球压试验及压痕尺寸的测量
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Байду номын сангаас
关键部件：1-试验样品 2-试验钢球 3-负载 4-试验样品支架 图 1 球压装置
· 34 ·
图 2 出现偏移的压痕
2018 年 9 月
光源与照明
2018 年第 3 期
标准中要求样品试验前在温度 15 ℃~35 ℃、相 对湿度 45%~75%的环境条件下放置至少 24 h，这对 于机械性能明显受水分和温度影响的样品非常有必要。 如果通常的试验室条件无法满足，这个预处理过程可 以在恒温恒湿试验箱中进行。
2018 年 9 月
光源与照明
2018 年第 3 期
检测与标准 球压试验及压痕尺寸的测量
周陶敏 冯雷 徐靓 上海时代之光照明电器检测有限公司（上海 201100）
摘 要：球压试验是灯具中较为普通但较为重要的试验，需要进行试验的部件直接关系到灯具的安全性能及使用寿命。文章结 合现行标准及最新 CTL 决议的要求，对球压试验及压痕尺寸的测定方法过程进行解读，重新定义了日常的检测工作，对判断材料及 灯具性能的好坏做出更加准确的评价。
标准中对试验样品的厚度和平整度有很高的要求： 应尽量从产品上切割试验样品，上部和下表面大致平 行，厚度至少为 2.5 mm。首先，上下表面平行的样品 能保证压在试验样品上 20 N±0.2 N 的力不出现偏差， 保证试验结果的准确性。另外，上下表面平行能保证 负载装置稳定地压在同一个位置，球压试验的压痕形 状不会沿样品表面倾斜的方向延伸，从而导致样品表 面的压痕不规则，出现椭圆形压痕，使测试结果出现 偏差，甚至无法确定压痕大小。图 2 的压痕中边缘处 阴影可明显看出钢球出现了偏移，导致压痕不是标准 的圆形。因此在试验前，可以取好样品后放在试验样 品支架上用数显角度仪来检测试验样品的两个表面是 否平行。
试验步骤
首先需要将试验样品在温度 15 ℃~35 ℃、相对 湿度 45%~75%的环境条件下放置至少 24 h，然后将 已预处理的样品放入已达到规定试验温度的烘箱内， 并将 20 N±0.2 N 负载装置的球状部分压到样品表面。 常用的球压负载试验装置如图 1 所示。经过 60 min 试 验后，将被试样品取出，并立即在 10 s 之内浸入温度 为 20 ℃±5 ℃的水中保持 6 min±2 min。从水中取出 被试样品 3 min 之内，测量其压痕直径，并对试验结 果进行判定。
球压装置 球压试验装置包括两部分：试验样品支架和负载 装置，如图 1 所示。其中支架标准中规定的尺寸为： 50 mm 直径的平滑安装表面和 100 mm 高度的实心钢 圆柱体。对支架的这个要求主要是考虑到在烘箱中放 置和取出试验样品时，试验装置的温度要能保持稳定， 因此，比热容小的钢制材料 （烘箱中空气的比热容为 1.0×103 J/ (kg·℃)，钢制材料比热容为 0.46×103 J/ (kg·℃)) 是很好的选择。负载装置的总重力为 20 N±0.2 N，其中 包含 5 mm 的试验钢球。标准中对钢球以外的材料没 有做出要求，通常情况下也是采用钢制材料，铜也是 一种很好的选择。钢球压在试验样品上的部分应圆滑， 各点的曲率半径应相同，这样压出的压痕才能便于测 量，也不会对试验结果产生偏差。新的 CTL 决议 [4] （CTL DSH_0391C 2010_2011_07_04）中对球压装置 做了一些细微调整，允许钢球的偏差为 1%，在这个 偏差范围内认为能确保结果的准确性；同时，样品支 架的尺寸不再仅限于 50 mm 直径的平滑安装表面和 100 mm 高度的实心钢圆柱体，大于这个尺寸或者等效 体积和质量的结构也是被接受的。 IFM 推荐了一种区别于 IEC 60695-10-2: 2014 的 装置，如图 3 所示，其中样品支架的尺寸较大，预热 这种装置将会花更多的时间。根据温升公式： = ， 是热量或内能， 是比热容， 是质量， 是温度 变化量，从常温升至试验温度，质量越大，相同烘箱 必然需要更长的时间来使实验装置与烘箱达到温度平 衡。但同时在打开烘箱放置样品的时候这种装置也更 稳定，短暂地打开烘箱，试验装置的温度必然降低， 关上烘箱后，其回升到试验温度的时间也必然短。图 4 为这种装置从打开到关闭烘箱温度的降幅及回到 120 ℃ 试验温度时的情况。
关键词：球压；压痕；球压装置；CTL 决议
引言
灯具中提供防触电保护的外部绝缘材料部件，以 及固定载流部件或安全特低电压部件就位的绝缘材料 部件都应足够的耐热；其中，对灯具中提供附加绝缘 的塑料部件，球压试验不是必须的。灯具中的灯座、 接线端子等重要绝缘材料部件，如果没有很好的耐热 性能，会直接影响到整灯的安全使用。GB 7000.1 中 [1] 通过对材料进行球压试验来考核其合格性。现行的球 压试验方法标准 [2-3] 为：GB/T 5169.21—2017，等同 于 IEC 60695-10-2: 2014。文章通过 IFM 球压对比试 验，就比对试验中遇到的各种问题进行归纳总结，希 望能对日常检查工作有所帮助。
试验中的注意事项
试验样品及预处理
应尽量从产品上切割试验样品，上部和下表面大 致平行，厚度至少为 2.5 mm。如果样品厚度不足 2.5 mm， 可以采用叠加两个或更多样品的方式获得这个厚度。 如果无法切割出有平行表面的试验样品，注意支撑接 受压力球作用的试验样品的表面积，试验样品应是边 长最小为 10 mm 的方形平面或直径最少为 10 mm 的 圆形表面。如果从产品上取的试验样品不可行，则 用一片同样的材料作为试验样品。材料片厚度为 3.0 mm±0.5 mm，应有边长至少为 10 mm 的方形平面 或直径至少为 10 mm 的圆形平面。
图 3 IFM 推荐球压装置
温度/℃
时间/s
图 4 烘箱内温度变化情况
烘箱 IEC 60695-10-2: 2014 中要求烘箱满足 IEC 60216 -4-1 温度分布，容差在±2 ℃的单体烘箱，烘箱和样品 支架维持在试验温度 24 h 或者直到达到平衡，取其 先 出 现 者。新 的 CTL 决 议 [4]（CTL DSH_0391C 2010_2011_07_04）中对烘箱有了新的要求：必须是强 制空气对流的单体烘箱，同时烘箱内温度必须在 5 min 内回升到试验温度且不能出现超过 5 ℃的过冲。 图 4 以 120 ℃为试验温度，按照标准要求，其允 许的温度波动范围为 118 ℃~122 ℃。试验发现，在 打开烘箱放入样品后很短的时间内，温度就重新回到 了试验温度，但回到 118 ℃以上后有一个小小的下降， 这是因为试验采用的是强制空气对流的单体烘箱，过 冲的范围及下降的幅度均在 CTL 决议的范围内。
关键部件：1-试验样品 2-试验钢球 3-负载 4-试验样品支架 图 1 球压装置
· 34 ·
图 2 出现偏移的压痕
2018 年 9 月
光源与照明
2018 年第 3 期
标准中要求样品试验前在温度 15 ℃~35 ℃、相 对湿度 45%~75%的环境条件下放置至少 24 h，这对 于机械性能明显受水分和温度影响的样品非常有必要。 如果通常的试验室条件无法满足，这个预处理过程可 以在恒温恒湿试验箱中进行。
2018 年 9 月
光源与照明
2018 年第 3 期
检测与标准 球压试验及压痕尺寸的测量
周陶敏 冯雷 徐靓 上海时代之光照明电器检测有限公司（上海 201100）
摘 要：球压试验是灯具中较为普通但较为重要的试验，需要进行试验的部件直接关系到灯具的安全性能及使用寿命。文章结 合现行标准及最新 CTL 决议的要求，对球压试验及压痕尺寸的测定方法过程进行解读，重新定义了日常的检测工作，对判断材料及 灯具性能的好坏做出更加准确的评价。
标准中对试验样品的厚度和平整度有很高的要求： 应尽量从产品上切割试验样品，上部和下表面大致平 行，厚度至少为 2.5 mm。首先，上下表面平行的样品 能保证压在试验样品上 20 N±0.2 N 的力不出现偏差， 保证试验结果的准确性。另外，上下表面平行能保证 负载装置稳定地压在同一个位置，球压试验的压痕形 状不会沿样品表面倾斜的方向延伸，从而导致样品表 面的压痕不规则，出现椭圆形压痕，使测试结果出现 偏差，甚至无法确定压痕大小。图 2 的压痕中边缘处 阴影可明显看出钢球出现了偏移，导致压痕不是标准 的圆形。因此在试验前，可以取好样品后放在试验样 品支架上用数显角度仪来检测试验样品的两个表面是 否平行。
试验步骤
首先需要将试验样品在温度 15 ℃~35 ℃、相对 湿度 45%~75%的环境条件下放置至少 24 h，然后将 已预处理的样品放入已达到规定试验温度的烘箱内， 并将 20 N±0.2 N 负载装置的球状部分压到样品表面。 常用的球压负载试验装置如图 1 所示。经过 60 min 试 验后，将被试样品取出，并立即在 10 s 之内浸入温度 为 20 ℃±5 ℃的水中保持 6 min±2 min。从水中取出 被试样品 3 min 之内，测量其压痕直径，并对试验结 果进行判定。
球压装置 球压试验装置包括两部分：试验样品支架和负载 装置，如图 1 所示。其中支架标准中规定的尺寸为： 50 mm 直径的平滑安装表面和 100 mm 高度的实心钢 圆柱体。对支架的这个要求主要是考虑到在烘箱中放 置和取出试验样品时，试验装置的温度要能保持稳定， 因此，比热容小的钢制材料 （烘箱中空气的比热容为 1.0×103 J/ (kg·℃)，钢制材料比热容为 0.46×103 J/ (kg·℃)) 是很好的选择。负载装置的总重力为 20 N±0.2 N，其中 包含 5 mm 的试验钢球。标准中对钢球以外的材料没 有做出要求，通常情况下也是采用钢制材料，铜也是 一种很好的选择。钢球压在试验样品上的部分应圆滑， 各点的曲率半径应相同，这样压出的压痕才能便于测 量，也不会对试验结果产生偏差。新的 CTL 决议 [4] （CTL DSH_0391C 2010_2011_07_04）中对球压装置 做了一些细微调整，允许钢球的偏差为 1%，在这个 偏差范围内认为能确保结果的准确性；同时，样品支 架的尺寸不再仅限于 50 mm 直径的平滑安装表面和 100 mm 高度的实心钢圆柱体，大于这个尺寸或者等效 体积和质量的结构也是被接受的。 IFM 推荐了一种区别于 IEC 60695-10-2: 2014 的 装置，如图 3 所示，其中样品支架的尺寸较大，预热 这种装置将会花更多的时间。根据温升公式： = ， 是热量或内能， 是比热容， 是质量， 是温度 变化量，从常温升至试验温度，质量越大，相同烘箱 必然需要更长的时间来使实验装置与烘箱达到温度平 衡。但同时在打开烘箱放置样品的时候这种装置也更 稳定，短暂地打开烘箱，试验装置的温度必然降低， 关上烘箱后，其回升到试验温度的时间也必然短。图 4 为这种装置从打开到关闭烘箱温度的降幅及回到 120 ℃ 试验温度时的情况。
关键词：球压；压痕；球压装置；CTL 决议
引言
灯具中提供防触电保护的外部绝缘材料部件，以 及固定载流部件或安全特低电压部件就位的绝缘材料 部件都应足够的耐热；其中，对灯具中提供附加绝缘 的塑料部件，球压试验不是必须的。灯具中的灯座、 接线端子等重要绝缘材料部件，如果没有很好的耐热 性能，会直接影响到整灯的安全使用。GB 7000.1 中 [1] 通过对材料进行球压试验来考核其合格性。现行的球 压试验方法标准 [2-3] 为：GB/T 5169.21—2017，等同 于 IEC 60695-10-2: 2014。文章通过 IFM 球压对比试 验，就比对试验中遇到的各种问题进行归纳总结，希 望能对日常检查工作有所帮助。
试验中的注意事项
试验样品及预处理
应尽量从产品上切割试验样品，上部和下表面大 致平行，厚度至少为 2.5 mm。如果样品厚度不足 2.5 mm， 可以采用叠加两个或更多样品的方式获得这个厚度。 如果无法切割出有平行表面的试验样品，注意支撑接 受压力球作用的试验样品的表面积，试验样品应是边 长最小为 10 mm 的方形平面或直径最少为 10 mm 的 圆形表面。如果从产品上取的试验样品不可行，则 用一片同样的材料作为试验样品。材料片厚度为 3.0 mm±0.5 mm，应有边长至少为 10 mm 的方形平面 或直径至少为 10 mm 的圆形平面。
图 3 IFM 推荐球压装置
温度/℃
时间/s
图 4 烘箱内温度变化情况
烘箱 IEC 60695-10-2: 2014 中要求烘箱满足 IEC 60216 -4-1 温度分布，容差在±2 ℃的单体烘箱，烘箱和样品 支架维持在试验温度 24 h 或者直到达到平衡，取其 先 出 现 者。新 的 CTL 决 议 [4]（CTL DSH_0391C 2010_2011_07_04）中对烘箱有了新的要求：必须是强 制空气对流的单体烘箱，同时烘箱内温度必须在 5 min 内回升到试验温度且不能出现超过 5 ℃的过冲。 图 4 以 120 ℃为试验温度，按照标准要求，其允 许的温度波动范围为 118 ℃~122 ℃。试验发现，在 打开烘箱放入样品后很短的时间内，温度就重新回到 了试验温度，但回到 118 ℃以上后有一个小小的下降， 这是因为试验采用的是强制空气对流的单体烘箱，过 冲的范围及下降的幅度均在 CTL 决议的范围内。