球壓試驗(yàn)中壓痕直徑d的判斷與測(cè)量

許家峰

摘要：文中主要根據(jù)球壓試驗(yàn)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室委員會(huì)（CTL）決議等文件要求，分析和探討在球壓試驗(yàn)中的關(guān)鍵參數(shù)壓痕直徑d的判斷，以及在實(shí)際試驗(yàn)中對(duì)壓痕直徑d的測(cè)量。

關(guān)鍵詞：球壓試驗(yàn);壓痕直徑d;CTL決議

Judgment and Measurement of Impression Diameter D in Ball Pressure Test

XU Jia-Feng

（Fujian Institute of Product Quality Inspection， Fuzhou 350002， Fijian， China）

Abstract： This paper mainly analyzes and discusses the judgment of the key parameter indentation diameter D in the ball pressure test and the measurement of the indentation diameter D in the actual test according to the requirements of the national standard of the ball pressure test method， the International Electrotechnical Commission （IEC） standard and the resolution of the testing laboratory Committee （CTL）.

Key Words： Ball pressure test; Impression diameter D; CTL Decision

1引言

球壓試驗(yàn)是電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)系列中的一部分，文中以GB/T 5169.21—2017《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第21部分：非正常熱球壓試驗(yàn)方法》[1]球壓試驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合 IEC 60695-10-2：2014《著火危險(xiǎn)試驗(yàn)》[2]和IECEE CTL DSH 0391D 決議要求的內(nèi)容，分析和探討在球壓試驗(yàn)中的壓痕直徑d的判斷，以及在實(shí)際試驗(yàn)中使用不同儀器對(duì)壓痕直徑d的測(cè)量。

2 球壓試驗(yàn)檢驗(yàn)依據(jù)

球壓試驗(yàn)主要依據(jù)：GB/T 5169.21—2017《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第21部分：非正常熱 球壓試驗(yàn)》、IEC 60695-10-2：2014《Fire hazard testing –Part 10-2： Abnormal heat – Ball pressure test method》和IECEE CTL decision sheet 391D決議，此外還應(yīng)參考IECEE OD-5014 儀器精度限值和IECEE IEC GUIDE 115不確定度導(dǎo)則等文件。

3試驗(yàn)方法

3.1試樣取樣及預(yù)處理

成品試驗(yàn)的取樣應(yīng)從成品上切取，厚度至少為2.5mm，上下表面大致平行，如有必要，只要試驗(yàn)前各面之間不會(huì)有明顯移動(dòng)，可疊加兩個(gè)或更多部件以達(dá)到這個(gè)厚度。試樣應(yīng)為邊長(zhǎng)至少10mm的方形或直徑至少10mm的圓形。將試樣放置在溫度為15℃～35℃，相對(duì)濕度為45%～75%的大氣環(huán)境下至少24h。

3.2烘箱和試驗(yàn)裝置預(yù)熱

試樣支座和負(fù)載裝置應(yīng)在試驗(yàn)溫度下預(yù)熱最少3 h。

3.3試樣、試驗(yàn)裝置的放置

將試樣放置在試樣支座大致中間的位置，確定其上表面是水平的。輕輕地將壓力球放在試樣大致中間的位置。確保試驗(yàn)期間壓力球除了向下移動(dòng)之外，不會(huì)存在其他情況。

3.4試樣的后處理

負(fù)載裝置應(yīng)保持在試樣上60min+2min后，將負(fù)載裝置移走，然后在10s內(nèi)將試樣放在20℃±5℃的水中（浸沒(méi)）6min±2min;最后從水中移出，并去除所有水跡，在3min內(nèi)測(cè)定尺寸d。

3.5試驗(yàn)中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

IECEE CTL decision sheet 391D 決議中規(guī)定，如果壓痕是非圓形的，測(cè)量到的壓痕直徑d最大直徑，最長(zhǎng)和最短直徑之間相差不應(yīng)超過(guò)0.2mm。

4 壓痕直徑d的判斷與測(cè)量

4.1 壓痕直徑d的定義

GB/T 5169.21—2017《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第21部分：非正常熱球壓試驗(yàn)》中對(duì)壓痕直徑d的定義：能測(cè)量出從壓痕的一端清晰邊界到另一端清晰邊界之間的最大距離。CTL DSH_0391D 2015決議未對(duì)壓痕直徑d作其他解釋。但在IFM組織的20E26 BALL PRESSURE TEST 球壓試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證最終報(bào)告中，IFM指出：球壓試驗(yàn)的目的是只測(cè)量由球直接形成的壓痕，此外，測(cè)量的最大壓痕應(yīng)該是5mm或更少。所以壓痕直徑d的邊緣應(yīng)該是球壓試驗(yàn)裝置和材料直接接觸形成的清晰邊界，不應(yīng)包括材料的變形。

4.2 壓痕直徑d的判斷

當(dāng)壓痕直徑較大，除了有一圈較清晰邊緣外，其周?chē)€有明顯凹陷，該壓痕在光學(xué)測(cè)量?jī)x器下會(huì)形成多個(gè)光圈，不易直接判斷壓痕邊緣，這種情況下應(yīng)采用輔助方法判斷壓痕邊緣，采用較清晰的內(nèi)側(cè)邊緣測(cè)量壓痕直徑d。

當(dāng)壓痕直徑較小，邊緣較清晰，周?chē)鸁o(wú)其他明顯凹陷，在光學(xué)測(cè)量?jī)x器上只會(huì)形成一個(gè)清晰的邊緣，直接測(cè)量即可。

4.3 確定壓痕邊界的輔助方法

如果壓痕直徑d存在爭(zhēng)議，則需要更為清晰的壓痕邊界，以便準(zhǔn)確測(cè)量其壓痕直徑d，可以使用以下兩種輔助方法確定壓痕邊界，即橫剖面法和涂色法。

4.3.1 橫剖面法

橫剖面法是通過(guò)觀測(cè)樣塊的橫剖面確定壓痕的清晰邊界的一種方法。首先應(yīng)使用合適的方法，如鋒利的切割機(jī)將樣塊從壓痕最大直徑處切開(kāi)，應(yīng)保證切割完的樣塊橫剖面的壓痕直徑是最大直徑，且切割過(guò)程未對(duì)壓痕造成破壞。然后將橫剖面上的毛刺清理干凈，放置在光學(xué)測(cè)量?jī)x器上，通過(guò)模擬球壓的球頭和樣塊的接觸痕跡，可確定壓痕直徑的邊界，最后通過(guò)確定的邊界即可直接在光學(xué)測(cè)量?jī)x器上直接測(cè)量其直徑d。

橫剖面法適用于多種類(lèi)型的壓痕邊界確定，特別是外圍有較大凹陷和周?chē)邢蛏下∑鸬膹?fù)雜壓痕，但應(yīng)充分評(píng)估由于切割對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響;對(duì)于一些直徑較小的壓痕，因?yàn)榍懈畹倪^(guò)程可能會(huì)對(duì)壓痕造成破壞，從而影響壓痕直徑測(cè)量的準(zhǔn)確度，故不推薦使用橫剖面法確定此類(lèi)壓痕的邊界。

4.3.2 涂色法

涂色法是在樣塊表面涂上對(duì)比色以清晰化壓痕邊界的一種方法。應(yīng)采用合適的涂料，如紅色印章油，將涂料均勻涂抹在一定有寬度的平直筆頭上，然后將筆頭均勻緩慢刷過(guò)壓痕表面，使樣塊表面著色，與未著色的壓痕內(nèi)部形成對(duì)比，使樣塊在光學(xué)測(cè)量?jī)x器上能比較清晰的顯示邊界。

涂色法適用于壓痕直徑較小，且樣塊表面僅出現(xiàn)一個(gè)壓痕邊界的壓痕邊界確定，對(duì)于外圍有較大凹陷和周?chē)邢蛏下∑鸬膹?fù)雜壓痕，涂色法可能會(huì)誤導(dǎo)壓痕邊界確定。

5 測(cè)量?jī)x器的選擇

GB/T 5169.21—2017《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第21部分：非正常熱 球壓試驗(yàn)》規(guī)定：光學(xué)測(cè)量裝置應(yīng)有至少10倍的光學(xué)放大倍率，并與經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的分辨率不超過(guò)0.1mm的網(wǎng)或成十字線測(cè)量臺(tái)一起使用。照明裝置可用于照亮施加過(guò)壓力球的表面。實(shí)驗(yàn)室常用的測(cè)量?jī)x器有讀數(shù)顯微鏡和視頻測(cè)量?jī)x。

5.1讀數(shù)顯微鏡的使用

（1）將讀數(shù)顯微鏡置于被測(cè)試品之上，壓痕應(yīng)盡量放置于物鏡正下方，調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)使試樣的壓痕成像清晰。

（2）調(diào)整讀數(shù)滾輪，使分劃板上的十字交叉線對(duì)準(zhǔn)壓痕邊界的一端，讀出初始點(diǎn)讀數(shù)A，如圖8所示。

（3）調(diào)整讀數(shù)滾輪，使分劃板上的十字交叉線對(duì)準(zhǔn)壓痕邊界的另一端，讀出終讀數(shù)B，如圖9所示。

（4）計(jì)算測(cè)量值=（A-B）/物鏡放大倍數(shù)。

5.2視頻測(cè)量?jī)x的使用

（1）將試樣放置于測(cè)量?jī)x的載物臺(tái)，調(diào)節(jié)鏡頭焦距使試樣的壓痕成像清晰。

（2）在屏幕上選取壓痕邊緣，進(jìn)行測(cè)量，如圖10所示。

6 結(jié)語(yǔ)

球壓試驗(yàn)中，壓痕直徑d的判斷與測(cè)量是試驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟，對(duì)壓痕直徑較小，邊緣較清晰，周?chē)鸁o(wú)明顯凹陷的壓痕，在測(cè)量?jī)x器上只會(huì)形成一個(gè)清晰的邊緣，直接測(cè)量即可。對(duì)壓痕直徑較大，除了有一圈較清晰邊緣外，其周?chē)€有輕微凹陷的壓痕，應(yīng)以較清晰的內(nèi)側(cè)邊緣為壓痕直徑d。

參考文獻(xiàn)

[1]電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第21 部分：非正常熱球壓試驗(yàn)：GB/T 5169.21-2006[S].[2]2014《Fire hazard testing-Part 10-2：Abnormal?heat-Ball pressure test method》：IEC 60695-10-2：[S].