè)技術(shù)適用于各類采用絕緣材料制造的扭接式電氣連接器件，以及構(gòu)成這些器件的絕緣材料本身。具體檢測(cè)樣品包括但不限于：

• 扭接式接線帽：如塑料螺旋式接線帽、彈簧式接線帽的絕緣外殼。

• 絕緣穿刺連接器：其絕緣護(hù)套和主體部分。

• 螺紋式接線端子的絕緣基座和罩蓋。

• 快速接線連接器的絕緣殼體。

• 用于制造上述連接器件的絕緣材料：如聚酰胺（PA，尼龍）、聚碳酸酯（PC）、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、熱塑性聚酯（PET/PBT）等工程塑料，以及為提升阻燃性能而添加了阻燃劑的改性材料。

三、 標(biāo)準(zhǔn)方法

為確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性和權(quán)威性，檢測(cè)過程需嚴(yán)格遵循國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

• 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60695-2-10：火災(zāi)危險(xiǎn)測(cè)試 第2-10部分：基于灼熱/發(fā)熱絲的測(cè)試方法 灼熱絲裝置和通用測(cè)試程序。

  • IEC 60695-2-11：火災(zāi)危險(xiǎn)測(cè)試 第2-11部分：基于灼熱/發(fā)熱絲的測(cè)試方法 成品的灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）測(cè)試方法。

  • IEC 60695-2-12：火災(zāi)危險(xiǎn)測(cè)試 第2-12部分：基于灼熱/發(fā)熱絲的測(cè)試方法 材料的灼熱絲起燃溫度（GWIT）測(cè)試方法。

  • IEC 60695-11-2：火災(zāi)危險(xiǎn)測(cè)試 第11-2部分：試驗(yàn)火焰 1kW標(biāo)稱預(yù)混合型火焰 裝置、確認(rèn)試驗(yàn)方法和導(dǎo)則。

  • IEC 60695-11-10：火災(zāi)危險(xiǎn)測(cè)試 第11-10部分：試驗(yàn)火焰 50W水平與垂直火焰試驗(yàn)方法。

  • IEC 60112：固體絕緣材料耐漏電起痕指數(shù)和相比漏電起痕指數(shù)的測(cè)定方法。

• 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5169.10~GB/T 5169.13：電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)系列標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)內(nèi)容與IEC 60695-2-10~IEC 60695-2-13基本等同，涵蓋了灼熱絲試驗(yàn)方法。

  • GB/T 5169.11：電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第11部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法 成品的灼熱絲可燃性試驗(yàn)方法（GWT）。

  • GB/T 5169.16：電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第16部分：試驗(yàn)火焰 50W水平與垂直火焰試驗(yàn)方法（對(duì)應(yīng)于針焰試驗(yàn)）。

  • GB/T 4207：固體絕緣材料在潮濕條件下相比電痕化指數(shù)和耐電痕化指數(shù)的測(cè)定方法（等同于IEC 60112）。

• 其他區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)：

  • UL 94：設(shè)備和器具部件用塑料材料的可燃性試驗(yàn)（美國(guó)）。該標(biāo)準(zhǔn)雖非專門針對(duì)連接器件，但其關(guān)于材料垂直或水平燃燒等級(jí)（如V-0, V-1, V-2, HB）的評(píng)定在行業(yè)內(nèi)被廣泛參考。

四、 檢測(cè)儀器

進(jìn)行上述檢測(cè)需依賴一系列專用精密儀器，主要設(shè)備及其功能如下：

1. 灼熱絲試驗(yàn)儀：核心部件為可加熱至960℃以上的灼熱絲環(huán)及其加熱控制系統(tǒng)。設(shè)備配備試樣夾持裝置、施加規(guī)定壓力的機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及測(cè)量灼熱絲溫度的熱電偶。部分設(shè)備集成火焰高度標(biāo)尺和自動(dòng)計(jì)時(shí)器，用于精確控制施加時(shí)間并記錄火焰熄滅時(shí)間。其主要功能是執(zhí)行GWFI和GWIT測(cè)試。

2. 針焰試驗(yàn)儀：由產(chǎn)生特定尺寸火焰的本生燈或針狀燃燒器、試樣夾持裝置、可調(diào)節(jié)角度的試驗(yàn)箱以及用于校準(zhǔn)火焰高度的量規(guī)組成。試驗(yàn)箱通常內(nèi)襯耐熱材料并具備排氣系統(tǒng)。該儀器用于模擬小火焰效應(yīng)，執(zhí)行針焰試驗(yàn)。

3. 熱絲試驗(yàn)儀：與灼熱絲試驗(yàn)儀原理類似，但通常使用鎳鉻電阻絲作為加熱元件，并配備精密的電流控制裝置，以確保電阻絲能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求快速升溫至預(yù)設(shè)溫度。用于評(píng)估材料的HWI性能。

4. 漏電起痕試驗(yàn)儀：主要包括兩個(gè)鉑金電極及其夾持裝置、可提供規(guī)定電壓（通常最高600V AC）的電源、以及能按規(guī)定間隔和液滴大小滴下電解液（如氯化銨溶液）的滴液裝置。設(shè)備需能監(jiān)測(cè)回路電流，以判斷是否發(fā)生破壞（通常以電流超過設(shè)定值或產(chǎn)生持續(xù)電弧為判據(jù)）。用于測(cè)定材料的CTI和PTI值。

5. 輔助設(shè)備：

   • 預(yù)處理箱：用于在測(cè)試前將試樣置于標(biāo)準(zhǔn)溫濕度環(huán)境下進(jìn)行處理，以消除環(huán)境歷史對(duì)材料性能的影響。

   • 千分尺/游標(biāo)卡尺：用于精確測(cè)量試樣尺寸。

   • 標(biāo)準(zhǔn)鋪底層：在灼熱絲和針焰試驗(yàn)中，用于承接可能滴落的燃燒顆粒，通常為特定規(guī)格的絹紙或棉布。

綜上所述，對(duì)扭接式連接器件絕緣材料進(jìn)行全面的耐非正常熱和耐燃檢測(cè)，是保障電氣產(chǎn)品安全不可或缺的環(huán)節(jié)。通過嚴(yán)格依據(jù)國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，利用專業(yè)檢測(cè)設(shè)備對(duì)關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，可以有效甄別材料的潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選型和最終的質(zhì)量控制提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)依據(jù)。