Page 68 - 理化检验-物理分册2021年第九期

焦宗寒, 等: 电流互感器引流抱箍线夹断裂原因

图5 铜合金线夹显微组织形貌

Fi g 5 Microstructuremor p holo gy ofco pp erallo y clam p 图7 断裂铜合金线夹1拉伸试验的应力 - 应变曲线

Fi g 7 Stress-straincurveoffracturedco pp er

allo y clam p 1tensiletest
GB / T1173 — 2013要求砂型铸件本体试样的断

后伸长率应不低于标准规定的50% , 因此3个线夹的
断后伸长率均不合格, 屈服强度和抗拉强度符合标准

要求, 计算得到铜合金的弹性模量E 为108GPa 。
1.5 渗透检测
对断裂铜合金线夹14进行渗透检测, 发现部分抱
图6 铝合金线夹显微组织形貌 箍线夹转折位置有裂纹缺陷, 见图8 , 裂纹长为10mm 。

Fi g 6 Microstructuremor p holo gy ofaluminumallo y clam p
线夹进行硬度测试。结果表明, 14 个铜合金线夹

中, 硬度最低为 106HBW , 最高为 135HBW , 其他

线夹硬度在 115~135HBW , 满足 GB / T1176 —
2013 对 ZCuZn40Pb2 铜 合 金 的 硬 度 不 低 于

90HBW 的 要 求。 铝 合 金 线 夹 硬 度 为 60.5~
63.2HBW , 满足 GB / T1173 — 2013 对 ZL101A 铝

合金硬度的要求。
对尺寸满足圆形拉伸试样要求的断裂铜合金 图8 断裂铜合金线夹14的渗透检测结果
抱箍线夹( 化学成分分析中线夹编号1~3 ) 进行拉 Fi g 8 Penetranttestresultsoffractured

伸试验, 按照 GB / T228.1 — 2010 《 金属材料 拉伸 co pp erallo y clam p 14

试验 第1部分: 室温试验方法》 的技术要求截取线 1.6 X 射线检测

夹底座和连板, 加工成拉伸圆形横截面比例试样, 对断裂铜合金线夹 14 进行 X 射线检测, 结果
比例系数k 取 5.65 , 原始直径为 10mm 。其中线 见图9 , 可见断裂位置处有明显的裂纹影像, 其余位

夹1拉伸试验曲线见图 7 , 由于没有显著屈服阶 置未发现气孔、 疏松等缺陷。
段, 将产生0.2% 的塑性延伸强度作为屈服强度, 1.7 结构受力分析
将此点定义为材料变形破坏起点 [ 9 ] 。力学性能测 为研究线夹紧固后的受力情况, 采用有限元软
试结果见表2 。 件对所有断裂线夹建立模型进行分析。线夹和垫圈
表2 铜合金线夹的拉伸性能测试结果 采用三维实体单元, 模型尺寸通过测试线夹得到, 黄

Tab 2 Testresultsoftensile p ro p ertiesofco pp erallo y clam p s
铜弹性模量为108GPa , 泊松比为0.3 , 屈服强度为
项目 屈服强度 / MPa 抗拉强度 / MPa 断后伸长率 / %
95MPa 。在抱箍中心设置刚体以模拟安装过程中
线夹1实测值 226 351 5.8
夹持的导体。对变电站安装完毕的抱箍线夹进行抱
线夹2实测值 208 346 6.5
耳收缩测试发现, 抱耳最少收缩1.5mm , 最大超过
线夹3实测值 190 341 7.2
1.8mm 。有限元分析中通过施加位移载荷来模拟
标准值 95 220 15.0
紧固状态, 两侧垫圈位移0.75mm 。同时将线夹底
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