JB/T 10111-1999 灭弧罩陶瓷件及其材料

K30中华人民共和圜机械行业标准JB/T10111-1999灭弧罩陶瓷件及其材料199-08-06发布2000-01-01实施国家机械工业局发布JB/T10111-1999前言本标准是对ZBK50003-88《灭弧罩陶瓷件及其材料》进行的修订本标准等效釆用lEC60672:1997《陶瓷与玻璃绝缘材料规范》标准,根据IEC60672-1:1995《定义与分类》、IEC60672-2:1980《试验方法》、IC60672-3:1997《单项性能》中C500类520组同类材料的有关内容进行编制的。本标准首次发布。本标准由全国低压电器标准化技术委员会归口。本标准起草单位:上海电器科学研究所、八一电工陶瓷。本标准主要起草人:陈瑾、韩竞生、黄润彪本标准委托上海电器科学研究所负责解释。中华人民共和国机械行业标准JB/T101n1-1999灭弧罩陶瓷件及其材料代替ZBK45003-19881范围本标准规定了灭弧罩陶瓷件及其材料的基本要求,包括:术语、主要性能和技术要求、试验、试验方法及检验规则本标准适用于以半干压法或热压铸法制造的工业用交流50Hz(或60Hz),电压至1200V或直流l500V及以下的低压电器灭弧罩陶瓷件(以下简称陶瓷件)及其材料2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性GB/T1410-1989固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GBT1958-1980形状和位置公差检测规定GBT10581-1989固体绝缘材料在高温下绝缘电阻和体积电阻率的试验方法GB/T140481-1993低压开关设备和控制设备总则( eqv iec60947-1:1988)3术语、符号31术语及其定义3L1陶瓷绝缘材料主要由铝质多晶硅酸盐、氧化物、氧化混合物等无机材料制成陶瓷件的多孔材料。如钛盐酸,也包括某些无氧材料,如铝氮化物。312开口孔隙率试样开口孔隙(指与大气相通的孔隙)的体积与试样总体积之比,以百分数表示。313体积密度试样的质量除以试样总体积(包括开口利闭口孔隙的体积)得到的商,以Mg/m3表示314弯曲强度在试样跨距中央加负荷,由弯曲至断裂时单位横截面的负荷值,以MPa表示315弹性模量试样在比例极限内,弯曲应力与应变之比,以GPa表示。31.6平均线膨胀系数在某一温度范围内,试样单位长度的伸长数与该温度范围上限与下限温差之比,以10-“K表示3.17比热容国家机械工业局1999-08-06批准20001-01实施JB/r10111-1999单位质量的物体,从温度t到t所吸收热量的平均值,以!/kg·K表示318导热系数某种导热体,在其界面温度为t1时和t2时,单位时间内通过单位垂直面积的热量的平均值,即为导热体在温度t和t2范围内的平均导热系数,以WmK表示。319耐冷热急变性试样耐受温度急剧变化而不致影响性能的能力,通常由一个被加热试样投入到冷水浴盆中的温度差来确定,这个温度变化不致使规定的试样产生断裂,以加热温度和急冷温度的差值ΔT(K)表示3110体积电阻率试样体积电流方向的直流电场强度与该处电流密度之比,实际上可被看作一个单位立方体的体积电阻,以Ω·m表示:3Ll1冲击强度无缺口试样在简支梁冲击断裂过程中所吸收的冲击能对试样的原始横截而积的比值,以kJm2表示3112挠度弯曲过程中,试样跨距中心的顶面偏离原始位置的距离,以mm表示31.13耐电弧性试样表面耐受电弧作用的能力,以按试样是否开裂、熔穿、表面形成导电通路和电弧长度区分的级别(L1~L6)表示。3114半干压法成型采用湿粉粒状坯料用金属模压制成型3115热压铸法成型采用陶瓷熟料粉、熔融石蜡与油酸等混合的浆料用金属模压制成型。2符号P—开口孔隙率pa—休积密度Grn—弯曲强度E——弹性模量a—平均线膨胀系数C比热容λ—导热系数ΔT——耐冷热急变性p—体积电阻率Sr—冲击强度L——耐电弧性陶瓷件材料型号JB/r10111-1999成型工艺,以G代表半干压法成型;以R代表热压铸法成型表示陶瓷材料以堇青石为主要原料的材料.用520表示5正常工作条件陶瓷件应满足相应的低压电器产品标准规定的正常工作条件,并符合GBT14048.1-1993中第6.1条的要求。6主要性能和技术要求陶瓷件应按规定程序批准的图样制造。6.1陶瓷件的主要性能611陶瓷件材料的主要性能陶瓷件材料的主要性能见表1表1陶瓷件材料的主要性能序号项目名称符号单位情能指标开口孔隙率2体积密度压≥303弯曲强度MPa热压>504|弹性模量E1.5-3.530~3005|平均线膨胀系数10=/Ka30-030~600℃a30-10030-1000℃2.5~5比热容C.30-1007导热系数入30-100W/mK.3-188耐冷热急变性△T300≥10体积电阻率10001Mn·m体积电阻率对应的温度冷压≥1.311冲击强度kJ/m2热压>16耐电弧性LI-L6L4-L6(见表7)612陶瓷件还必须通过通断能力、约定操作性能、机械寿命的考核,考核条件必须符合相应产品标JB/r10111-1999准的要求,其中机械寿命的指标为产品机械寿命的l/0次:62陶瓷件的尺寸要求产品621陶瓷件的长度、壁厚及外径的尺寸偏差不应超过表2的规定表2陶瓷件的长度、壁厚及外径的尺寸偏差mn主要尺寸处非主要尺寸处基本尺寸02±030.5±07±0.24±0.3750.609±0450.75l.1>10-18±0.35±0.55±09±135042±0.65±105080土>80~120>120~180±125±20±3.15>180-250±0925±1452.36>250-315±1.05:60±2.6主要尺寸指在低压电器产品装配时对陶瓷件有配合要求或对电器可能发生显著影响的尺寸2拔模斜度引起的尺寸超差,不计算在尺寸偏差范围内,但应保证装配口的尺寸A为热压铸成型件尺寸偏差.B为半干压法成型件尺寸偏差4如有特殊要求,经协商后可按图样要求制造622陶瓷件的孔径偏差为表2数值的2倍623陶瓷件安装支承面及端面平面度应符合表3的规定表3安装支承及端面平面度公差长度mm公差值μm长度公差值μm≤10>63-1006>100-160>16-25150>160~25025~40>250~40024063陶瓷件的外观质量631陶瓷件表面不应有显著的颜色不均和起泡现象632陶瓷件表面单个缺陷、缺陷总面积和裂纹不应超过表4的规定JB/r10111-1999表4陶瓷件表面的缺陷规定缺陷项目及允许范围陶瓷件的非隔弧面的裂纹序号投影面积缺陷斑点烧缺、磁损面深度或总面积宽度单个长度总长度隔弧面m2杂质气泡等积高度的裂纹面积mm2mm≤l512不允许1091.2634陶瓷件表面折痕、压痕的深度不应超过厚度的10%,且不计算在缺陷总面积内63.陶瓷件表面上的缺陷不应影响其装配和使用64陶瓷件安装在相应的电器产品上进行分断能力、约定操作性能试验以后,不应有开裂、熔穿或表面严重剥落现象:7试验71数据处理、试验结果表示及试验报告。711数据处理试验数据中单个数值与算术平均值的允许最大相对误差见表5。表5允许最大相对误差弯曲强度、冲击强度、耐冷热弹性模量,平均线膨胀系数开口孔隙率试验项目急变性,体积电阻率比热容.导热系数体积密度误差值当计算结果超过允许最大相对误差时,去掉相对误差最大的一个试验值.然后将剩余的试验值算出算术平均值,再计算相对误差,直至符合规定为止。舍去试验值的个数不得超过全部试验值的l/3否则应重新取样试验最大相对误差按式(1)计算:m(或Xm)xR100%…………(1)式中:R。最大相对误差,以百分数表示。Xm和Xm——分别表示试验值中的最大值和最小值Ⅹ——试验数据的算术平均值7.12试验结果表示除另有规定外,试验结果由经数据处理后的算术平均值确定713试验报告试验报告应包括以下内容:1)材料名称;2)试验项目JB/r10111-19993)试样的制备、形状、尺寸及试样数量4)主要试验设备的名称、型号及规格;)试验环境的温度、相对湿度6)每个试样的测试结果7)按式(2)、式(3)计算的每组试样的经数据处理后的算术平均值及标准偏差;8)试验日期……(2)(3)式中:S——标准偏差n—一试样个数;X单个试样试验值X—试验数据的算术平均值。7.2陶瓷件(材料)试验用试样的要求721试样的形状、尺寸及数量应符合表6的规定722试样的材料,应采用正常生产用材料,并在同一正常生产工艺条件下进行制造7.2.3试样应平整光洁,表面应无裂纹、缺损、溶洞、起泡等缺陷72.4对弯曲强度、冲击强度、导热系数、耐电弧性等试样,应在温度23±2℃,相对湿度50%±5%条件下进行状态调节16h后,置于干燥器中。试样从干燥器中取出要立即进行试验。表6试样的形状、尺寸及数量试样的形状、尺寸序号项目名称试样数量开口孔隙率体积密度陶瓷件碎块.总重量50~80g弯曲强度10弹性模量方形棒见图5平均线膨胀系数6比热容按所用测试仪器确定7导热系数8耐冷热急变性方形棒见图19高温体积电阻率圆片:100×61000MΩ·m体积电阻率对应的温度平面度≤005冲击强度矩形棒:长120±2;宽10±0.5;高15±0512耐电弧性圆片:Φ100×6JB/r10111-1999压制方面0.4X45·H2×2×20.4X45°120±210±0.5120士210士0.5热压铸法成型半干压法成型图18试验方法对弯曲强度、冲击强度、导热系数、耐电弧性等试验,在试验前其试样须进行预处理,预处理方法详见72481开口孔隙率、体积密度试验811试验设备1)天平,感量0001g;2)比重秤(一种适用于测定悬挂在液体里的试样重量的秤),感量0001g;3)电热干燥箱,温度波动范围±5℃;4)盛水容器;5)电炉或其他加热装置,能使盛水容器中的蒸镏水至沸腾;6)干燥器812试验程序)将试样磨去棱角后洗净,放在距容器底部lcm的金属网上,再用蒸馏水浸没试样,煮沸30min后,冷却至环境温度。在煮沸过程中,必须保持试样完全浸没在水中;2)将试样置于细金属丝网内,并悬挂在23±2℃蒸镏水中用比重秤称重3)将试样从水中取出,用浸湿拧干的纱布迅速拭干试样表面后,立即在空气中称重,试样从水中取出称量完毕必须在1min内完成;4)将试样置于115±5℃的温度下烘4h,冷却后置于干燥器内冷却到环境温度后称重813结果计算开口孔隙率和体积密度按式(4)、式(5)计算,最后取三个试样的算术平均值:开口孔隙率应修约到001%体积密度应修约到001Mg/m3P二。×100%…(4)式中:P—开口孔隙率,用百分数表示JB/r10111-1999p。一体积密度,Mgm3p;—试验温度下水的密度,Mg/m3;试样干燥后的重量,mgmn;浸水处理后的试样在水中的重量,mgm浸水处理后的试样在空气中的重量,mg82弯曲强度试验821试验设备l)弯曲试验机试验机应有两个放试样的支架及两支架中间施加弯曲负荷的一个压头,负荷压头与支座作相对移动时速度恒定,加荷压头及支座圆弧半径为5±0.1mm,并使两表面保持抛光状态以使接触点的摩擦最小。负荷示值误差不大于±1%;2)游标卡尺,游标读数值0.02mm822试验程序1)调整试验机跨距为100±0.05mm,在能精确读出负荷时的平均负荷上升率为20~50Ns(或将压头以4±0.5mm/min的速度移动);2)在试样中心位置测量宽度和高度尺寸,精确到002mm3)将试样对称地放在支座上,压头与试样呈线接触,并保证与试样的接触线垂直于试样长轴方向(半干压法成形的试样加压方向应与压制方向一致),在跨距中心加压至破坏,记录试样破坏时的负荷823计算结果1)弯曲强度按式(6)计算,得出的算术平均值应分别修约到IMPa和1GPa正方形截面试样S FL…(6)式中:σ—弯曲强度,MPaF——施加的负荷,N;L——跨距,mm;b—试样宽度,mmh—试样高度,mm2)凡断裂不在试样全长三等分的中间部分者,其试验结果无效,应在同批试样中重新取样试验83冲击强度试验831试验设备1)试验机应为摆锤式并具有刚性结构,应牢固地固定在至少为最大摆锤重量40倍的机座上;试验机冲击刀应斜削成30°±1°的夹角并倒圆,倒圆半径为2±0.5mm,冲击刀应在试样支座正中(偏差±02mm),它与矩形试样整个宽度都接触,接触线与试样长轴的垂直线夹角不超过2°,空摆摩擦损失应不大于冲击能量的0.5%试验摆锤的平均速度应为29±029ms2)游标卡尺,游标读数值002mm832试验程序1)调整试验机跨距50±0.5mm;JB/r10111-19992)在试样中心位置测量宽度和高度尺寸,精确到002mm;3)摆锤的冲击中心必须对准试样的中心,然后抬起并扣住摆锤,把试样自由平放在支架上,其宽面贴紧支架的垂直壁面,使宽面受冲击,释放摆锤,记录刻度盘所示的冲击能833计算结果I)冲击强度按式(7)计算,得出的算术平均值应修约到01kJ/m2;(7)b h式中:S—冲击强度,kJ/m2;A—试样断裂消耗的冲击能,J;B——试样宽度,mh—试样高度,m2)凡断裂不在试样全长三等分的中间部分者,其试验结果无效,应在同批试样中重新取样试验84平均线膨胀系数试验841试验设备线膨胀系数测定仪,膨胀计指示精度0002mm,恒温器温度波动范围不大于±5℃842试验程序1)在室温下测量试样长度,精确到0.002mn;2)将试样装入膨胀计,使试样和石英管处于同一轴线上;3)从室温开始升温,升温速率不大于5K/min,记录和测量100,300,600,1000℃时的加热温度和膨胀增长量△L。843结果计算平均线膨胀系数按式(8)计算,得出的算术平均值应修约到0.1×10-6K…………………………(8)式中:a—平均线膨胀系数,105/K;L4——室温下试样的长度,mm;ΔL——加热后试样长度的伸长量,mm;△t——加热的温度差,K仪器的校正系数,106/K85比热容试验851试验设备任何合适的比热测量仪器均可使用852试验程序按所使用测量仪器的规程进行试验,测定30~100℃温度范围内的平均比热:853结果计算按所使用仪器提供的参数进行计算,得出的算术平均值应修约到10/kg·K86导热系数试验861试验设备JB/r10111-1999任何合适的导热系数测量仪器均可使用862试验程序按所使用测量仪器的规程进行试验,测定30~100℃温度范围内的平均导热系数863结果计算按所使用仪器提供的参数进行计算,得出的算术平均值应修约到01W/m87耐冷热急变性试验871试验设备1)马弗炉2)冷水浴盆:内贮水温10~20℃的冷水,其水容量应使10个试样投入后水的温度升高不超过1K;3)温度计,精确度为±0.1℃;4)同本标准第821条弯曲强度试验设备872试验程序1)在试样中心位置测量宽度和高度尺寸,精确到002mm2)取10个试样,按本标准第822条做弯曲强度试验程序,记录并计算弯曲强度算术平均值3)用温度计测量冷水浴盆的水温;4)将马弗炉升温至高于水温100K的温度后,把10个试样放入炉膛内并保温不少于30min。试样之间及试样与炉壁之间至少间隔5mm;5)取出试样立即投入流动冷水浴盆中急冷不少于5min;6)试样从水中取出,擦抹干净,在温度120±5℃下干燥2h后冷却至室温,置于干燥器中;7)按本标准第82.2条做弯曲强度试验程序,记录并计算弯曲强度算术平均值;8)重复按上述操作进行温差递增50K的试验,直到测得的弯曲强度减小到未经冷热处理试样弯曲强度值的2/3为止9)试验也允许直接将马弗炉升温至高于水温300K进行,只要其没得的试验结果不小于未经冷热处理试样弯曲强度值的2/3873结果计算用绘图内插法确定弯曲强度值减小到未经冷热处理试样弯曲强度值2/3时的温差值,并修约到10K。88耐电弧性试验881试验设备1)耐电弧试验机,输出直流空载电压220V,限流电阻2092,试验时负载电压的波动应不大于空载电压的10%,试验电路见图2;2)兆欧表,500V;3)碳棒电极,光谱分析碳棒,直径为8mm,尖端角45°,见图3882试验程序l)将两根电极放在水平布置的试样上,调整两电极轴线的夹角为90°,所构成的平面与试样平面的夹角为60°;2)调整试验电路空载电压为220VJB/r10111-19993)将两根碳棒接触后接通电源,使它们以0.9~lmm/s的恒定相对速度移开(单极或双极移动均可),产生电弧至电弧熄灭为止,每个试样在12半径处对称拉两条弧;4)用品红酒精溶液或其它染色溶液检查试样是否熔穿、碎裂或产生裂纹,用兆欧表检查试样上电弧痕迹导电与否,测量电极分开的距离。88.3结果评定结果评定按表7的规定,性能指标不低于L4。表7耐电弧性试验结果评定等级验溶穿、电弧痕迹导电或炸裂或4片以上有裂纹,或2片无裂纹,电弧拉伸距离大于20mL22片无裂纹,电弧拉伸距离不大于20mm,或3片无裂纹.电弧拉伸距离大于20mm3片无裂纹,电弧拉伸距离不大于20mm.或4片无裂纹,电弧拉伸距离大于20mm4片无裂纹,电弧拉伸距离不大于20mmL55片无裂纹,电弧拉伸距离大于20mmL65片无裂纹,电弧拉伸距离不大于20mmZOBGLK一开关;ZOB一三相调压变压器;GL一整流二极管;V一直流磁电式电压表1.5级A一直流磁电式电流表15级;R一电阻器;P一电极;S-试样图2试验电路图3电极JB/r10111-199989高温体积电阻率,001Mm体积电阻率对应的温度有关试验方法在考虑中9检验规则91检验方法9l1尺寸检查(第62.1、622条):采用相应精度的游标卡尺、专用量具或样板进行91.2安装支承面和端面平面度检查(第623)采用平板和塞尺进行,如有争议,按GBT1958进行仲裁。913外观检查(第63条):以目力观察结合相应的量具进行检查。92检验规则a)型式试验;b)常规试验921型式试验9211陶瓷件的型式试验在下列情况下进行:)当陶瓷件原料配方首次试制完成后;b)当陶瓷件转厂重复试制完成后;c)当陶瓷件的配料、配方或工艺有改变,而这种改变可能影响其性能时9212型式试验的项目如下a)开口孔隙率试验b)体积密度试验;c)弯曲强度试验;d)冲击强度试验;e)平均线膨胀系数试验;f)比热容试验;g)导热系数试验;h)耐冷热急变性试验;i)耐电弧性能试验j)体积电阻率试验;k)001Mg2·m体积电阻率对应的温度试验;l)通断能力、约定操作性能试验、机械寿命。试验项目a至k用符合表6的标准试样进行试验;试验项目1则将陶瓷件安装在与之配套的电器产品上进行试验。用作型式试验的试样必须是正常生产用的材料,在正常工艺条件下压制的,所有试验项目都能通过和所有承受试验的试样都合格,才能认为该型式试验合格,否则必须分析原因,采取措施,甚至改进工艺、配方等重新进行,直到型式试验合格为止922常规试验常规试验是陶瓷件正式出厂前,制造厂必须对陶瓷件逐台进行的试验,其目的是检验陶瓷件是否JB/r10111-1999符合本标准的要求常规试验项目如下:a)尺寸b)平面度;c)外观及表面缺陷。常规试验必须符合表2及表3的婆求才认为合格,否則必须逐台退修,直至完全通过为止。若无法修复,应予报废。中华人民共和国机械行业标准灭弧罩陶瓷件及其材料JB/T10l1-1999机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷(北京首体南路2号邮编开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXXXX年XX月第X版19XX年XX月第X印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号 XX. 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