Poddane ostatecznej próbie – część 4: Testy załamywania i ścierania wróć

Podczas projektowania kabli i przewodów każdy produkt poddajemy rygorystycznym próbom w naszych laboratoriach badawczych. W czwartej części naszego cyklu przedstawimy wprowadzenie do testów załamywania i ścierania.

Kable przeznaczone do zastosowań dynamicznych są narażone na wiele obciążeń mechanicznych, między innymi ścieranie. Dochodzi do nich m.in. wskutek kontaktu z innymi elementami maszyny. Ciągłe ocieranie może w dłuższej perspektywie powodować uszkodzenia lub niszczyć powłoki oraz izolację żył kabla. Konsekwencją takich uszkodzeń może być przerwanie kabla, awaria, zwarcie lub pożar.

W związku z tym w naszych laboratoriach badawczych wykonujemy testy ścierania, aby sprawdzić odporność materiałów wykorzystywanych do wyrobu powłok i izolacji w warunkach normalnego użytkowania. Próba polega na wywoływaniu tarcia poprzez pocieranie nieruchomego kabla metalowym bolcem poruszanym w przód i w tył. Wyposażenie naszych laboratoriów pozwala na osiągnięcie prędkości rzędu 400 mm/s i maksymalnego przyspieszenia 2000 mm/s2. W ten sposób możemy precyzyjnie symulować bardzo dynamiczne zastosowania i określać wpływ tarcia na funkcjonalność i trwałość naszych produktów.

Wiele dynamicznych zastosowań wiąże się również z nieustannym narażeniem kabli oraz przewodów na obciążenia zginające. Podobnie jak tarcie, również ruchy wyginające mogą z czasem powodować nieodwracalne uszkodzenie materiału. Właśnie dlatego, żeby uniknąć przykrych niespodzianek i określić odporność naszych produktów, wykonujemy specjalne testy załamywania.

W ramach tych prób kable są umieszczane w ruchomym urządzeniu i załamywane w ustalonym punkcie. Wyposażenie badawcze osiąga prędkości kątowe rzędu 440°/s, przyspieszenie wynoszące 2000°/s2 oraz maksymalny kąt skręcania ±180°. Dla naszych inżynierów kabel przechodzi test tylko wtedy, gdy jest zdolny do wytrzymania tych ekstremalnych narażeń mechanicznych bez jakichkolwiek uszkodzeń.

Zapytaj eksperta

W jaki sposób mogę zabezpieczyć kable i przewody przed ścieraniem?

Można tego dokonać na kilka sposobów. Najlepszym, rzecz jasna, jest wyeliminowanie potencjalnych punktów kontaktu kabli z innymi elementami już na etapie projektowania ruchomego systemu. Niemniej takie rozwiązanie nie zawsze jest możliwe. Jeśli wiem, że może występować tarcie, muszę dobrać odpowiedni materiał powłoki. Kable wykonane z poliuretanu (PUR) odznaczają się największą odpornością na tarcie. Również inne elastomery termoplastyczne (TPE) wykazują wysoką odporność na ścieranie. Z kolei polichlorek winylu (PVC) jest zdecydowanie mniej odporny. Kable można również zabezpieczyć przed ścieraniem poprzez zastosowanie dodatkowej powłoki, np. rurki termokurczliwej, oplotu lub taśmy tekstylnej. W niektórych przypadkach zastosowanie korytka lub prowadnika może pomóc w zabezpieczeniu kabla przed ścieraniem.

Na czym polega przerwanie kabla i dlaczego jest to niebezpieczne zjawisko?

O przerwaniu kabla mówimy w sytuacji, gdy jego żyły zostają częściowo lub całkowicie rozerwane wskutek mechanicznego przeciążenia, np. pod wpływem ścierania lub załamywania. W punkcie przerwania połączenie elektryczne zostaje całkowicie zerwane. Może to również oznaczać, że prąd, który normalnie przepływałby przez przerwaną część kabla płynie jego pozostałą częścią, co grozi wzrostem gęstości prądu. Taki kabel zacznie się przegrzewać, co doprowadzi do uszkodzenia izolacji żył i powłoki. To z kolei grozi zwarciem lub powstaniem łuku elektrycznego, a w konsekwencji – zapłonem kabla, co jest jedną z najczęstszych przyczyn pożarów. Właśnie dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie kabli i przewodów do każdego zastosowania oraz ich regularne sprawdzanie.

O autorze
Günter Meyer jest kierownikiem testów dynamicznych w zakładzie produkcyjnym HELU w Windsbach.