Способ испытания стойкости диэлектрических материалов на тепловой удар
METHOD FOR TESTING THE RESISTANCE OF DIELECTRIC MATERIALS TO THERMAL SHOCK

Изобретение относится к методам испытания материалов, в частности к способам воздействия на материал теплового удара.
Известно, что тепловой удар возникает, когда под действием градиента температуры разные части нагреваемого образца расширяются на разную величину. При испытании тепловым ударом материал подвергается чередующемуся воздействию низкой и высокой температур для ускорения разрушительных процессов в материале. Методика проведения испытаний регламентируется [1]. Этот стандарт устанавливает порядок проведения на стойкость изоляции и оболочек к растрескиванию при повышенной температуре. Он регламентирует испытание образцов при температуре (150±3)°С в течение 1 часа. Недостатком такого способа является большое время испытаний.
Наиболее близким является способ определения стойкости образцов материала к тепловому удару, заключающийся в том, что образец многократно нагревают погружением в жидкий расплав металла и охлаждают на воздухе до образования трещины [2].
Недостатком этого способа является большая длительность испытания (секунды).
Цель изобретения - создание в испытуемом образце заданных температурных градиентов и уменьшения времени испытания на него воздействуют электроразрядной плазмой.
Поставленная цель достигается тем, что материал устанавливается в устройство торцевого типа, которое представляет собой систему кольцевого и аксиального электродов, соединенных проводящей диафрагмой. Инициатором разряда является проводящая диафрагма в форме круга, составленная из нескольких слоев алюминиевой фольги. Она располагается на диэлектрическом испытываемом образце и прижимается к нему кольцевым электродом, выполненным из проводящего материала. В центр диафрагмы устанавливается токоподвод из скрученных проволочек, количество которых, в зависимости от условий опыта, может изменяться от 4 до 8. Другой конец проволочек крепится по кругу на токоподвод. С целью эффективного воздействия на материал проводящая диафрагма контактирует непосредственно с испытываемым материалом. Вся конструкция крепится на стойке.
На фигуре 1 представлена конструкция устройства для реализации способа.
Устройство содержит аксиальный токоподвод 1, который скручивается из проволочек, количество которых, в зависимости от условий испытаний, может изменяться от 4 до 8. Инициатором электрического разряда является проводящая диафрагма 4 в форме круга, составленная из нескольких слоев фольги. Она накладывается на испытываемый образец 3 и прижимается к ней кольцевым токоподводом 2 (5). В центр диафрагмы 4 устанавливается токоподвод 1 из скрученных проволочек, а другой конец - крепится по кругу на токоподвод 6. Импульс тока подводится по направляющим 7. Вся конструкция крепится на стойке 8.
Устройство работает следующим образом. Мощный импульс тока -15 кА длительностью ~ 100 мс, генерируемый индукционным накопителем электрической энергии, подается по кольцевому и аксиальному токоподводу на проводящую диафрагму. В результате получается градиент плотности тока, который в свою очередь приводит к градиенту температуры на поверхности образца. Так как тепловой удар возникает, когда под действием градиента температуры разные части образца расширяются на разную величину. Таким образом, изменяя силу тока, изменяем параметры теплового удара.
Испытания могут быть как разовыми, так и многократными (от 1 до 10 раз). Экспериментально установлено, что разовое кратковременное (70-100 мс) воздействие электроразрядной плазмы (яркостная температура доходила до 4500 К) приводит к оплавлению и частичному расслоению образца. В зависимости от испытываемого материала (стекло, ситалл, текстолит и др.) степень воздействия различна.
1. ГОСТ IEC 60811-509-2015 Кабели электрические и волоконно-оптические. Методы испытаний неметаллических материалов. Часть 509 Механические испытания. Испытание изоляции и оболочек на стойкость к растрескиванию (испытание на тепловой удар). Москва. Стандартинформ. 2016.
2. Авторское свидетельство СССР №834456, Кл. G01N 3/60 Б.И. №20 от 30.05.81.