دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی 53
فصل ۵۳ ـ پیرشدگی حرارتی رزین اپوکسی عایق برق؛ اثر دما، سیکل حرارتی و تنش‌های طولانی‌مدت
مقدمه
عایق الکتریکی در زمان بهره‌برداری فقط تحت تنش الکتریکی قرار ندارد. دما، تغییرات مکرر دما، رطوبت، ارتعاش، تابش، آلودگی و تنش مکانیکی نیز هم‌زمان بر آن اثر می‌گذارند. در میان این عوامل، پیرشدگی حرارتی یکی از مهم‌ترین موضوعات در ارزیابی عمر مواد رزینی است؛ زیرا افزایش دما می‌تواند سرعت بسیاری از واکنش‌های شیمیایی و فرایندهای تخریب پلیمر را افزایش دهد.
رزین اپوکسی عایق برق پس از پخت، یک شبکه پلیمری نسبتاً پایدار ایجاد میکند، اما این شبکه در طول زمان کاملاً بدون تغییر باقی نمی‌ماند. افزایش دما می‌تواند موجب تغییر در ساختار، کاهش برخی خواص مکانیکی، تغییر رفتار دی‌الکتریک، افزایش تنش‌های داخلی و در شرایط نامناسب، ایجاد ترک یا جداشدگی شود.
در تجهیزات الکتریکی، مسئله فقط این نیست که رزین در یک دمای مشخص «ذوب» شود یا نشود. بسیاری از رزین‌های اپوکسی پس از پخت، مانند مواد ترموپلاستیک به معنای معمول ذوب نمی‌شوند؛ بلکه با افزایش دما، نرم‌شدن تدریجی، افزایش تحرک زنجیره‌های پلیمری، افت مدول، تغییرات ابعادی و در دماهای بالاتر تخریب شیمیایی مطرح می‌شود.
بنابراین برای قضاوت درباره یک رزین اپوکسی عایق برق، باید میان دمای کاری، دمای گذار شیشه‌ای، دمای تخریب و دمای آزمون کوتاه‌مدت تفاوت قائل شد.
۱. پیرشدگی حرارتی چیست؟
پیرشدگی حرارتی به مجموعه تغییراتی گفته می‌شود که در اثر قرار گرفتن طولانی‌مدت ماده در دمای بالا یا تحت سیکل‌های حرارتی رخ می‌دهد. این تغییرات ممکن است به شکل‌های مختلف ظاهر شوند: کاهش استحکام مکانیکی، افزایش شکنندگی، کاهش چسبندگی به زیرلایه، ایجاد ترک‌های ریز، تغییر رنگ، تغییر خواص دی‌الکتریک، افزایش جذب رطوبت، تغییر ابعاد، و در مراحل پیشرفته، تخریب شیمیایی شبکه پلیمری.نکته مهم این است که پیرشدگی حرارتی لزوماً به معنی خرابی فوری نیست. ممکن است یک رزین سال‌ها در شرایط مشخص کار کند و فقط به‌تدریج تغییرات جزئی در خواص آن ایجاد شود. از طرف دیگر، افزایش دما حتی به میزان نسبتاً محدود، اگر برای مدت بسیار طولانی ادامه داشته باشد، می‌تواند اثر قابل توجهی بر عمر ماده داشته باشد.
۲. چرا افزایش دما سرعت پیرشدگی را افزایش می‌دهد؟
بسیاری از واکنش‌های شیمیایی با افزایش دما سریع‌تر می‌شوند. تخریب پلیمر نیز از این قاعده مستثنی نیست. به‌صورت ساده می‌توان گفت:
دما بالاتر → سرعت واکنش‌های تخریبی بیشتر → کاهش سریع‌تر برخی خواص
اما این رابطه برای همه مواد و همه محدوده‌های دمایی یکسان نیست. نوع رزین، میزان پخت، نوع هاردنر، پرکننده‌ها، ضخامت، اکسیژن، رطوبت و تنش مکانیکی همگی می‌توانند رفتار واقعی را تغییر دهند. به همین دلیل، نمی‌توان تنها بر اساس یک عدد دما گفت که یک پوشش مثلاً چند سال عمر خواهد کرد.
۳. دمای کاری با دمای شکست حرارتی یکی نیست
یکی از اشتباهات رایج در معرفی مواد عایق این است که یک دمای بالا به‌عنوان «دمای قابل تحمل» اعلام شود، بدون اینکه مشخص شود منظور دقیقاً چیست. برای یک رزین ممکن است چند دمای متفاوت مطرح باشد:
دمای کارکرد پیوسته
دمایی که ماده می‌تواند برای مدت طولانی در آن مورد استفاده قرار گیرد، مشروط به رعایت شرایط طراحی.
دمای کوتاه‌مدت
دمایی که ممکن است ماده برای مدت محدود تحمل کند، بدون آنکه الزاماً برای کارکرد مداوم مناسب باشد.
دمای گذار شیشه‌ای
دمایی که در نزدیکی آن رفتار مکانیکی شبکه پلیمری تغییر قابل توجهی میکند.
دمای تخریب
دمایی که فرایندهای تجزیه شیمیایی و تخریب ساختاری به‌طور جدی آغاز می‌شوند.
این چهار مفهوم نباید با یکدیگر جایگزین شوند.
۴. دمای گذار شیشه‌ای یا Tg چیست؟
در رزین‌های اپوکسی پخت‌شده، Tg یا دمای گذار شیشه‌ای یک پارامتر مهم است. در دماهای پایین‌تر از Tg، شبکه پلیمری معمولاً سخت‌تر و صلب‌تر رفتار میکند. با نزدیک‌شدن به Tg، تحرک بخش‌هایی از زنجیره افزایش می‌یابد و خواص مکانیکی تغییر می‌کنند. این به معنی آن نیست که در دمای Tg رزین ناگهان از حالت جامد به مایع تبدیل می‌شود. بلکه تغییر تدریجی رفتار مکانیکی مطرح است. برای عایق الکتریکی، Tg از این جهت مهم است که افزایش تحرک شبکه می‌تواند بر موارد زیر اثر بگذارد: مدول مکانیکی، تنش داخلی، چسبندگی، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر سیکل حرارتی، و در برخی سامانه‌ها رفتار دی‌الکتریک. بنابراین هنگام انتخاب رزین اپوکسی برای کاربرد دمایی، باید Tg و شرایط واقعی کار به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند.
۵. اگر دمای کار به Tg نزدیک شود چه اتفاقی می‌افتد؟
وقتی دمای قطعه به محدوده Tg نزدیک می‌شود، رزین ممکن است از نظر مکانیکی نرم‌تر شود. این مسئله در یک پوشش عایق می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد. فرض کنیم رزین روی یک هادی فلزی قرار گرفته است. فلز و رزین معمولاً ضریب انبساط حرارتی یکسانی ندارند. در دمای پایین، تنش خاصی میان آنها وجود دارد. با افزایش دما، فلز و رزین مقدار متفاوتی منبسط می‌شوند. اگر رزین در این دما نرم‌تر شده باشد، نحوه توزیع تنش نیز تغییر میکند. در صورت تکرار این وضعیت، ممکن است: چسبندگی کاهش یابد، ترک‌های ریز ایجاد شود، حفره‌ها رشد کنند، یا در مرز دو ماده جدایش اتفاق بیفتد. بنابراین Tg فقط یک عدد آزمایشگاهی نیست؛ بلکه می‌تواند در طراحی واقعی اهمیت داشته باشد.
۶. سیکل حرارتی چیست؟
در بسیاری از تجهیزات برق، دما ثابت نیست. برای مثال، یک قطعه ممکن است:
صبح در دمای پایین → هنگام بارگیری گرم → در زمان خاموشی سرد → دوباره در روز بعد گرم شود.
این تغییرات مکرر، سیکل حرارتی ایجاد می‌کنند. اگر دامنه تغییر دما زیاد باشد، مواد مختلف موجود در قطعه دائماً منبسط و منقبض می‌شوند. تعداد سیکل نیز اهمیت دارد. یک تغییر دمایی ممکن است هیچ آسیب قابل مشاهده‌ای ایجاد نکند، اما هزاران سیکل می‌تواند باعث خستگی حرارتی شود.
۷. خستگی حرارتی در پوشش‌های اپوکسی
خستگی حرارتی را می‌توان حاصل تکرار تنش‌های ناشی از تغییر دما دانست. در یک سامانه چندماده‌ای:
فلز + رزین اپوکسی + عایق جامد
هر ماده رفتار حرارتی متفاوتی دارد. هر بار گرم‌شدن و سردشدن می‌تواند تنش‌های داخلی ایجاد کند. در طول زمان، این تنش‌ها ممکن است موجب: ترک،جداشدگی، پوسته‌شدن، کاهش چسبندگی، یا بازشدن حفره‌های ریز شوند. این مسئله یکی از دلایلی است که آزمون‌های سیکل حرارتی برای بسیاری از عایق‌های الکتریکی اهمیت دارند.
۸. ضریب انبساط حرارتی و اهمیت آن
ضریب انبساط حرارتی نشان می‌دهد یک ماده در برابر تغییر دما چه مقدار تغییر ابعاد دارد.اگر رزین و زیرلایه دارای ضرایب بسیار متفاوت باشند، تغییرات دما می‌تواند تنش بیشتری ایجاد کند.برای مثال، فرض کنید رزین تمایل داشته باشد با گرم‌شدن مقدار بیشتری منبسط شود، ولی فلز زیر آن کمتر منبسط شود.چون دو ماده به هم متصل‌اند، آزادی کامل برای تغییر ابعاد ندارند.در نتیجه تنش ایجاد می‌شود.این تنش به‌خصوص در موارد زیر مهم‌تر است: لایه‌های ضخیم،گوشه‌ها، لبه‌ها، اتصالات فلزی، تغییر ضخامت ناگهانی، و نقاطی که رزین به‌صورت مکانیکی محبوس شده است.
۹. آیا لایه ضخیم‌تر همیشه در برابر حرارت بهتر است؟
خیر. در عایق‌های رزینی، افزایش ضخامت همیشه به معنای افزایش عمر حرارتی نیست. لایه بسیار ضخیم ممکن است: تنش پخت بیشتری ایجاد کند، انتقال حرارت متفاوتی داشته باشد، گرادیان دمایی ایجاد کند، حباب بیشتری در خود محبوس کند، یا در زمان پخت به‌طور یکنواخت سخت نشود. به همین دلیل، ضخامت باید بر اساس کاربرد، خواص رزین، شرایط حرارتی و نیاز الکتریکی تعیین شود.
۱۰. گرمای ناشی از جریان الکتریکی
گاهی خود سیستم الکتریکی منبع اصلی گرماست. عبور جریان از هادی، مقاومت الکتریکی و تلفات دی‌الکتریک می‌تواند موجب افزایش دما شود. اگر رزین در نزدیکی یک هادی با جریان بالا قرار گرفته باشد، دمای واقعی پوشش ممکن است از دمای محیط بسیار بیشتر شود. بنابراین در طراحی عایق باید دمای واقعی سطح قطعه بررسی شود، نه فقط دمای هوای اطراف. برای مثال، ممکن است محیط ۳۰ درجه سانتی‌گراد باشد اما سطح یک قطعه در اثر بار الکتریکی به دمای بسیار بالاتری برسد.
۱۱. اثر گرما بر خواص الکتریکی رزین
افزایش دما می‌تواند خواص الکتریکی پلیمرها را تغییر دهد. از جمله پارامترهای قابل توجه: مقاومت حجمی، مقاومت سطحی، ثابت دی‌الکتریک، ضریب تلفات دی‌الکتریک، استقامت دی‌الکتریک، و رفتار تخلیه جزئی. این تغییرات الزاماً در همه رزین‌ها یکسان نیستند. در برخی شرایط، افزایش دما می‌تواند جریان نشتی را افزایش دهد. همچنین اگر دما موجب ایجاد نقص مکانیکی یا رطوبت داخلی شود، اثرات ثانویه می‌تواند اهمیت بیشتری پیدا کند.
۱۲. اثر حرارت بر تخلیه جزئی
همان‌طور که در فصل قبل بررسی شد، تخلیه جزئی می‌تواند یکی از عوامل تخریب عایق باشد. حرارت ممکن است از دو مسیر بر PD اثر بگذارد:
مسیر اول: تغییر خواص الکتریکی
با افزایش دما، ویژگی‌های دی‌الکتریک و رسانایی برخی مواد تغییر می‌کنند.
مسیر دوم: ایجاد نقص فیزیکی
سیکل حرارتی می‌تواند موجب: ترک، جداشدگی، انبساط حفره، و ایجاد فضای خالی شود. این نقص‌ها ممکن است به محل‌های جدیدی برای تخلیه جزئی تبدیل شوند. در نتیجه، میان پیرشدگی حرارتی و تخلیه جزئی ممکن است یک چرخه تقویتی شکل بگیرد:
حرارت → ایجاد نقص → PD → تخریب بیشتر → تولید حرارت و نقص بیشتر
۱۳. اثر اکسیژن و اکسیداسیون
در دماهای بالا، حضور اکسیژن می‌تواند بعضی فرایندهای تخریب پلیمری را تشدید کند.سطح رزین معمولاً بیش از بخش‌های داخلی در معرض اکسیژن قرار دارد. بنابراین ممکن است تخریب ابتدا در سطح بیشتر دیده شود.نشانه‌های احتمالی شامل:تغییر رنگ،شکنندگی،کاهش چسبندگی، ترک‌های سطحی، یا تغییر بافت است. در کاربردهای بسیار داغ، بررسی پایداری حرارتی و اکسیداتیو رزین اهمیت بیشتری پیدا میکند.
۱۴. رطوبت و دما؛ ترکیب خطرناک
دما به تنهایی تنها عامل تخریب نیست. ترکیب دما و رطوبت می‌تواند رفتار ماده را تغییر دهد. رطوبت جذب‌شده در رزین ممکن است با افزایش دما حرکت کند و در برخی نقاط تجمع پیدا کند. همچنین تغییرات دما می‌تواند باعث انبساط و انقباض متفاوت بخش‌های مختلف شود. در سامانه‌ای که از قبل دارای حفره یا ترک باشد، این مسئله می‌تواند جدایش و تخریب را تشدید کند. بنابراین آزمون حرارتی خشک، لزوماً رفتار قطعه را در محیط گرم و مرطوب نشان نمی‌دهد.
۱۵. آزمون پیرشدگی حرارتی چگونه انجام می‌شود؟
در یک آزمون پیرشدگی حرارتی، نمونه‌ها برای مدت مشخص در یک یا چند دمای مشخص قرار می‌گیرند. پس از دوره پیرشدگی، خواص آنها با نمونه اولیه مقایسه می‌شود. ممکن است موارد زیر بررسی شوند: استقامت دی‌الکتریک، مقاومت عایقی، چسبندگی، استحکام مکانیکی، تغییر جرم، تغییر رنگ، Tg، جذب رطوبت، و تخریب ظاهری. اما آزمون حرارتی باید بر اساس هدف پروژه طراحی شود. قرار دادن یک نمونه برای چند ساعت در دمای بالا، به‌تنهایی نمی‌تواند عمر چندین ساله یک تجهیز را اثبات کند.
۱۶. مفهوم شتاب‌دهی آزمون عمر
یکی از روش‌های مهندسی برای بررسی عمر حرارتی، استفاده از آزمون شتاب‌یافته است. در این روش، نمونه در شرایط شدیدتر از شرایط عادی قرار می‌گیرد تا فرایند پیرشدگی سریع‌تر شود. سپس نتایج با مدل مناسب تحلیل می‌شوند.یکی از مدل‌های شناخته‌شده برای برخی فرایندهای پیرشدگی حرارتی، رابطه آرنیوس است:
\[
k=Ae^{-\frac{E_a}{RT}}
\]
که در آن:
\(k\) نرخ فرایند،
\(A\) ثابت،
\(E_a\) انرژی فعال‌سازی،
\(R\) ثابت گازها،
و \(T\) دمای مطلق است.
این رابطه در مطالعات مهندسی عمر کاربرد دارد، اما استفاده از آن برای یک رزین خاص نیازمند داده تجربی معتبر است. نباید بدون داده کافی، عمر دقیق یک محصول را صرفاً با این معادله محاسبه کرد.
۱۷. چرا نباید عمر حرارتی را صرفاً از روی یک آزمایش حدس زد؟
فرض کنیم نمونه‌ای در دمای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد برای چند ساعت بدون شکست ظاهری باقی بماند. از این نتیجه نمی‌توان مستقیماً گفت: «این رزین برای چند سال در ۱۵۰ درجه قابل استفاده است.» زیرا: مدت آزمون محدود بوده، مکانیزم تخریب ممکن است در دماهای مختلف متفاوت باشد، اکسیژن و رطوبت ممکن است شرایط را تغییر دهند، تنش مکانیکی وجود داشته باشد، و رفتار بلندمدت ممکن است با رفتار کوتاه‌مدت متفاوت باشد. برای ادعای عمر، داده‌های پیرشدگی کافی و مدل معتبر لازم است.
۱۸. نقش ضخامت در انتقال حرارت
رزین یک عایق حرارتی کامل نیست. هرچه ضخامت لایه افزایش یابد، مسیر انتقال حرارت نیز تغییر میکند. اگر یک سمت لایه بسیار داغ و سمت دیگر سرد باشد، گرادیان دمایی در ضخامت ایجاد می‌شود. در لایه‌های ضخیم یا هندسه‌های پیچیده، این گرادیان ممکن است یکنواخت نباشد. بنابراین برای کاربردهای حرارتی حساس، باید دمای واقعی داخل سامانه نیز در نظر گرفته شود.
۱۹. گرمایش موضعی
یکی از خطرناک‌ترین حالت‌ها، دمای بالا در یک نقطه محدود است. ممکن است دمای متوسط قطعه مناسب باشد، اما یک نقطه به علت: اتصال نامناسب، مقاومت تماس، جریان زیاد، میدان الکتریکی بالا، یا تخلیه جزئی بیش از سایر نقاط گرم شود. گرمایش موضعی می‌تواند باعث تخریب همان نقطه و سپس ایجاد یک مسیر تخریب زنجیره‌ای شود. به همین دلیل، در تجهیزات مهم استفاده از تصویربرداری حرارتی و بررسی نقاط داغ می‌تواند مفید باشد.
۲۰. تابش خورشید و پیرشدگی رزین
در کاربردهای بیرونی، دما تنها از طریق هوای گرم ایجاد نمی‌شود. تابش خورشید می‌تواند سطح پوشش را تا دمایی بالاتر از دمای محیط گرم کند. از سوی دیگر، تابش فرابنفش نیز می‌تواند روی برخی پلیمرها اثر بگذارد. بنابراین در کاربردهای فضای باز باید میان: پیرشدگی حرارتی و پیرشدگی ناشی از UV تمایز قائل شد، هرچند این دو می‌توانند هم‌زمان رخ دهند.
۲۱. اثر سیکل گرم و سرد بر چسبندگی
یکی از نخستین خواصی که ممکن است در یک پوشش چندلایه آسیب ببیند، چسبندگی است.رزین اگر در اثر سیکل حرارتی از زیرلایه جدا شود، یک فضای بسیار باریک میان دو سطح ایجاد می‌شود. این فضای خالی می‌تواند به محل: تجمع رطوبت، تخلیه جزئی،رشد ترک،و خوردگی زیرپوشش تبدیل شود. بنابراین چسبندگی فقط یک ویژگی مکانیکی نیست؛ بلکه می‌تواند مستقیماً بر قابلیت اطمینان الکتریکی اثر بگذارد.
۲۲. آزمون سیکل حرارتی
در آزمون سیکل حرارتی، نمونه به‌صورت متناوب در دماهای پایین و بالا قرار می‌گیرد. پارامترهای مهم شامل: حداقل دما، حداکثر دما، سرعت تغییر دما، زمان ماند در هر دما، تعداد سیکل، و شرایط رطوبتی هستند. پس از پایان آزمون، نمونه می‌تواند از نظر: ترک، جداشدگی، تغییر رنگ، مقاومت عایقی، استقامت دی‌الکتریک، و تخلیه جزئی بررسی شود.
۲۳. اهمیت آماده‌سازی صحیح سطح در برابر سیکل حرارتی
اگر سطح قبل از اجرای رزین دارای روغن، گردوغبار، زنگ‌زدگی یا رطوبت باشد، چسبندگی واقعی کاهش می‌یابد.در شرایط عادی ممکن است این نقص آشکار نشود.اما پس از چندین سیکل حرارتی، اختلاف انبساط مواد می‌تواند ضعف موجود را آشکار کند.بنابراین بسیاری از خرابی‌هایی که در ظاهر «خرابی حرارتی رزین» به نظر می‌رسند، ممکن است در واقع از آماده‌سازی ضعیف سطح آغاز شده باشند.
۲۴. نقش رزین اپوکسی پادنار 8119 در کاربردهای حرارتی
رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 بر اساس اطلاعاتی که برای این محصول ارائه شده، به‌عنوان رزین عایق الکتریکی معرفی شده و برای آن داده‌های مشخصی درباره آزمون ولتاژ در شرایط خشک و مرطوب اعلام شده است. داده‌های اعلام‌شده برای نمونه یک‌میلی‌متری روی مقره چرخی عبارت‌اند از: وضعیت آزمون ولتاژ شکست اعلام‌شده تحمل یک‌دقیقه‌ای اعلام‌شده
خشک ۲۱ کیلوولت ۳٫۵ کیلوولت
مرطوب ۱۴ کیلوولت ۲٫۵ کیلوولت
همچنین در اطلاعات ارائه‌شده برای محصول، تأییدیه‌ای مرتبط با وزارت نیرو و دانشکده شهید عباسپور با شماره اعلام‌شده 84-4-11 ذکر شده است. با این حال، این داده‌ها به‌تنهایی مشخص‌کننده کلاس حرارتی یا عمر حرارتی محصول نیستند. به بیان دقیق‌تر، از نتایج آزمون ولتاژ نمی‌توان مستقیماً نتیجه گرفت که رزین برای یک دمای مشخص و به مدت مشخص مناسب است. برای کاربردهای دمای بالا باید اطلاعات اختصاصی مانند: دمای کارکرد مجاز، Tg، رفتار پس از پیرشدگی حرارتی، چسبندگی پس از سیکل حرارتی، و در صورت اهمیت، تغییر خواص الکتریکی پس از پیرشدگی، بررسی یا آزمون شوند. بنابراین معرفی 8119 به‌عنوان عایق الکتریکی باید بر اساس داده‌های اعلام‌شده محصول باشد و نباید بدون سند آزمون مربوطه، ادعای کلاس حرارتی خاص یا عمر مشخص در دمای معین به آن نسبت داده شود.
۲۵. آیا می‌توان با افزایش ضخامت 8119 تحمل حرارتی را بیشتر کرد؟
افزایش ضخامت ممکن است در برخی طراحی‌ها بر رفتار حرارتی و الکتریکی اثر بگذارد، اما نمی‌توان از آن یک رابطه مستقیم و عمومی استخراج کرد. برای مثال، اگر هدف افزایش استقامت الکتریکی باشد، ضخامت ممکن است یکی از عوامل مؤثر باشد. اما اگر هدف افزایش عمر حرارتی باشد، عوامل دیگری مانند: Tg، پایداری شیمیایی، ضریب انبساط، چسبندگی، تنش پخت، و انتقال حرارت نیز اهمیت دارند.بنابراین عبارت «هرچه ضخیم‌تر، مقاوم‌تر در برابر حرارت» از نظر فنی قابل تعمیم نیست.
۲۶. نشانه‌های ظاهری پیرشدگی حرارتی
برخی علائم می‌توانند هشداری برای بررسی دقیق‌تر باشند: تغییر رنگ غیرعادی، زرد یا قهوه‌ای‌شدن، تیره‌شدن موضعی، شکنندگی، ترک‌های سطحی، پوسته‌شدن، جداشدگی از فلز، حباب، تغییر براقیت، و نرم‌شدن غیرعادی. اما هیچ‌یک از این علائم به‌تنهایی نمی‌تواند میزان افت عایقی را مشخص کند.ممکن است سطح تغییر رنگ داده باشد ولی خواص الکتریکی هنوز قابل قبول باشد؛ یا برعکس، عیب داخلی وجود داشته باشد در حالی که ظاهر سطح کاملاً سالم است.
۲۷. روش صحیح ارزیابی یک پوشش قدیمی
اگر پوشش رزینی قدیمی در یک تجهیز برق مشاهده شود، بهتر است صرفاً به ظاهر آن اکتفا نشود.یک ارزیابی مرحله‌ای می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
بازرسی ظاهری → بررسی ترک و جداشدگی → اندازه‌گیری مقاومت عایقی → بررسی جریان نشتی → آزمون ولتاژ در صورت مجاز بودن → بررسی PD در کاربردهای حساس → مقایسه با سوابق قبلی
مهم‌ترین مزیت ثبت سوابق این است که روند تغییرات مشخص می‌شود. برای مثال، اگر مقاومت عایقی در سه دوره متوالی کاهش یافته باشد، این روند ممکن است از یک عدد منفرد مهم‌تر باشد.
۲۸. تعمیر پوشش پیرشده
اگر پوشش دچار ترک یا جداشدگی شده باشد، اضافه‌کردن یک لایه جدید روی آن همیشه راه‌حل مناسبی نیست. ابتدا باید علت مشخص شود.
اگر علت:
دمای بیش از حد،
آلودگی،
رطوبت،
تنش مکانیکی،
ناسازگاری زیرلایه،
یا سیکل حرارتی
باشد، باید علت اصلی رفع شود. سپس، در صورت تأیید فنی، بخش آسیب‌دیده آماده‌سازی و پوشش مجدد شود. پوشاندن عیب فعال بدون رفع علت می‌تواند مشکل را پنهان کند، نه اینکه آن را برطرف کند.
۲۹. تفاوت پیرشدگی حرارتی و تخریب حرارتی
این دو اصطلاح نیز نباید کاملاً یکی در نظر گرفته شوند. پیرشدگی حرارتی معمولاً به تغییرات تدریجی ناشی از قرارگیری طولانی‌مدت در دما اشاره دارد. اما تخریب حرارتی شدید می‌تواند در دمای بسیار بالا و در مدت کوتاه‌تر رخ دهد و با تجزیه سریع‌تر ساختار پلیمری همراه باشد. ممکن است یک رزین در دمایی پایین‌تر از دمای تخریب، در اثر سال‌ها کارکرد دچار پیرشدگی شود. این همان دلیلی است که آزمون عمر طولانی‌مدت اهمیت پیدا میکند.
۳۰. طراحی یک سامانه عایق حرارتی ـ الکتریکی مناسب
برای یک تجهیز الکتریکی که هم با تنش الکتریکی و هم حرارتی مواجه است، انتخاب رزین باید بخشی از طراحی کلی باشد. مراحل پیشنهادی عبارت‌اند از:
1. تعیین ولتاژ کاری.
2. تعیین حداکثر دمای واقعی.
3. تعیین حداقل و حداکثر دمای محیط.
4. تعیین تعداد و دامنه سیکل‌های حرارتی.
5. بررسی رطوبت و آلودگی.
6. بررسی هندسه و میدان الکتریکی.
7. انتخاب رزین سازگار با زیرلایه.
8. تعیین روش آماده‌سازی سطح.
9. کنترل ضخامت و یکنواختی پوشش.
10. کنترل پخت.
11. انجام آزمون‌های الکتریکی.
12. در صورت حساسیت کاربرد، انجام آزمون پیرشدگی حرارتی و سیکل حرارتی.
13. مقایسه خواص قبل و بعد از آزمون.
14. تدوین برنامه بازرسی دوره‌ای.
جمع‌بندی
پیرشدگی حرارتی رزین اپوکسی عایق برق یک فرایند چندعاملی است که به دمای کار، مدت قرارگیری، سیکل‌های حرارتی، اکسیژن، رطوبت، ساختار رزین، ضخامت، زیرلایه و کیفیت اجرا وابسته است. در کاربردهای الکتریکی، نباید صرفاً یک دمای بالا را به‌عنوان «دمای تحمل رزین» در نظر گرفت. دمای کارکرد، Tg، دمای تخریب، دمای آزمون کوتاه‌مدت و کلاس حرارتی مفاهیم متفاوتی هستند. همچنین، سیکل‌های مکرر گرم و سرد می‌توانند با ایجاد اختلاف انبساط میان رزین و زیرلایه، به ترک و جداشدگی منجر شوند و همین نقص‌های مکانیکی در مرحله بعد به مشکلات الکتریکی مانند تخلیه جزئی تبدیل شوند. در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، اطلاعات موجود درباره ولتاژ شکست و تحمل در شرایط خشک و مرطوب، داده‌های مهمی برای معرفی قابلیت عایق الکتریکی محصول هستند؛ اما به‌تنهایی برای تعیین کلاس حرارتی، عمر چندساله یا دمای کارکرد دائم کافی نیستند. برای چنین ادعاهایی باید داده یا آزمون اختصاصی مربوط به پیرشدگی حرارتی، Tg، سیکل حرارتی و شرایط واقعی کاربرد در اختیار باشد. در نتیجه، عایق الکتریکی مطمئن تنها با انتخاب یک رزین مناسب به دست نمی‌آید؛ بلکه ترکیب ماده مناسب، طراحی هندسی صحیح، اجرای بدون نقص، کنترل حرارتی و آزمون‌های متناسب با کاربرد است که قابلیت اطمینان نهایی سیستم را تعیین میکند.
۰ دیدگاه