檢測漆包線性能的工作流程及影響因素

檢測漆包線性能的工作流程及影響因素

漆包線、絲包線、銅包線等是電機(jī)、電器、儀表和電訊行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵材料。

漆包線的性能應(yīng)滿足電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求、加工要求和運(yùn)行要求。

漆包線的使用單位要求漆包線的質(zhì)量能通過一種嚴(yán)肅的制度和科學(xué)的手段來保證。

一、幾何尺寸

1.裸導(dǎo)線直徑的允許公差

裸導(dǎo)線的允許公差是指裸導(dǎo)線直徑的實(shí)際值與規(guī)定值之間的允許偏差。

從使用的角度來說，希望公差越小越好，有利于設(shè)計(jì)時(shí)電阻、圈數(shù)等方面的計(jì)算。但制造時(shí)模具的模孔在拉伸過程中要磨損變形，如果公差要求過嚴(yán)，就要經(jīng)常調(diào)換模具，造成工藝操作上和模具供應(yīng)方面的困難。制訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)使用單位的實(shí)際要求和生產(chǎn)單位的技術(shù)可能性要做到“物盡其用”。

2.截面不圓度

指導(dǎo)線同一截面直徑zui大測量值與zui小測量值之差。不圓度不合格會(huì)造成漆包線顏色發(fā)花（陰陽面）。

3.zui大外徑及zui小漆膜厚度

大外徑超差，會(huì)使線圈尺寸加大，繞線圈時(shí)容納不下。漆膜過薄，會(huì)產(chǎn)生針孔、耐電壓、耐刮、耐化學(xué)性能、耐老化等性能下降或造成廢品。

4.檢驗(yàn)工具：

千分尺，精度應(yīng)符合下列規(guī)定：

測量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為0.090mm及以下者用表頭示值誤差為1μ的杠桿千分尺。

測量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為0.100～0.250mm者用示值誤差為2μ的0級千分尺。

測量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為0.280mm及以上者用示值誤差為4μ的1級千分尺。

5.測量

測量時(shí)2點(diǎn)相距1米3面，6個(gè)測量值的平均值為測量結(jié)果。尺寸是否合格皆以平均值與標(biāo)準(zhǔn)比較進(jìn)行判斷。

二、檢測漆包線的機(jī)械性能

漆包線繞制線圈時(shí)，在電機(jī)線圈的嵌線工藝以及在用電氣產(chǎn)品的運(yùn)行過程中，都有機(jī)械力作用于漆包線上，例如繞制時(shí)有拉伸力、摩擦力和彎曲力矩；在嵌線工藝中有摩擦力；運(yùn)轉(zhuǎn)中有因振動(dòng)而引起的匝間摩擦。如果漆包線的芯線或漆膜達(dá)不到要求，則上述這些機(jī)械力都會(huì)對漆包線帶來不同程度的損傷。如導(dǎo)線韌煉不足，使延伸率過小，細(xì)線在繞線時(shí)可能被拉斷；韌煉過度，延伸率過大，容易拉細(xì)截面，造成電阻增大。漆膜烘焙過老，漆包線漆膜彈性下降，在繞線時(shí)的彎曲力矩作用下，造成漆膜開裂，喪失絕緣性能；如烘焙不夠，則嵌線時(shí)容易擦傷漆膜，造成電機(jī)繞組短路。因此，在模擬使用要求的基礎(chǔ)上，建立各項(xiàng)機(jī)械性能試驗(yàn)是十分必要的。

1.伸長率試驗(yàn)

推薦型號(hào): 伸長率試驗(yàn)儀SC-5, 伸長率拉力試驗(yàn)儀SC-。

伸長率是模擬漆包線繞線工藝而建立的，目的是控制導(dǎo)線對纏繞線圈的適應(yīng)性，保證作業(yè)順利進(jìn)行。

漆包線經(jīng)過拉伸后，其附著力、耐刮性、彈性、熱沖擊、耐溶劑性都會(huì)下降。

影響漆包線伸長率的因素：

a.鉍、硫、鐵、鋁、銻、氧等元素的介入，將導(dǎo)致銅材脆化。這些雜質(zhì)元素（氧以氧化亞銅的共晶體形式）分布于晶粒之間的接口上，阻礙了漆包線伸長時(shí)內(nèi)部晶格的滑動(dòng)趨勢，使晶格不易變形而破壞，導(dǎo)致導(dǎo)線在伸長率不大的情況下即被拉斷。另外，在壓延過程中，銅桿有時(shí)帶進(jìn)夾雜、卷邊、刮傷、裂縫等缺陷，也是造成伸長率不高的因素。

b.在漆包過程中，如果涂漆道次和回線次數(shù)太多，在導(dǎo)輪直徑不夠大的情況下，導(dǎo)線兩面不斷受到拉伸和壓縮的交遞變形，造成晶格的歪扭，在伸長時(shí)，容易拉斷。漆包機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)線承受過大的張力將使線材拉細(xì)，由于晶格上原子或離子因滑動(dòng)而產(chǎn)生的位移，形成了殘余內(nèi)部應(yīng)力，線材脆性提高伸長率下降。特別是放線機(jī)構(gòu)的靈活性和收線張力的大小直接影響伸長率。

c.韌煉程度與伸長率大小有很大關(guān)系。伸長率在一定范圍內(nèi)隨著退火溫度提高而提高，但超過一定溫度后，反而會(huì)下降。

d.伸長率試驗(yàn)中，高速拉伸伸長率將下降。

2.回彈角試驗(yàn)

推薦型號(hào)：回彈角試驗(yàn)儀HTJ-16B, 回彈角試驗(yàn)儀HTJ-16A, 扁圓線回彈角試驗(yàn)儀BYH-52。

漆包線的柔軟度是使用中的一個(gè)重要指標(biāo)。在骨架上繞成的線圈，如漆包線因柔軟度不好而回彈變形，線圈直徑變大，骨架內(nèi)容納不下；繞制矩形線圈，由于回彈作用會(huì)從槽中回跳出來。柔軟度直接影響線圈繞組的加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

影響回彈角的因素：

a.退火程度。在充分退火的導(dǎo)線里，內(nèi)部沒有或很少有殘余內(nèi)應(yīng)力，做回彈試驗(yàn)時(shí)，材料只依靠試驗(yàn)本身所引起的應(yīng)變勢能進(jìn)行回彈，所以回彈角較小。在拉伸過程中，進(jìn)行中間退火的工藝比直接拉伸工藝回彈角小5-6度

b.車速越快，回彈角越大。車速快，退火時(shí)間短，回彈角增大。

c.漆膜越厚，回彈角越大。漆膜本身具有彈性，在回彈角試驗(yàn)儀上卷繞時(shí)，線本身受到拉力和彎曲應(yīng)力，當(dāng)外力去掉后，除銅線本身自彈外，漆膜本身的彈性變形也要回彈。

d.烘爐溫度。烘爐溫度越高，回彈角越小。銅線在進(jìn)漆包爐的過程中，相當(dāng)于又繼續(xù)進(jìn)行一次軟化。

e.回彈角與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系，但各種影響因素是相互制約的，需要全面考慮整體性能。

影響回彈角試驗(yàn)結(jié)果的因素：

卷繞速度、自由回彈、繞棒直徑、導(dǎo)線直徑、負(fù)荷、拉伸、指針長度。

3.附著性及柔韌性

推薦型號(hào)：漆包線剝離試驗(yàn)儀BL-3, 急拉斷試驗(yàn)儀JLD-10, 急拉伸試驗(yàn)儀JLS-10, 靜態(tài)摩擦系數(shù)試驗(yàn)儀JMY-16, 漆包線卷繞試驗(yàn)儀JR-16, 卷繞試驗(yàn)棒JRB-16, 熱粘合試驗(yàn)裝置RZH-20, 延伸彈回柔軟度試驗(yàn)儀YST-16, 扁線彎曲試驗(yàn)機(jī)BXW-16。

柔韌性及附著性試驗(yàn)包括卷繞、拉伸、急拉斷、剝離扭絞試驗(yàn)。

漆包線在繞制線圈時(shí)受到兩種外力作用:

a.拉伸力，如果漆膜的彈性不足，漆膜受力后的伸長率跟不上導(dǎo)體的伸長，漆膜就會(huì)開裂。

b.彎曲力，彎曲后外緣的漆膜伸長，內(nèi)緣的漆膜被壓縮，如果彈性不好，漆膜也會(huì)開裂。細(xì)線容易被拉伸，用伸長法測試；粗線受彎曲影響大，用卷繞法測試。

c.漆膜延伸率隨著卷繞倍徑的減少而增大。5倍卷繞延伸率為16.7%；4倍卷繞延伸率為20%；3倍卷繞延伸率為25%；2倍卷繞延伸率為33.3%；1倍卷繞延伸率為50%。

影響漆膜彈性的因素:

a.漆膜附著力。漆膜本身的伸長率很小，當(dāng)涂到導(dǎo)線上后具有附著力，這是由于漆與金屬彼此之間分子的相互擴(kuò)散而引起。漆包線漆是極性高聚物，與導(dǎo)體相溶性好，有利于分子擴(kuò)散，附著力好。如果導(dǎo)線表面有非極性物質(zhì)或污物沾染，將降低漆膜的附著力。

b.漆膜的柔性。一個(gè)高分子鏈的形狀是不斷運(yùn)動(dòng)的，在運(yùn)動(dòng)中卷曲情況較多，卷曲時(shí)高分子受到外力能在一定范圍內(nèi)伸縮。卷曲越厲害，伸縮范圍越大，柔性越高，彈性越好。

c.高分子鏈的柔性和它的主鏈組成有關(guān)。兩個(gè)單鏈組合的碳原子可以圍繞通過它們中心軸自由旋轉(zhuǎn)。以－C－C－鍵組成的分子鍵，具有良好的柔軟性。雙鍵不能旋轉(zhuǎn)，主鏈中含有雙鍵，柔性就要下降。

d.增加高分子的交聯(lián)度，可以使高分子的剛性增加，但降低了柔性，當(dāng)分子鏈交聯(lián)后，聯(lián)成了一個(gè)整體，束縛住交鏈點(diǎn)之間的分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，過多的交聯(lián)使材料失去柔性，增加脆性。對一定漆料來說漆膜的彈性的變化主要還是由于漆基樹酯的交聯(lián)情況，如果漆包線烘焙不足，漆基樹酯未達(dá)到一定的交聯(lián)度，未形成適當(dāng)?shù)捏w型結(jié)構(gòu)，這時(shí)漆膜的彈性和附著力都差。如果烘焙過度，交聯(lián)過高，則彈性也下降，此處漆膜表面粒子導(dǎo)致卷繞時(shí)應(yīng)力集中，也會(huì)影響漆膜彈性。

影響漆膜彈性測試結(jié)果的因素：

若規(guī)定先拉伸再卷繞則拉伸速度需減慢；卷繞速度1-3轉(zhuǎn)/秒。

4.耐刮性

推薦型號(hào)：智能單向刮漆試驗(yàn)儀ZDG-25, 往復(fù)刮漆試驗(yàn)儀WFG-15。

在線圈繞制成型，嵌線，電氣產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)中，都會(huì)有壓力或摩擦力作用于漆包線上。漆膜的耐刮性能用漆膜在一定外力作用下的耐刮次數(shù)或刮破力來表示。

影響耐刮性的因素：

a.漆膜本身的性能。漆膜的剛性大，有利于耐刮性。在一定車速范圍內(nèi)，車速慢，烘焙高，分子作用力就強(qiáng)一些。漆膜的摩擦系數(shù)小，運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力也小，漆膜就不容易被磨損。使用摩擦系數(shù)小的線型高聚物覆蓋在一般漆膜表面，可以提高漆包線的耐刮性能。

b.導(dǎo)線直徑與漆膜厚度。在一定負(fù)重的條件下，漆包線的耐刮次數(shù)與其線芯直徑的平方根和其漆膜厚度的1.5次方成正比。

c.進(jìn)口爐溫。進(jìn)口爐溫過高或過低，漆膜外干內(nèi)不干，耐刮性降低。

d.催化燃燒風(fēng)機(jī)的影響。熱風(fēng)循環(huán)進(jìn)風(fēng)量的大小直接影響進(jìn)口爐溫，要適當(dāng)控制熱風(fēng)量，以免造成進(jìn)口爐溫過高或過低。

e.固化爐溫。固化溫度過高或過低都影響漆包線耐刮性能。過低漆膜剛性低，過高又發(fā)脆。

影響試驗(yàn)結(jié)果的因素：

鋼針（0.23mm及0.55-0.56mm，表面光滑、平直）、負(fù)荷、操作中的移位元、刮削速度（400mm/min靈敏度zui高）、短路電流（20MA）。

三、耐熱性能

推薦型號(hào)：熱態(tài)電壓試驗(yàn)儀RDS-50, 軟化擊穿試驗(yàn)儀RJ-20, 智能軟化擊穿試驗(yàn)儀ZRJ-20。

漆包線的耐熱性能是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，特別是對電機(jī)及有溫升要求的組件或繞組來說具有較大的意義。它直接影響電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和使用。電氣設(shè)備的溫升受到所使用的漆包線和其它絕緣材料的限制。如能使用耐熱性能較高的漆包線和配套的材料，就可以在結(jié)構(gòu)不變的條件下獲得更大的功率，或在保持功率不變的條件下達(dá)到縮小外型尺寸、減輕重量、減少有色金屬以及其它材料的消耗。

1.熱老化試驗(yàn)

用熱壽命評定的方法來測定漆包線的熱性能需半年到一年的時(shí)間（UL試驗(yàn)）。老化試驗(yàn)缺乏應(yīng)用上的模擬性，但在生產(chǎn)過程中控制漆料質(zhì)量和漆膜的烘焙程度仍具有實(shí)用意義。

對老化性能的影響因素：

a.從制漆到漆包線烘焙成膜，再到漆膜的老化衰退的整個(gè)過程是高聚物的聚合成長和裂解衰退的過程。在制漆中一般是合成了初聚物，漆包初聚物交聯(lián)成高聚物，同時(shí)產(chǎn)生熱分解反應(yīng)，老化則是烘焙的繼續(xù)。由于交聯(lián)和裂解反應(yīng)，造成高聚物性能的下降。

b.在爐溫一定的條件下，車速的改變直接影響導(dǎo)線上的漆液蒸發(fā)和烘焙時(shí)間。合適的車速范圍才能保證熱老化性能合格。

c.爐溫過高或過低都將影響熱老化性能。

d.熱老化作用的速度和氧氣的存在與導(dǎo)體種類有關(guān)。氧的存在能引發(fā)高分子鏈的裂解反應(yīng)，加速熱老化的速度。銅離子能通過遷移作用進(jìn)入漆膜，成為有機(jī)銅鹽，對老化起催化作用。

試樣取出后，應(yīng)在室溫條件下冷卻，防止試樣受到驟冷，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.熱沖擊試驗(yàn)

耐熱沖擊試驗(yàn)就是研究漆包線的漆膜在機(jī)械應(yīng)力作用下對熱作用的忍受能力。

漆包線的漆膜由于延伸或卷繞而產(chǎn)生了伸長變形，分子鏈間相對位移使漆膜內(nèi)貯藏了內(nèi)部應(yīng)力。當(dāng)漆膜被加熱時(shí)，此應(yīng)力以漆膜收縮的形式表示出來。熱沖擊試驗(yàn)中，延伸后的漆膜本身因受熱要收縮，但和漆膜粘合在一起的導(dǎo)線卻阻止這種收縮，內(nèi)外應(yīng)力的作用對漆膜的強(qiáng)度是一個(gè)考驗(yàn)。不同品種的漆包線的漆膜強(qiáng)度不同，各種漆膜的強(qiáng)度隨溫升而下降的幅度也不同，在某一溫度上，漆膜的熱收縮力大于漆膜的強(qiáng)度，漆膜就開裂。漆膜的耐熱沖擊性能和漆料本身質(zhì)量有關(guān)。對同一種漆來說，還與原材料的配比有關(guān)。

烘焙溫度過高或過低都引起熱沖擊性能下降,漆膜厚的熱沖擊性能差。

3.耐熱軟化擊穿試驗(yàn)

在線圈中，下層漆包線受到上層漆包線張力而引起的壓力，如果漆包線在浸漬的預(yù)烘或干燥過程中，或是在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，漆膜受熱軟化，在壓力作用下逐漸被擠薄，可能產(chǎn)生線圈的匝間短路。耐熱軟化擊穿試驗(yàn)衡量漆膜在機(jī)械外力作用下，忍受熱變形的能力，也就是研究壓力下的漆膜在高溫下塑性變形的能力，這項(xiàng)試驗(yàn)是熱、電、力三者結(jié)合試驗(yàn)。

漆膜耐熱軟化擊穿性能的高低決定于漆膜的分子結(jié)構(gòu)和其分子鏈間作用力的大小。一般來說，含脂肪族線狀分子材料多的漆膜，擊穿能力差，含芬香族熱固性樹酯多的漆膜，擊穿性能高。漆膜烘焙過度或過嫩也將影響擊穿性能。

影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素：負(fù)荷重量、起始溫度和升溫速度。

四、電氣性能

漆包線薄薄的一層漆膜要保證通過的電流在線圈內(nèi)沿芯線環(huán)行以保證電磁感應(yīng)使電機(jī)電器得以發(fā)揮作用。如果漆膜的介電性能不夠，便會(huì)造成線圈短路，使電機(jī)電器報(bào)廢。

1.直流電阻

推薦型號(hào)：直流數(shù)字電阻測試儀ZLD-10，直流電阻試驗(yàn)夾具DRS-1A, 直流電阻試驗(yàn)夾具DZJ-15, 帶拉直電阻試驗(yàn)夾具LDZ-15,

漆包線電阻值的過大或過小要引起繞成經(jīng)線圈總阻值的變化?？傋柚档淖兓秶^了設(shè)計(jì)中的允許公差，將影響到電機(jī)三相電壓的平衡和微型電機(jī)的溫升，并給儀表線圈的繞制帶來困難。

導(dǎo)線的電阻與其長度成正比，與橫截面成反比。導(dǎo)體雜質(zhì)及韌煉程度對電阻有影響。

2.擊穿電壓

推薦型號(hào)：自動(dòng)電壓試驗(yàn)儀ZDS-50B

在強(qiáng)電場的作用下，高聚物內(nèi)束縛的電子可以由電場內(nèi)獲得能量而變?yōu)樽杂呻娮?，按電場方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)中自由電子碰撞其它被束縛的電子時(shí)，又激發(fā)它們成為自由電子，這樣自由電子越來越多，提高了高聚物的導(dǎo)電性。當(dāng)電場強(qiáng)度超過某一定的數(shù)值時(shí)，在高聚物內(nèi)就形成了一個(gè)聯(lián)過兩個(gè)電極間的孔道，使正在增強(qiáng)的電流在其中通過，高聚物就失去了絕緣性能而被擊穿。這時(shí)施加電壓的強(qiáng)度稱為擊穿電壓。在電壓擊穿時(shí)所帶來的熱量會(huì)使高聚物產(chǎn)生熱破壞，而呈現(xiàn)熔化燒焦的現(xiàn)象。

影響擊穿電壓的因素：漆膜厚度及不圓度、固化程度、漆中外界雜質(zhì)。

影響擊穿電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素：扭絞數(shù)、施加電壓時(shí)間、升壓速度、漆膜伸長、施壓時(shí)溫度。

3.針孔性

推薦型號(hào)：酚酞溶液針孔試驗(yàn)儀FTS-30, 低壓漆膜連續(xù)性試驗(yàn)儀DYQ-00, 自動(dòng)高壓漆膜連續(xù)性試驗(yàn)儀ZGQ-16B。

細(xì)漆包線繞制的線圈匝數(shù)多，纏繞緊，線與線接觸面多，如果漆包線漆膜的針孔多，兩匝間針孔可能重合，造成短路。

影響針孔的因素：原料、導(dǎo)體、生產(chǎn)工藝過程、試驗(yàn)條件。

五、耐化學(xué)性能

推薦型號(hào)：加熱控制器JRK-60，耐溶劑試驗(yàn)儀NRS-100，直焊性試驗(yàn)儀ZHX-35。

耐化學(xué)性能包括耐酸、耐堿、耐鹽霧、耐潮濕、耐油、耐溶劑、耐冷媒、耐輻射等方面的性能。

在線圈浸漬過程中，漆包線不單單要經(jīng)受熱沖擊和軟化擊穿的熱性能考驗(yàn)，還要能忍受浸漬漆中甲苯、二甲苯、石油溶劑、油等溶劑的侵蝕。不同的漆膜對不同的溶劑有不同的忍受性，浸漬時(shí)應(yīng)根據(jù)漆包線的特性選用只含有對漆包線相適應(yīng)的溶劑的浸漬漆。

漆膜耐溶劑性能主要取決于漆膜本身的特性。從分子結(jié)構(gòu)上來說，漆膜是體型結(jié)構(gòu)，交聯(lián)鏈較長而交聯(lián)度控制在一定的范圍之內(nèi)，它具有“有限溶脹”性。漆膜的溶脹可以理解為由于溶質(zhì)分子與溶劑分子間的引力所導(dǎo)致的分子鏈間距離增大現(xiàn)象。在某一些溶劑中，屬于體型結(jié)構(gòu)的漆膜也能夠溶脹，鉆入高分子鏈段空隙間的溶劑，降低了高分子鏈間引力的作用，導(dǎo)致了漆膜的軟化、發(fā)粘和硬度下降等情況。

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