材料機械性能試驗

測定材料在一定環境條件下受力或能量作用時所表現出的特性的試驗，又稱材料力學性能試驗。試驗的內容主要是測量材料的強度、硬度、剛性、塑性和韌性等。材料機械性能的測定與機械產品的設計計算、材料選擇、工藝評價和材質的檢驗等有密切的關係。測出的機械性能數據不僅取決於材料本身，還與試驗的條件有關。例如,取樣的部位和方向、試樣的形狀和尺寸,試驗時的加力特點,包括加載速度、環境介質的成分和温度等,都會影響試驗的結果。為了保證試驗結果的相對可比性，通常都制訂出統一的標準試驗方法，對試驗條件一一作出規定，以便試驗時遵守。

機械性能試驗可分為靜力試驗和動力試驗兩大類。靜力試驗包括拉伸試驗、壓縮試驗、彎曲試驗、剪切試驗、扭轉試驗、硬度試驗、蠕變試驗、高温持久強度試驗、應力鬆弛試驗、斷裂韌性試驗（見斷裂力學分析）等。動力試驗包括衝擊試驗、疲勞試驗（見疲勞強度）等。

機械性能試驗在各種特定的試驗機上進行。試驗機按傳動方式分機械式和油壓式兩類，可手動操作或自動操縱。有的試驗機還帶有計算機裝置，按編好的程序自動進行試驗操作和控制，並可用圖像和數字顯示出結果，提高試驗的精度，使用方便 ^[1]  。

引拔材料以其良好的介電性能、極高的抗拉強度, 備受親睞。因此, 在電力系統中得到比較廣泛的應用。近幾年, 在停電作業、帶電作業工具中也逐漸使用引拔材料替代傳統的管材、板材製做承拉工具。

在傳統的絕緣管材(包括各種異型管) 製作過程中, 浸膠的玻璃纖維布條都是由手工控制拉力(布條的鬆緊) , 在勻速旋轉的管芯上交叉纏繞, 然後進行烘乾、脱模、打磨、表面浸漆等工序, 各工序工藝質量控制分開。而引拔材料的生產過程, 是浸漆玻璃纖維連續不斷成型的一種方法, 整個工藝過程、工藝參數集中控制, 全部是在無人操作的條件下進行的; 工人的勞動強度低, 生產效率高, 且產品質量穩定。引拔材料的最大特點是: 增強材料和基體的比例可按要求進行調配。因此, 兩種材料從整個生產工藝上完全不同。所以, 兩種材料的各項指標(如密度、外表光潔度、增強材料的均勻性、電氣及機械強度等) 都各不相同。從多次試驗結果看, 引拔材料的機電性能, 尤其是抗拉強度遠遠大於手工纏繞的絕緣材料及層壓板材。但引拔材料的使用僅限於純拉伸的受力狀態, 不可承受太大的扭矩, 尤其在帶電作業中使用, 必須採取防扭措施, 這一點務必注意。

帶電作業常用的絕緣構件, 都是使用玻璃纖維布浸以環氧樹脂後, 熱壓或卷制而成的環氧酚醛玻璃布板(又稱3240) 或環氧酚醛玻璃布管(又稱3640) 。一般用於帶電作業承力工具的材料是玻璃布板, 尤其是在330～500 kV 電壓等級, 使用更為普遍。

絕緣材料是製作帶電作業工具的主要材料, 其性能和質量直接影響到絕緣工具的使用安全。我國的玻璃布板和玻璃布管大多是以玻璃纖維編織布為增強材料, 以環氧酚醛為基體材料組成的。其中酚醛樹脂用量的多少直接影響絕緣材料的性能,對兩種樹脂進行比較, 可見酚醛樹脂的電氣性能確實較差, 故環氧酚醛玻璃布製品不適合於製作超高壓絕緣工具。在330～500 kV 帶電作業中, 一般使用直徑18 mm 的引拔棒作為承拉工具, 如緊線杆、吊線杆等。結合實際使用情況, 試品選擇了哈爾濱玻璃鋼研究所、西安絕緣材料廠生產的引拔棒, 做了機械和電氣試驗, 將試驗結果分別介紹於下 ^[2]  。

1 　機械試驗

機械試驗主要做了抗拉、抗彎、扭矩及密度試驗。通過引拔棒與板材、管材的差異，可以看出, 引拔棒的平均值要高於板材和管材。

2 　電氣試驗

電氣試驗試品選用哈爾濱玻璃鋼研究所的引拔棒和哈爾濱電力工具廠的環氧酚醛絕緣管及哈爾濱絕緣材料廠的環氧酚醛絕緣板, 進行工頻閃絡電壓試驗。

根據試驗結果可以發現引拔棒的各項機械性能都遠遠高於板材, 更高於管材, 並可承受較小的扭矩, 而且電氣性能也優於管材和板材。因此使用引拔棒製作承拉工具較為合理; 但對於引拔棒的連接附件需進一步開展研究工作。由於廣泛使用的外楔型和內楔型的兩種連接方式存在一定的缺陷,從試驗破壞的部位都是在附件的加工部位, 材料本身的性能並未充分發揮。所以有必要在連接附件上列一課題進行專門的研究開發工作, 使引拔棒這一新型材料更充分地發揮高強度性能, 更安全合理地使用 ^[3]  。