2025年絕緣成型件制造工工藝創(chuàng)新考核試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.新型耐電暈聚酰亞胺薄膜在絕緣成型件中的主要應(yīng)用優(yōu)勢是（）A.密度低B.耐高頻電暈老化性能提升30%以上C.可回收性強(qiáng)D.成本降低20%答案：B2.真空壓力浸漆（VPI）工藝中，浸漆階段的關(guān)鍵控制參數(shù)是（）A.漆液溫度B.真空度保持時(shí)間C.加壓壓力與時(shí)間D.工件預(yù)熱溫度答案：C3.熱固性絕緣材料注射成型時(shí)，模具溫度需高于材料固化溫度（）A.5-10℃B.15-20℃C.25-30℃D.35-40℃答案：B4.采用激光輔助成型技術(shù)加工環(huán)氧樹脂基絕緣件時(shí)，激光的主要作用是（）A.表面粗化B.局部快速加熱固化C.去除毛邊D.檢測內(nèi)部缺陷答案：B5.某絕緣件成型后出現(xiàn)“分層”缺陷，最可能的原因是（）A.模壓壓力過高B.材料揮發(fā)份含量超標(biāo)C.模具溫度均勻性差D.保壓時(shí)間過長答案：B6.納米SiO?改性環(huán)氧樹脂的關(guān)鍵工藝是（）A.機(jī)械攪拌混合B.超聲分散+偶聯(lián)劑處理C.高溫熔融共混D.溶劑蒸發(fā)法答案：B7.多腔模成型時(shí)，各型腔填充不平衡的主要解決措施是（）A.增加注射速度B.調(diào)整澆口尺寸與位置C.提高模具溫度D.減少材料粘度答案：B8.紅外熱像儀在絕緣件成型質(zhì)量檢測中的核心應(yīng)用是（）A.測量表面溫度分布B.檢測內(nèi)部氣泡C.評估材料固化程度D.分析熱應(yīng)力分布答案：D9.智能成型設(shè)備中，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)主要輸入?yún)?shù)是（）A.設(shè)備運(yùn)行電流B.歷史成型數(shù)據(jù)C.環(huán)境濕度D.材料批次編號答案：B10.環(huán)保型無溶劑絕緣漆的固化機(jī)理是（）A.溶劑揮發(fā)成膜B.自由基聚合交聯(lián)C.物理結(jié)晶固化D.水分蒸發(fā)固化答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.絕緣成型件的耐電暈壽命測試通常采用（高頻脈沖電壓）加速老化法，測試電壓峰值一般為（3-5kV）。2.模壓成型中，“溫壓曲線”的三個(gè)關(guān)鍵階段是（升溫加壓）、（恒溫保壓）、（降溫卸壓）。3.注射成型的“三段式”工藝參數(shù)包括（注射壓力）、（保壓壓力）、（冷卻時(shí)間）。4.真空輔助樹脂傳遞模塑（VARTM）的核心優(yōu)勢是（低孔隙率）和（復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型能力）。5.絕緣材料的體積電阻率應(yīng)不低于（1×1012Ω·m），表面電阻率應(yīng)不低于（1×1013Ω）。6.新型芳綸纖維增強(qiáng)絕緣復(fù)合材料的主要失效模式是（纖維-基體界面脫粘），改善措施是（表面等離子體處理）。7.智能模具中集成的傳感器包括（溫度傳感器）、（壓力傳感器）、（應(yīng)變傳感器）。8.工藝創(chuàng)新中，“近凈成型”技術(shù)的目標(biāo)是（減少后加工量）和（提高材料利用率）。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述熱固性與熱塑性絕緣材料成型工藝的本質(zhì)區(qū)別，并列舉兩種典型材料。答案：本質(zhì)區(qū)別：熱固性材料成型時(shí)發(fā)生不可逆交聯(lián)反應(yīng)（固化），成型后不可再熔融；熱塑性材料通過加熱熔融-冷卻固化實(shí)現(xiàn)成型，可重復(fù)加工。典型材料：熱固性（環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂）；熱塑性（聚四氟乙烯、聚碳酸酯）。2.分析模壓成型中“過壓”與“欠壓”對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。答案：過壓：可能導(dǎo)致模具變形、飛邊過厚、材料溢出過多，甚至因壓力過大破壞分子鏈結(jié)構(gòu)，降低絕緣性能；欠壓：材料填充不密實(shí)，內(nèi)部孔隙率增加，機(jī)械強(qiáng)度和耐電暈性能下降，易出現(xiàn)分層、裂紋等缺陷。3.說明納米粒子改性絕緣材料時(shí)需控制的關(guān)鍵工藝參數(shù)，并解釋原因。答案：關(guān)鍵參數(shù)：納米粒子粒徑（需<100nm以避免團(tuán)聚）、分散均勻性（超聲/機(jī)械分散時(shí)間）、表面處理（偶聯(lián)劑種類及用量）。原因：粒徑過大易形成團(tuán)聚體，成為局部放電起點(diǎn)；分散不均導(dǎo)致材料性能各向異性；表面處理可改善粒子與基體的界面結(jié)合，提高耐電暈和機(jī)械性能。4.列舉三種絕緣成型件常見在線檢測技術(shù)，并說明其檢測對象。答案：①超聲波檢測：內(nèi)部分層、氣孔等缺陷；②介電響應(yīng)測試：材料固化程度（通過介電損耗因數(shù)變化判斷）；③激光測厚儀：尺寸精度（厚度偏差）；④紅外熱像儀：熱應(yīng)力集中區(qū)域（預(yù)測潛在開裂位置）。5.結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，闡述絕緣成型工藝創(chuàng)新的兩個(gè)方向。答案：①材料低碳化：開發(fā)生物基絕緣材料（如植物纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂）、無溶劑/低VOC漆料，減少化石資源依賴；②工藝節(jié)能化：采用電磁感應(yīng)快速加熱模具（替代傳統(tǒng)電阻加熱，效率提升40%以上）、余熱回收系統(tǒng)（利用模具冷卻段熱量預(yù)熱材料），降低單位產(chǎn)品能耗。四、綜合分析題（20分）某企業(yè)生產(chǎn)的10kV變壓器用環(huán)氧絕緣端圈，近期出現(xiàn)批量性局部擊穿故障（擊穿位置集中在螺栓安裝孔周圍）。經(jīng)檢測，材料體積電阻率（1.2×1013Ω·m）符合標(biāo)準(zhǔn)（≥1×1012Ω·m），但局部區(qū)域介電損耗因數(shù)（tanδ）達(dá)0.08（標(biāo)準(zhǔn)≤0.05）。要求：（1）從成型工藝角度分析可能原因（至少4點(diǎn)）；（2）提出針對性改進(jìn)措施（至少3項(xiàng)）。答案：（1）可能原因：①模具設(shè)計(jì)缺陷：螺栓孔處流道設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致材料填充時(shí)局部剪切速率過高，分子鏈取向不一致，形成內(nèi)應(yīng)力集中；②固化工藝不當(dāng)：冷卻速率過快（如直接水冷卻），孔周圍因結(jié)構(gòu)突變導(dǎo)致冷卻不均，產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，引發(fā)局部放電；③脫模劑使用過量：孔壁殘留脫模劑，降低材料與金屬嵌件的界面結(jié)合強(qiáng)度，形成氣隙（氣隙場強(qiáng)高于材料，易擊穿）；④真空脫泡不徹底：孔周圍因金屬嵌件阻礙，氣泡未完全排出，局部孔隙率超標(biāo)（孔隙內(nèi)氣體電離導(dǎo)致tanδ升高）。（2）改進(jìn)措施：①優(yōu)化模具設(shè)計(jì)：在螺栓孔附近增設(shè)溢流槽，平衡填充壓力；采用隨形冷卻水道（孔周圍增加冷卻回路），控制冷卻速率≤5℃/min；②調(diào)整固化工藝：采用階梯式冷卻（120℃→80℃→室溫，每段保溫30min），釋放內(nèi)應(yīng)力；固化前增加“二次真空”（真空度-0.1MPa保持20min），確保嵌件周圍氣泡排出；③規(guī)范脫模劑使用：改用噴霧型脫模劑（厚度≤5μm），孔壁區(qū)域采用等離子體清洗（去除殘留有機(jī)物），提高界面結(jié)合力；④增加在線檢測：在成型后對孔周圍進(jìn)行紅外熱像掃描（識(shí)別應(yīng)力集中區(qū)）和局部放電檢測（定位微小氣隙），剔除不合格品。五、實(shí)操題（30分）考核任務(wù)：使用某型智能模壓機(jī)成型3件100mm×100mm×5mm的環(huán)氧玻璃布層壓板，要求表面無裂紋、飛邊≤0.2mm、厚度公差±0.1mm。已知條件：材料：E-44環(huán)氧樹脂（凝膠時(shí)間：150℃×8min），玻璃布含膠量45%；設(shè)備參數(shù)：模具初始溫度140℃，最大壓力20MPa，加熱功率可調(diào)；環(huán)境：溫度25℃，濕度60%。操作要求：（1）寫出完整工藝步驟（含參數(shù)設(shè)置）；（2）列出關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)及檢測方法；（3）若首件出現(xiàn)厚度超差（+0.3mm），分析原因并提出調(diào)整措施。答案：（1）工藝步驟及參數(shù)：①材料預(yù)處理：玻璃布裁剪（110mm×110mm，預(yù)留飛邊），環(huán)氧樹脂與固化劑（酸酐類，比例100:80）混合，真空脫泡（-0.1MPa×15min）；②模具準(zhǔn)備：清潔模具表面（酒精擦拭），噴涂水性脫模劑（厚度≤3μm），模具預(yù)熱至140℃（偏差±5℃）；③裝料：將5層玻璃布疊放（每層涂膠均勻），放入模具型腔中心；④合模加壓：快速合模至接觸材料（1MPa），排氣3次（每次保壓10s后卸壓至0.5MPa），最終加壓至12MPa（避免壓力過高導(dǎo)致樹脂溢出過多）；⑤升溫固化：以5℃/min升溫至160℃（高于凝膠溫度10℃），保壓12MPa，固化時(shí)間=凝膠時(shí)間×1.5=12min；⑥冷卻脫模：以3℃/min降溫至80℃（避免急冷開裂），卸壓至0MPa，脫模取出工件；⑦后處理：修邊（飛邊≤0.2mm），自然冷卻至室溫。（2）關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)及檢測方法：①含膠量：取樣灼燒法（標(biāo)準(zhǔn)45%±2%）；②模具溫度均勻性：紅外熱像儀檢測（各點(diǎn)溫差≤3℃）；③壓力曲線：設(shè)備記錄壓力-時(shí)間曲線（保壓階段壓力波動(dòng)≤0.5MPa）；④厚度：數(shù)顯千分尺測量（四角及中心，偏差±0.1mm）；⑤表面質(zhì)量：目視+5倍放大鏡（無裂紋、氣泡）。（3）首件厚度超差（+0.3mm）原因分析及調(diào)整