Вопрос

Что я могу сделать, чтобы предотвратить хрупкость проволоки?

Я живу в очень жарком климате, где температура регулярно поднимается до 45 °C, а из-за высокой температуры в моторном отсеке провода под капотом, особенно тонкие, подвергаются сильному тепловому износу.



В результате при работе со старыми автомобилями (возрастом более 10 лет) я очень опасаюсь перегибать проводку в моторном отсеке, чтобы не допустить обрыва (и новой головной боли). Это касается проводов таких элементов, как датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик массового расхода воздуха, питание катушки и форсунок



Можно ли как-то отсрочить процесс охрупчивания проволоки? Поможет ли, если производители будут использовать проволоку другого сечения для увеличения срока службы?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/35095/what-can-i-do-to-combat-wire-embrittlement

20 Комментариев

  1. Если вы не можете найти провод с силиконовой изоляцией, попробуйте провод с ПВХ-изоляцией и нейлоновым покрытием. Он очень распространён в любых магазинах электротоваров. Он рассчитан на более высокие температуры, а нейлоновое покрытие защищает ПВХ от разрушения. Он немного дороже обычного провода, но дешевле провода с силиконовой изоляцией.


  1. Когда вы говорите «охрупчивание», вы имеете в виду именно это?



    введите описание изображения здесь



    Это распространённая проблема с ПВХ, используемым в качестве изоляции: ПВХ по своей природе хрупкий материал, и при изготовлении кабельной изоляции в него добавляют пластификаторы. Со временем пластификаторы испаряются (помните этот «запах нового автомобиля», который постепенно выветривается?), и ПВХ становится хрупким.




    Можно ли как-то отсрочить процесс охрупчивания проволоки?




    Вы можете хранить свой автомобиль в гараже, а не под прямыми солнечными лучами или дождём. Это уменьшит как коррозию меди, так и хрупкость изоляции.




    Поможет ли, если производители будут использовать проволоку другого сечения для увеличения срока службы?




    Очевидно, что использование более толстой медной жилы и более плотной изоляции сделало бы провода более прочными. Кроме того, помогла бы замена изоляции из ПВХ на более прочную (из сшитого полиэтилена или аналогичную). Поскольку это было бы дороже и не принесло бы производителям никакой выгоды, они бы не стали этим заниматься.


  1. Если коротко, то нагрев не является серьёзной проблемой для провода. Нагрев является проблемой для изоляции.



    Так что, если у вас что-то не так с проводами, я думаю, дело в чём-то другом.



    Проблема с неисправной изоляцией заключается в том, что с ней мало что можно сделать, кроме как заменить проводку в повреждённых частях. В современном автомобиле это может оказаться нетривиальной задачей. Как упомянул Agent_L, существуют хорошие материалы для высокотемпературной изоляции, но во многих случаях их установка нецелесообразна.



    Вот несколько практических советов:




    1. Термоусадочная трубка, хотя в этом случае обычно требуется заново зачистить провод, так как большинство термоусадочных трубок не сжимаются настолько, чтобы плотно прилегать к большинству разъёмов.


    2. Изолента — не самый элегантный способ, но он может быть эффективным и относительно простым в исполнении.


    3. Изоляционная лента с краской — я никогда ею не пользовался, но она есть в продаже и может подойти для некоторых задач. Думаю, она лучше защитит от влаги, чем обычная изолента.


    4. Если повреждённый участок небольшой, а автомобиль старый, то одним из самых простых решений может быть замена участка жгута проводов или его восстановление. Если автомобиль старый, то я бы даже не стал беспокоиться о том, чтобы заменить провода на более качественные, если только это не классика, так как новые провода прослужат много лет, прежде чем выйдут из строя.



  1. @Zaid Ещё один вариант: используйте термоклейкую ленту. Также можно дополнительно использовать герметичную защиту для кабеля fraenkische.com/en/Cable-protection/Resealable-cable-protect‌​ion/…
  1. @Zaid Подходит для использования на открытом воздухе, выдерживает высокие температуры, обладает хорошей гибкостью. Силиконовые гвозди. Вы наверняка видели их на хороших проводах зажигания.
  1. @Zaid Вы не можете этого сделать, но можете заменить провода на те, что с силиконовой изоляцией. Они часто рассчитаны на температуру выше 100 °C. Или хотя бы натянуть силиконовые трубки на существующие кабели. На заводе это делают редко, потому что это перебор — такие провода прослужат дольше, чем автомобиль.
  1. Нагрев и термическое напряжение, даже при температуре моторного отсека, обычно не являются причиной выхода из строя медных проводов. Для меди существует «водородное охрупчивание», но оно проявляется только при температуре 400 °C и выше в среде, богатой водородом, обычно во время отжига. Кроме того, разница в 20–30 °C из-за более жаркого климата с точки зрения меди незначительна.



    Коэффициент линейного теплового расширения меди составляет примерно 17 микрометров на метр на градус Цельсия (на память не помню, но вы можете посмотреть в справочнике). Этим показателем можно пренебречь при длине, характерной для большинства проводов, и особенно если провод просто висит и у него достаточно места, чтобы расширяться и сжиматься без механического напряжения.



    Медь также специально выбирают для электропроводки из-за её высокой прочности на разрыв и долговечности, а не только из-за высокой электропроводности. Алюминий, например, намного дешевле, из него получается отличная электропроводка, но у него более низкая прочность на разрыв и более высокий коэффициент теплового расширения, а значит, с ним нужно обращаться особенно осторожно (большое преимущество алюминия — цена и вес; его часто используют для прокладки воздушных линий электропередачи на большие расстояния).



    Медь также обладает высокой теплопроводностью, а это значит, что «горячие точки» в проводах быстро выравниваются, что снижает внутреннее напряжение из-за неравномерного расширения. Кроме того, медь довольно устойчива к коррозии, вызванной такими факторами окружающей среды, как влага и кислород, хотя, конечно, она не застрахована от этого, и со временем могут возникнуть проблемы.



    В некотором смысле медь является решением проблемы тех видов нагрузок, которым обычно подвергается проводка в таких местах, как моторный отсек.



    Основными видами неисправностей электропроводки обычно являются:




    • Нарушение изоляции: растрескивание изоляции приводит к коротким замыканиям, которые могут нагреваться настолько, что медь плавится. Нарушения изоляции могут быть вызваны воздействием тепла, ультрафиолета, факторов окружающей среды, а также износом и т. д.


    • Гальваническая коррозия в местах соединения: алюминий, сталь и цинк обычно подвергаются коррозии при электрическом контакте с медью. Медь обычно подвергается коррозии при контакте с нержавеющей сталью или латунью. Со временем это может привести к ослаблению соединений.


    • Окисление. Хотя медь довольно устойчива к окислению, со временем оно всё же происходит (например, Статуя Свободы зелёная, и вы наверняка заметите множество следов коррозии на открытых медных проводах в старых автомобилях) (на самом деле оксиды меди не зелёные, но в конечном счёте они превращаются в зелёные карбонаты/сульфаты меди, такие как малахит и т. д.). Окисленная медь гораздо более хрупкая, чем металл. Очевидно, что у проводов с большей площадью поверхности, например многожильных, проблема будет более серьёзной. Кроме того, если изоляция повреждена или пропускает кислород, это ещё один потенциальный источник проблемы.


    • Отредактирую: думаю, стоит упомянуть и о механической усталости, которая может быть вызвана неправильным обращением во время технического обслуживания или вибрациями в проводке, проложенной в неудачном месте. Медь довольно устойчива к этому, но, конечно, не застрахована от этого.




    Окисление — это, пожалуй, та проблема, которая со временем доставит вам больше всего хлопот.



    Итак, исходя из всего этого, я бы сказал:




    1. Производители уже поступают правильно, изначально используя медь.

    2. Возможно, вам удастся замедлить этот процесс, например, нанеся хорошую изоляцию на открытые участки, но... возможно, улучшить ситуацию не получится.

    3. Если в автомобиле уже сильно проржавела проводка, вы ничего не сможете сделать, чтобы исправить ситуацию.

    4. Смиритесь с тем, что старая проводка может выйти из строя, и заложите в бюджет время на её замену после визуального осмотра.

    5. Использование более толстого провода не навредит, но и не поможет. Что ещё важнее, используйте проводку с хорошей, гибкой изоляцией, рассчитанной на эксплуатацию вне помещений и при температуре в моторном отсеке. Силикон — хороший выбор.


  1. Думаю, вы попали в точку... больше всего страдает изоляция. Не могли бы вы подробнее рассказать о возможных способах снижения воздействия тепла на изоляцию?
  1. Из серебра получилась бы более качественная проволока... коэффициент теплового расширения у серебра составляет 7,8, у меди — 16,6, а у алюминия (уф) — 23. Кроме того, серебро — самый известный проводник.
  1. @Zaid Да. Я тоже пытался это сказать, но он выразился гораздо яснее. Дело в том, что вы либо не наблюдаете разрушения меди, либо то, что вы наблюдаете, не связано с нагревом. Видимые трещины на проводе, скорее всего, относятся только к изоляции. Реальное разрушение меди чаще происходит в местах соединения. Судя по вашему описанию, вы, вероятно, столкнулись с обоими видами повреждений. Для этого хорошо подходит силиконовая изоляция. Однако любой видимый вами выход из строя медного соединения — это лишь одна из неизбежных проблем. Я не мог понять, что вы имели в виду под «введением разрыва», поэтому просто применил универсальный подход.
  1. Посмотрите мой комментарий к ответу dlu... Я думаю, он прав в том, что тепло влияет на изоляцию больше, чем на саму медь
  1. Существуют высокотемпературные провода с силиконовой изоляцией, которые очень гибкие. Было бы здорово, если бы производители использовали их. Помимо термостойкости, в таких проводах используется много тонких медных жил вместо нескольких толстых, которые сильнее подвержены усталости при изгибе
  1. Извините, смягчить или уменьшить.
  1. В списке вопросов Hot Network было указано это, но я неправильно понял и подумал, что речь идёт о «хрупкости вина» и что «нужно выпить вино до того, как оно испортится»
  1. @Moab возвышает или принижает? Противоположные значения.
  1. Я вполне могу представить себе механическую усталость из-за ненадлежащего обслуживания в прошлом или вибраций в неудачно расположенной проводке. Вы когда-нибудь внимательно осматривали треснувшую проводку? Даже визуальный осмотр места разрыва может дать много информации о причине поломки.
  1. @JasonC, ну, обычно я что-то отключаю или подключаю, но хрупкость не ограничивается этими местами
  1. Правильно ли я понимаю, что большинство обнаруженных вами трещин (в изолированной проводке) находятся в местах соединения или рядом с ними?
  1. @JasonC В моторном отсеке жарче, потому что окружающая среда хуже поглощает тепло. Тем не менее я не знал, что электролиз может играть здесь какую-то роль.
  1. К этому склонны системы постоянного тока с отрицательным заземлением на транспортных средствах. С этим мало что можно сделать. Системы с отрицательным заземлением вымывают медь из проводки и переносят её на любой металлический предмет, заземлённый в транспортном средстве (процесс гальванизации). Это медленный процесс. В тяжёлом оборудовании, используемом в горнодобывающей промышленности (и не только), используется положительное заземление, что усугубляет эту проблему.
Вы уже ответили на этот вопрос