مقدمة عن الصدمة الحرارية للأسلاك المطلية بالمينا

يُعدّ أداء الأسلاك المطلية بالمينا في مقاومة الصدمات الحرارية مؤشرًا مهمًا، خاصةً للمحركات والمكونات أو الملفات التي تتطلب ارتفاعًا في درجة الحرارة، وله أهمية بالغة. فهو يؤثر بشكل مباشر على تصميم واستخدام المعدات الكهربائية. درجة حرارة المعدات الكهربائية محدودة بالأسلاك المطلية بالمينا ومواد العزل الأخرى المستخدمة. باستخدام أسلاك مطلية بالمينا ذات مقاومة عالية للصدمات الحرارية ومواد مطابقة، يمكن الحصول على طاقة أكبر دون تغيير الهيكل، أو يمكن تقليل الحجم الخارجي والوزن، وتقليل استهلاك المعادن غير الحديدية والمواد الأخرى مع الحفاظ على الطاقة دون تغيير.

1. اختبار الشيخوخة الحرارية

يستغرق تحديد الأداء الحراري للأسلاك المطلية بالمينا باستخدام طريقة تقييم العمر الحراري من ستة أشهر إلى عام (اختبار UL). يفتقر اختبار التقادم إلى محاكاة عملية، إلا أن التحكم في جودة الطلاء ودرجة تشقق طبقة الطلاء أثناء عملية الإنتاج لا يزال ذا أهمية عملية. العوامل المؤثرة على أداء التقادم:

العملية برمتها، من صناعة الطلاء إلى خبز الأسلاك المطلية بالمينا وتحويلها إلى غشاء، ثم إلى شيخوخة غشاء الطلاء وتحلله، هي عملية بلمرة البوليمر، ثم نموه، ثم تشققه وتحلله. في صناعة الطلاء، عادةً ما يتم تصنيع البوليمر الأولي، ثم يُربط بوليمر الطلاء الأولي تشابكيًا ليشكل بوليمرًا عاليًا، والذي يخضع بدوره لتفاعل تحلل حراري. الشيخوخة هي استمرار عملية الخبز. بسبب تفاعلات التشابك والتشقق، ينخفض ​​أداء البوليمرات.

في ظل ظروف درجة حرارة الفرن المحددة، يؤثر تغيير سرعة المركبة بشكل مباشر على تبخر الطلاء على السلك ومدة الخبز. يضمن نطاق سرعة المركبة المناسب أداءً عاليًا في مقاومة الشيخوخة الحرارية.

ستؤثر درجة حرارة الفرن العالية أو المنخفضة على أداء الشيخوخة الحرارية.

يرتبط معدل الشيخوخة الحرارية ووجود الأكسجين بنوع الموصل. يمكن أن يُحفّز وجود الأكسجين تفاعل تشقق سلاسل البوليمر، مما يُسرّع من معدل الشيخوخة الحرارية. يمكن لأيونات النحاس أن تدخل غشاء الطلاء عن طريق الهجرة، مُشكّلةً أملاح نحاس عضوية، تلعب دورًا مُحفّزًا في الشيخوخة.

بعد إخراج العينة، يجب تبريدها في درجة حرارة الغرفة لتجنب تعرضها للتبريد المفاجئ والتأثير على بيانات الاختبار.

2. اختبار الصدمة الحرارية

اختبار الصدمة الحرارية هو دراسة صدمة طبقة الطلاء للسلك المينا للتأثير الحراري تحت الضغط الميكانيكي.

يتعرض غشاء الطلاء للأسلاك المطلية بالمينا لتشوه استطالي نتيجة التمدد أو اللف، كما أن الإزاحة النسبية بين السلاسل الجزيئية تخزن إجهادًا داخليًا داخل غشاء الطلاء. عند تسخين غشاء الطلاء، يُعبر عن هذا الإجهاد بانكماش الغشاء. في اختبار الصدمة الحرارية، ينكمش غشاء الطلاء الممتد نفسه بسبب الحرارة، لكن الموصل الملتصق بغشاء الطلاء يمنع هذا الانكماش. يُعد تأثير الإجهاد الداخلي والخارجي اختبارًا لمتانة غشاء الطلاء. تختلف متانة غشاء الطلاء باختلاف أنواع الأسلاك المطلية بالمينا، ويختلف أيضًا مدى انخفاض متانة أغشية الطلاء المختلفة مع ارتفاع درجة الحرارة. عند درجة حرارة معينة، تكون قوة الانكماش الحراري لغشاء الطلاء أكبر من متانة غشاء الطلاء، مما يتسبب في تشققه. يرتبط تأثير الصدمة الحرارية لغشاء الطلاء بجودة الطلاء نفسه، وبالنسبة لنفس نوع الطلاء، يرتبط أيضًا بنسبة المواد الخام.

ستؤدي درجة حرارة الخبز العالية جدًا أو المنخفضة جدًا إلى تقليل أداء الصدمة الحرارية.

إن أداء الصدمة الحرارية لفيلم الطلاء السميك ضعيف.

3. اختبار الصدمة الحرارية والتليين والانهيار

في الملف، تتعرض الطبقة السفلية من السلك المطلي بالمينا لضغط ناتج عن شد الطبقة العلوية. إذا تعرض السلك المطلي بالمينا للخبز المسبق أو التجفيف أثناء التشريب، أو إذا شُغّل في درجات حرارة عالية، فإن طبقة الطلاء تلين بالحرارة وتخف تدريجيًا تحت الضغط، مما قد يسبب قصرًا في دوائر اللفات في الملف. يقيس اختبار انهيار التليين بالصدمة الحرارية قدرة طبقة الطلاء على تحمل التشوه الحراري تحت تأثير القوى الخارجية الميكانيكية، وهو القدرة على دراسة التشوه اللدن لطبقة الطلاء تحت الضغط في درجات حرارة عالية. يجمع هذا الاختبار بين اختبارات الحرارة والكهرباء والقوة.

يعتمد أداء تحلل طبقة الطلاء الناتج عن التليين الحراري على بنيتها الجزيئية والقوة بين سلاسلها الجزيئية. بشكل عام، تتميز أغشية الطلاء التي تحتوي على مواد جزيئية خطية أليفاتية بأداء تحلل ضعيف، بينما تتميز أغشية الطلاء التي تحتوي على راتنجات حرارية عطرية بأداء تحلل عالٍ. كما يؤثر الخبز المفرط أو الطري لطبقة الطلاء على أدائها التحللي.

تشمل العوامل التي تؤثر على البيانات التجريبية وزن الحمل ودرجة الحرارة الأولية ومعدل التسخين.