Politechnika Wrocławska Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii			Wydział Elektryczny Rok I Grupa V Rok Akademicki 1999/2000
Laboratorium Podstaw Inżynierii Materiałowej
Data ćwiczenia: 2000-03-13	Temat: Pomiary właściwości cieplnych materiałów izolacyjnych.			Ocena:
Nr ćwiczenia: 7

1. Warunki pomiaru.

Wilgotność - 46%

Temperatura - 24,5°C

Ciśnienie - 1013hPa

2. Celem ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie wytrzymałości cieplnej tworzyw metodą Martensa zbadania temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata i pomiar temperatury zapłonu oleju metodą Martensa-Pensky'ego

3. Sposób wykonania ćwiczenia.

Badanie wytrzymałości cieplnej tworzyw metodą Martensa:

Należy dokonać pomiaru grubości i szerokości 3 próbek Polofenu FE-18-1 WH (symbol wg PN-79/C-89001), a następnie obliczyć dla każdej z nich wskaźnik wytrzymałości przekroju poprzecznego ze wzoru:

gdzie b, h - szerokość i wysokość badanej próbki.

Naprężenie zginające wewnątrz próbki wywołuje dźwignia pozioma z przesuwanym ciężarkiem G.

Badanie temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata.

Temperatura mięknienia oznaczona według Vicata (VST) jest to temperatura (w °C), przy której stalowa igła o kołowym, przekroju poprzecznym o powierzchni 1mm²zagłębi się w próbkę tworzywa pod działaniem określonego obciążenia na głębokość 1mm przy określonej stałej szybkości wzrostu temperatury (PN-93/C-89024).

Trzy próbki badanego materiału należy ułożyć w poziomych położeniach na podstawkach trzech kolejnych przyrządów (pomiary wykonujemy jednocześnie). Igły należy poprzez opuszczenie pręta, zetknąć z próbkami, a następnie na czujniku służącym do pomiaru zagłębienia igły w próbce ustawić 1mm. Przyrządy wraz z próbkami należy umieścić w komorze grzejnej, a następnie podnosić temperaturę z szybkością I - 50±0,5k/h lub II - 120±10k/h. W momencie gdy czujnik wykaże zagłębienie w próbce równe 1±0,1 mm należy odczytać na termometrze temperaturę w komorze grzejnej. Jest to temperatura mięknienia wg Vicata badanej próbki.

Pomiar temperatury zapłonu oleju:

Pomiar temperatury zapłonu wykonujemy w naczyniu zamkniętym metodą Martensa-Pensky'ego PN-75/C-04009. Ogrzewanie powinno być tak wyregulowane aby przyrost temperatury wynosił 5-6°C/min. Pierwszą próbę zapłonu (zagłębienie palniczka w pojemniku na 1s należy wykonać w temperaturze o 17°C niższej od przewidywanej temperatury zapłonu. Następnie próby produktów o przewidywanej temperaturze zapłonu niższej niż 104°C - po każdym przyroście temperatury o 1°C, a produktów o temperaturze zapłonu wyższej niż 104°C - po każdym przyroście temperatury o 3°C. Za temperaturę zapłonu badanego produktu należy przyjąć temperaturę, przy której następuje pierwsze nagłe zapalenie się pary wewnątrz tygla.

W przypadku, gdy pomiar był wykonany przy ciśnieniu różnym od 1013hPa (101,3kPa) należy obliczyć poprawkę do oznaczonej temperatury zapłonu wg wzoru:

gdzie p - ciśnienie, przy którym wykonano oznaczenie w kPa.

Poprawkę należy dodać do oznaczonej temperatury zapłonu z uwzględnieniem znaku.

4. Przyrządy pomiarowe i sprzęt.

• przyrząd do oznaczania temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata

• urządzenia do zamocowania i obciążenia próbki służące do badania wytrzymałości cieplnej tworzyw wg Martensa

• aparat Martensa-Pensky'ego

• komora grzejna z termostatem o automatycznej regulacji przyrostu temperatury.

5. Wyniki pomiarów w tabelach.

Wytrzymałość cieplna tworzyw wg Martensa :

Lp.	Badana próbka	Szerokość	Wysokość	Wskaźnik przekroju poprzecznego	mg	Temperatura ugięcia
		[mm]	[mm]	[mm]		[°C]
1	Polofen	15,2	9,8	243	1215	132
2	Polofen	15	10	250	1250	139
3	Polofen	15	10	250	1250	137
						136

Temperatura mięknienia wg Vicata:

Lp.	Próbka tworzywa termoplastycznego	Temperatura mięknienia próbki
		[°C]
1	Poliuretan	81,1
2	Elastomer kopoliestrowy	161
3	Elastomer poliuretanowy	103

Metoda Martensa-Pansky'ego:

Temperatura zapłonu oleju transformatorowego - 151°C (oczekiwana temperatura zapłonu 130°C).

6. Przykłady obliczeń.

M_g = R_g­ ⋅ W

M_g = 5⋅ 243 = 1215

W - wskaźnik wytrzymałości przekroju poprzecznego [mm],

b - szerokość,

h - wysokość,

M_g - moment zginający,

R_g - naprężenie zginające,

R_g = 5 mPa

7. Wnioski.

Podczas badania temperatury zapłonu oleju transformatorowego stwierdzamy, iż olej spełnia warunki normy PN-90/C-96058. Jego temperatura zapłonu spełnia warunek:

T_zap ≥ 140°C, i wynosi151°C.

Wszystkie próbki poddane wytrzymałości cieplnej (metodą Martensa) mają podobną temperaturę około 136°C.

Podczas badania temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata widać, że próbki mają różną temperaturę mięknienia, w zależności od rodzaju materiału z jakiego są wykonane (różnią się składem chemicznym).

1