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氟橡胶热缩管收缩后开裂,多半和这几步有关
热缩管收缩之后出现开裂的情况,并不是由一个原因引起的。一般是由一系列的操作细节累积而成:加热温度过高、受热不均、冷却过快、安装应力没有消除、基材和管材收缩不一致、花纹或者胶层先于界面损伤出现。裂纹可以从管口开始,也可以从弯曲的地方、固定的部位或者标志边缘向内扩展。刚开始的时候只是一些白色的斑点或者是细小的裂痕,但是随着时间的推移,这些白色斑点或者细小裂缝会逐渐蔓延到整个管道上,并且会对绝缘、密封以及标识的功能造成影响。按照不同的结构对象来拆解裂缝常见的过程。
氟橡胶热缩套管:升温速度过快或者局部温度过高都是裂口发生的起始点
在使用热风枪的时候,如果热风枪停留的时间过长,或者火焰距离太近,那么该氟橡胶热缩套管局部温度就会很快地超过安全范围。首先会出现发亮、变色的现象,之后交联网络就会被破坏,分子链也开始分解,材料表层变得脆弱。此时管材还未完全贴合在基材上,内部应力分布不均,在冷却的过程中各个部分的收缩程度不一样,因此管口或者受热最严重的部位就会最先产生微裂纹。一旦出现裂纹之后,后面的弯曲、振动或者冷热变化都会使裂纹越来越大。另外一个常见的过程就是受热不均:一边已经收缩到极限了,另一边仍然在膨胀中,收缩所造成的拉应力集中于过渡区,在冷却之后就形成了纵向裂缝。壁厚大、耐高温的氟橡胶热缩套管要保证均匀受热,否则只加热表层,而内部没有同步收缩,表面已经硬化了,但是内部仍然在收缩中,这样就会产生层间的应力而导致开裂。预防的重点不在于单纯的降温,而是在于从一个地方到另一个地方均匀地移动热量,使收缩的过程逐渐进行下去,空气有一个排出口,应力也有足够的时间来释放。
花纹热缩管:花纹边沿处很容易形成应力集中点
花纹热缩管在收缩的时候,花纹层和基材的收缩速度并不是完全相同的。油墨或者激光雕刻所形成的图案改变的是表面结构,在凸起的边缘、凹陷的底端以及颜色交接的地方都容易形成应力集中点。加热过程中,基材迅速收缩,而花纹层却不能及时跟上,因此在界面处会产生剪切应力,在冷却之后,花纹边缘就有可能出现发白、翘起的现象,并且会逐渐形成细小的裂纹。如果温度过高,油墨中所含的树脂、助剂等物质就会被破坏,使花纹层变得脆弱,在受力弯曲的时候就会出现裂缝。激光雕刻的图案由于没有油墨溶剂的问题,但是凹槽边缘在收缩应力的作用下很容易产生银纹,银纹扩大之后就会出现可见的裂纹。花纹热缩管开裂一般是从标识区域开始的,在这个区域内既有几何突变,也有材料不同。在对线缆进行标识的时候,如果花纹出现裂缝的话,那么文字就会发生变形和模糊的情况,并且附着力也会降低,使得信息无法被读取。在安装的时候要防止对花纹部位进行集中加温,使基材和花纹层一起收缩,在冷却的过程中自然降温,从而降低界面应力。
双壁热缩管:如果内层胶和管壁不同时收缩就会在管口处破裂
双壁热缩管由于其结构特点,所以要比单壁管更易发生不同时收缩的情况。外层管壁在受热之后会很快收缩,而内层热熔胶要达到软化点才会开始流淌。如果加热速度过快,外层已经收缩到合适的位置了,而内层胶还没有完全融化,所以空气和挥发物质就会被困在夹层里。当继续加热的时候,内部的压力会越来越大,在管口或者薄弱的地方可能会被顶开。冷却过程中的外层管壁会先于内层橡胶部分开始硬化,在此期间内层橡胶又会逐渐收缩,此时胶层和管壁之间就会产生拉应力,因此在管口处就很容易出现环向裂纹或者纵向裂口。如果加热过头的话,内层橡胶就会被氧化分解,产生气体和碳化物,使胶层变得非常脆弱,失去了密封的功能,外层钢管也会因为里面的高压而鼓起、开裂。双壁热缩管开裂的过程一般为:外层先收缩,内层没有完全熔化,空气被困在里面,当它冷却的时候就会发生收缩现象,然后内外两部分之间就会出现分离的情况,并且裂缝会沿着管道的方向从管口处开始向外扩展。安装的时候要从一个方向开始加热,使胶层逐渐融化并将空气从另一个方向排除出去,以防止局部过热或者强制性的快速冷却。
PVDF热缩管:结晶转变和急冷都很容易造成脆裂
PVDF热缩管是半结晶性聚合物,在收缩过程中温度接近于结晶转变区。加热过程中,非晶区分子链运动加快,结晶区逐渐熔化,管材变得柔软并且收缩。当温度过高或者时间过长的时候,结晶结构会被过度破坏,在冷却的过程中如果再使用冷水或者强风急速降温的话,结晶就无法及时地有序排列了,从而产生粗大的晶体颗粒以及内部的小孔。之后受到外力的作用就会产生裂纹。PVDF热缩管开裂的原因一般有以下几点:加热到接近熔点的程度,局部过热而熔化,然后迅速冷却并形成固态结构,在此过程中会产生晶格应力,从而导致裂缝的发展和扩大。和氟橡胶相比,PVDF的弹性回复能力比较差,在收缩之后再进行弯曲或者撞击的时候就很容易产生脆性的裂纹。另外一个原因就是基材约束:当管材收缩的时候如果没有金属接头或者卡箍来限制它的话,那么局部就会产生拉应力,冷却之后就会留下永久应力,稍微受到一点外力就会开裂。在安装PVDF热缩管的时候要控制好加热温度,不能靠近分解区间,冷却的时候自然降温,不要强行快速冷却,并且留出一定的伸缩空间。
氟橡胶热缩管:安装应力和基材约束都会加大开裂的风险
氟橡胶热缩管在收缩之后会出现开裂的情况,并且很多情况下并不是因为材料本身的耐温性差,而是在于安装的时候就已经给它埋下了应力。管材被拉伸、弯折半径过小、扎带绑得过紧、卡箍边缘锋利,在局部就会产生应力集中。加热收缩的时候,分子链会回缩,但是被约束的地方不能自由地变形,在拉应力和热应力的作用下,冷却之后就会产生裂纹,并且从这些地方开始萌生裂纹。基材的热膨胀系数也非常重要:金属导体受热后会膨胀,而塑料绝缘层则会收缩,在此过程中,基材受到来自各个方向的作用力。当安装的时候管材和基材之间有过盈配合的话,空气就会被压缩到很窄的空间里,在加热之后压力会增大,从而从薄弱的地方把裂缝顶开。氟橡胶热缩管开裂的过程一般为:安装应力没有释放出来,加热收缩受到限制,冷却固化留下的残余应力,冷热交替或者振动叠加的作用下,微小裂缝逐渐贯通。预防措施为不强行拉伸、过度弯曲,并且要给管口留出一定的伸缩空间,在加热之后再让管材自然冷却下来,不能马上移动或者加压。
线缆标识:标识层开裂会使得信息提前失效
线缆标识在热缩管收缩之后出现开裂的情况,一般是从油墨层或者激光打标的部位开始。油墨和基材的收缩率不一样,在加热的时候基材会迅速收缩,而如果油墨层没有足够的延伸性的话,在加热的过程中就会出现细小的裂缝、颜色变浅以及边缘变得粗糙的情况。继续发展的话,油墨可能会全部脱落,文字也会变得模糊不清。激光打标的标记虽然和材料本身结合得更加牢固,但是打标区域表面会出现一些微凹坑以及结构的变化,在收缩应力的作用下可能会成为裂纹的起始点,字符对比度降低,细微的笔画也很难辨认出来。线缆标识开裂的过程一般为:标识层和基材收缩不一致,在加热之后界面剪切、表面微裂、摩擦或者弯曲之后扩展、可读性降低。如果管材本身也有裂纹的话,那么标识区域也会和管壁一起被破坏掉。在安装的时候要选择和基材相匹配的标识工艺,并且要控制好加热温度,不能把对标识部位进行集中加热,等它冷却之后也不要马上去摩擦或者弯曲它。对于要在温度变化环境里长时间使用到的线缆标识,则要留出一定的热胀冷缩余量,并且要定期去检查一下字符是不是都完好无缺了,边缘有没有翘起来的情况。
综合分析可以知道开裂大多和这几步有关
收缩之后再开裂的情况很多都是因为以下几个关键环节造成的:加热温度过高或者受热不均,造成局部降解、应力集中;冷却速度太快,材料没有来得及放松就留下了残余应力;安装过程中拉伸、弯曲或者固定的太紧,限制了管材自由收缩;基材和管材在加热时会膨胀不同步,在接口处不断受到剪切力的作用;花纹层、内层胶或者标识油墨和基材收缩不一致,在界面处首先出现微裂;管材本身就已经老化或者被水浸湿了,所以它的承受能力就会降低。一般情况下,并不会孤立地存在某一个或者几个因素的影响下。在分析开裂的原因的时候,可以从以下几个方面来考虑:管口开裂主要是由于安装应力、冷却速度等因素造成的;表面龟裂一般是由于过热或者老化引起的;花纹或者标志区域开裂一般是由界面不匹配所导致的。双壁管管口开裂的原因主要是由于内层胶液流动以及排气不畅造成的。在处理的时候,轻微的表面裂纹可以加强监控,但是如果裂纹贯穿整个管道、密封处出现故障或者标签无法辨认的话,则应该立即更换新的管道。在安装的过程中要从一个地方均匀地加热,然后让它自然冷却下来,不能用强制的方式加以限制,这是防止开裂的一种有效的方法。了解开裂过程之后,在下次安装的时候就可以避免出现同样的问题了。



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