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檢測(cè)漆包線(xiàn)性能的工作流程及影響因素
漆包線(xiàn)、絲包線(xiàn)、銅包線(xiàn)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(xiàn)的性能應(yīng)滿(mǎn)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(xiàn)的使用單位要求漆包線(xiàn)的質(zhì)量能通過(guò)一種嚴(yán)肅的制度和科學(xué)的手段來(lái)保證。
一、幾何尺寸
1.裸導(dǎo)線(xiàn)直徑的允許公差
裸導(dǎo)線(xiàn)的允許公差是指裸導(dǎo)線(xiàn)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(lái)說(shuō),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??自诶爝^(guò)程中要磨損變形,如果公差要求過(guò)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(xiàn)同一截面直徑zui大測(cè)量值與zui小測(cè)量值之差。不圓度不合格會(huì)造成漆包線(xiàn)顏色發(fā)花(陰陽(yáng)面)。
3.zui大外徑及zui小漆膜厚度
大外徑超差,會(huì)使線(xiàn)圈尺寸加大,繞線(xiàn)圈時(shí)容納不下。漆膜過(guò)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為0.100~0
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尺寸為
5.測(cè)量
測(cè)量時(shí)2點(diǎn)相距
漆包線(xiàn)繞制線(xiàn)圈時(shí),在電機(jī)線(xiàn)圈的嵌線(xiàn)工藝以及在用電氣產(chǎn)品的運(yùn)行過(guò)程中,都有機(jī)械力作用于漆包線(xiàn)上,例如繞制時(shí)有拉伸力、摩擦力和彎曲力矩;在嵌線(xiàn)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(xiàn)的芯線(xiàn)或漆膜達(dá)不到要求,則上述這些機(jī)械力都會(huì)對(duì)漆包線(xiàn)帶來(lái)不同程度的損傷。如導(dǎo)線(xiàn)韌煉不足,使延伸率過(guò)小,細(xì)線(xiàn)在繞線(xiàn)時(shí)可能被拉斷;韌煉過(guò)度,延伸率過(guò)大,容易拉細(xì)截面,造成電阻增大。漆膜烘焙過(guò)老,漆包線(xiàn)漆膜彈性下降,在繞線(xiàn)時(shí)的彎曲力矩作用下,造成漆膜開(kāi)裂,喪失絕緣性能;如烘焙不夠,則嵌線(xiàn)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(zhǎng)率試驗(yàn)
推薦型號(hào): 伸長(zhǎng)率試驗(yàn)儀SC-5, 伸長(zhǎng)率拉力試驗(yàn)儀SC-。
伸長(zhǎng)率是模擬漆包線(xiàn)繞線(xiàn)工藝而建立的,目的是控制導(dǎo)線(xiàn)對(duì)纏繞線(xiàn)圈的適應(yīng)性,保證作業(yè)順利進(jìn)行。
漆包線(xiàn)經(jīng)過(guò)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(xiàn)伸長(zhǎng)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(xiàn)伸長(zhǎng)時(shí)內(nèi)部晶格的滑動(dòng)趨勢(shì),使晶格不易變形而破壞,導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)在伸長(zhǎng)率不大的情況下即被拉斷。另外,在壓延過(guò)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(zhǎng)率不高的因素。
b.在漆包過(guò)程中,如果涂漆道次和回線(xiàn)次數(shù)太多,在導(dǎo)輪直徑不夠大的情況下,導(dǎo)線(xiàn)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(zhǎng)時(shí),容易拉斷。漆包機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),導(dǎo)線(xiàn)承受過(guò)大的張力將使線(xiàn)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(xiàn)材脆性提高伸長(zhǎng)率下降。特別是放線(xiàn)機(jī)構(gòu)的靈活性和收線(xiàn)張力的大小直接影響伸長(zhǎng)率。
c.韌煉程度與伸長(zhǎng)率大小有很大關(guān)系。伸長(zhǎng)率在一定范圍內(nèi)隨著退火溫度提高而提高,但超過(guò)一定溫度后,反而會(huì)下降。
d.伸長(zhǎng)率試驗(yàn)中,高速拉伸伸長(zhǎng)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(xiàn)回彈角試驗(yàn)儀BYH-52。
漆包線(xiàn)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(xiàn)圈,如漆包線(xiàn)因柔軟度不好而回彈變形,線(xiàn)圈直徑變大,骨架內(nèi)容納不下;繞制矩形線(xiàn)圈,由于回彈作用會(huì)從槽中回跳出來(lái)。柔軟度直接影響線(xiàn)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(xiàn)里,內(nèi)部沒(méi)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(shì)能進(jìn)行回彈,所以回彈角較小。在拉伸過(guò)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(chē)速越快,回彈角越大。車(chē)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(xiàn)本身受到拉力和彎曲應(yīng)力,當(dāng)外力去掉后,除銅線(xiàn)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(xiàn)在進(jìn)漆包爐的過(guò)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(xiàn)直徑、負(fù)荷、拉伸、指針長(zhǎng)度。
3.附著性及柔韌性
推薦型號(hào):漆包線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)在繞制線(xiàn)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(zhǎng)率跟不上導(dǎo)體的伸長(zhǎng),漆膜就會(huì)開(kāi)裂。
b.彎曲力,彎曲后外緣的漆膜伸長(zhǎng),內(nèi)緣的漆膜被壓縮,如果彈性不好,漆膜也會(huì)開(kāi)裂。細(xì)線(xiàn)容易被拉伸,用伸長(zhǎng)法測(cè)試;粗線(xiàn)受彎曲影響大,用卷繞法測(cè)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(zhǎng)率很小,當(dāng)涂到導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(guò)多的交聯(lián)使材料失去柔性,增加脆性。對(duì)一定漆料來(lái)說(shuō)漆膜的彈性的變化主要還是由于漆基樹(shù)酯的交聯(lián)情況,如果漆包線(xiàn)烘焙不足,漆基樹(shù)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(guò)度,交聯(lián)過(guò)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(cè)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(xiàn)圈繞制成型,嵌線(xiàn),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(xiàn)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(lái)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(chē)速范圍內(nèi),車(chē)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(xiàn)型高聚物覆蓋在一般漆膜表面,可以提高漆包線(xiàn)的耐刮性能。
b.導(dǎo)線(xiàn)直徑與漆膜厚度。在一定負(fù)重的條件下,漆包線(xiàn)的耐刮次數(shù)與其線(xiàn)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(guò)高或過(guò)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(guò)高或過(guò)低。
e.固化爐溫。固化溫度過(guò)高或過(guò)低都影響漆包線(xiàn)耐刮性能。過(guò)低漆膜剛性低,過(guò)高又發(fā)脆。
影響試驗(yàn)結(jié)果的因素:
鋼針(
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(xiàn)的耐熱性能是一項(xiàng)重要的指標(biāo),特別是對(duì)電機(jī)及有溫升要求的組件或繞組來(lái)說(shuō)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(xiàn)和其它絕緣材料的限制。如能使用耐熱性能較高的漆包線(xiàn)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(píng)定的方法來(lái)測(cè)定漆包線(xiàn)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(guò)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(duì)老化性能的影響因素:
a.從制漆到漆包線(xiàn)烘焙成膜,再到漆膜的老化衰退的整個(gè)過(guò)程是高聚物的聚合成長(zhǎng)和裂解衰退的過(guò)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(chē)速的改變直接影響導(dǎo)線(xiàn)上的漆液蒸發(fā)和烘焙時(shí)間。合適的車(chē)速范圍才能保證熱老化性能合格。
c.爐溫過(guò)高或過(guò)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(lèi)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(guò)遷移作用進(jìn)入漆膜,成為有機(jī)銅鹽,對(duì)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(xiàn)的漆膜在機(jī)械應(yīng)力作用下對(duì)熱作用的忍受能力。
漆包線(xiàn)的漆膜由于延伸或卷繞而產(chǎn)生了伸長(zhǎng)變形,分子鏈間相對(duì)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(lái)。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(xiàn)卻阻止這種收縮,內(nèi)外應(yīng)力的作用對(duì)漆膜的強(qiáng)度是一個(gè)考驗(yàn)。不同品種的漆包線(xiàn)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(kāi)裂。漆膜的耐熱沖擊性能和漆料本身質(zhì)量有關(guān)。對(duì)同一種漆來(lái)說(shuō),還與原材料的配比有關(guān)。
烘焙溫度過(guò)高或過(guò)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(xiàn)圈中,下層漆包線(xiàn)受到上層漆包線(xiàn)張力而引起的壓力,如果漆包線(xiàn)在浸漬的預(yù)烘或干燥過(guò)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(xiàn)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(lái)說(shuō),含脂肪族線(xiàn)狀分子材料多的漆膜,擊穿能力差,含芬香族熱固性樹(shù)酯多的漆膜,擊穿性能高。漆膜烘焙過(guò)度或過(guò)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(xiàn)薄薄的一層漆膜要保證通過(guò)的電流在線(xiàn)圈內(nèi)沿芯線(xiàn)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(xiàn)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(cè)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(xiàn)電阻值的過(guò)大或過(guò)小要引起繞成經(jīng)線(xiàn)圈總阻值的變化。總阻值的變化范圍超過(guò)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(xiàn)圈的繞制帶來(lái)困難。
導(dǎo)線(xiàn)的電阻與其長(zhǎng)度成正比,與橫截面成反比。導(dǎo)體雜質(zhì)及韌煉程度對(duì)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(chǎng)的作用下,高聚物內(nèi)束縛的電子可以由電場(chǎng)內(nèi)獲得能量而變?yōu)樽杂呻娮?,按電?chǎng)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(lái)越多,提高了高聚物的導(dǎo)電性。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)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(guò)兩個(gè)電極間的孔道,使正在增強(qiáng)的電流在其中通過(guò),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(chēng)為擊穿電壓。在電壓擊穿時(shí)所帶來(lái)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(zhǎng)、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(xiàn)繞制的線(xiàn)圈匝數(shù)多,纏繞緊,線(xiàn)與線(xiàn)接觸面多,如果漆包線(xiàn)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(guò)程、試驗(yàn)條件。
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(xiàn)圈浸漬過(guò)程中,漆包線(xiàn)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(duì)不同的溶劑有不同的忍受性,浸漬時(shí)應(yīng)根據(jù)漆包線(xiàn)的特性選用只含有對(duì)漆包線(xiàn)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(lái)說(shuō),漆膜是體型結(jié)構(gòu),交聯(lián)鏈較長(zhǎng)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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