引 言
      環(huán)氧樹(shù)脂澆注技術(shù)是20世紀(jì)50年代產(chǎn)生的一種絕緣材料新型制造技術(shù)，它是隨著輸變電技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的。早期的輸變電設(shè)備電壓等級(jí)低，其核心絕緣部件還是采用傳統(tǒng)的絕緣材料，當(dāng)輸變電設(shè)備的電壓等級(jí)提高后，傳統(tǒng)絕緣材料的不足凸顯出來(lái)，特別是無(wú)法滿足工頻耐壓和局部放電的要求，為解決這些問(wèn)題，環(huán)氧樹(shù)脂澆注技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
      20 世紀(jì) 50 年代的環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝與金屬鑄造工藝相似，將環(huán)氧樹(shù)脂加熱倒入到金屬模具中，室溫或加熱即可。由于當(dāng)時(shí)的環(huán)氧樹(shù)脂材料體系、澆注配方設(shè)計(jì)、澆注設(shè)備和澆注工藝水平都處于初級(jí)階段，澆注產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量都比較差。
      20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)了真空澆注技術(shù)，環(huán)氧樹(shù)脂澆注從常壓成型發(fā)展為真空成型。真空澆注成型使?jié)沧⒘现械臍馀菘梢愿菀椎呐懦?，制品的?nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量都得到較大提高，從而推動(dòng)了輸變電技術(shù)的發(fā)展，但這個(gè)時(shí)期用戶的關(guān)注焦點(diǎn)主要是內(nèi)在性能，而不太關(guān)注外觀質(zhì)量。
       20 世紀(jì) 70 年代后期，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)微機(jī)控制的全套真空系統(tǒng)，從材料預(yù)處理、管道系統(tǒng)到混料澆注系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)真空技術(shù)，且自動(dòng)化程度提高，澆注產(chǎn)品質(zhì)量上升到一個(gè)新臺(tái)階。
       時(shí)至今日，材料體系、配方都十分成熟，澆注設(shè)備已實(shí)現(xiàn)智能化，產(chǎn)品性能完全可以滿足高電壓等級(jí)輸變電設(shè)備的要求，目前最高電壓等級(jí)的百萬(wàn)伏輸變電設(shè)備配套的環(huán)氧澆注件都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。
       此時(shí)外觀質(zhì)量成為用戶驗(yàn)收和制造商關(guān)注的焦點(diǎn)，也是環(huán)氧澆注產(chǎn)品立足于市場(chǎng)的根本。
       由于環(huán)氧澆注產(chǎn)品外觀質(zhì)量受諸多因素影響，精確地量化和確定問(wèn)題的原因很困難，所以澆注件外觀質(zhì)量控制成為澆注工藝技術(shù)中的難點(diǎn)。目前，國(guó)外在澆注件外觀控制水平遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的外觀水平。
       1 ·澆注工藝
       澆注工藝過(guò)程：材料預(yù)處理（嵌件涂覆粘結(jié)劑或半導(dǎo)電橡膠，填料抽空干燥，固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂熔化抽真空，固化劑抽真空）→材料混合（先將填料和環(huán)氧樹(shù)脂一次混合抽真空，然后與固化劑混合）→前固化（澆注料在固化爐中固化成型，固化度至80%以上）→脫模裝模（保持適當(dāng)溫度將產(chǎn)品卸模并快速裝入下一模）→后固化（脫模后的產(chǎn)品集中固化，提高固化度，釋放內(nèi)應(yīng)力）→后處理（清理產(chǎn)品澆口，合?？p及其它缺陷）→檢驗(yàn)包裝。
      與傳統(tǒng)絕緣材料相比，環(huán)氧真空澆注產(chǎn)品具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)氣隙或少氣隙，制品的電氣絕緣性能優(yōu)異；②澆注成型流動(dòng)性好，自然填充型腔，制品均勻性好；③由于電性能好，產(chǎn)品可以做到小型化，優(yōu)化主機(jī)結(jié)構(gòu)；④產(chǎn)品可以做成復(fù)雜形狀，且一次成型，金屬嵌件和絕緣材料的整體性好；⑤耐候性好，可以應(yīng)用于戶內(nèi)戶外領(lǐng)域；⑥產(chǎn)品為固態(tài)，難燃，使用安全方便。
       但該工藝也存在不足之處：①體系中無(wú)補(bǔ)強(qiáng)材料，力學(xué)性能較差，主機(jī)使用中有斷裂的情況；②制品內(nèi)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，應(yīng)力累積釋放時(shí)制品有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)；③外觀質(zhì)量上易存在各種缺陷。
       2· 澆注產(chǎn)品外觀質(zhì)量缺陷的常見(jiàn)類(lèi)型及其對(duì)性能的影響
     （1）氣孔：在高電壓狀態(tài)下，氣孔會(huì)改變局部電場(chǎng)分布，影響局部放電量。
     （2）縮孔縮痕：縮孔縮痕的存在會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面不光滑，影響產(chǎn)品的電性能，如果通過(guò)打磨處理，表面樹(shù)脂層會(huì)被破壞，易吸潮和易吸附灰塵，也影響其電性能。
     （3）黃痕：主要是視覺(jué)上不好看，對(duì)性能基本沒(méi)有什么影響。
     （4）流痕：流痕可能會(huì)改變電弧在其表面的流動(dòng)一致性。
     （5）雜質(zhì)：雜質(zhì)的存在會(huì)影響電性能，實(shí)驗(yàn)表明密集或者大粒徑的雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致制品表面放電，局放增大。
     （6）劃痕：劃痕實(shí)質(zhì)上是局部尖角毛刺的一種表現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致制品放電。
     （7）裂紋：裂紋會(huì)影響制品的耐電壓和局部放電性能、力學(xué)性能，如果外表存在裂紋，內(nèi)部可能會(huì)存在隱患，接線端子板類(lèi)產(chǎn)品可能會(huì)產(chǎn)生氣體泄露。由此說(shuō)明，外觀質(zhì)量缺陷不只是外觀質(zhì)量差，且在一定程度上會(huì)影響到整機(jī)的性能，需要引起足夠的重視。
       3· 外觀質(zhì)量缺陷的原因分析及解決方法
       3.1 氣孔的產(chǎn)生原因及解決方法
     （1）由于產(chǎn)品形狀復(fù)雜，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜不合理，會(huì)產(chǎn)生排氣死角或排氣通道狹窄，模具內(nèi)的空氣在澆注前或澆注中不能及時(shí)排盡，從而產(chǎn)生氣孔。因此，模具設(shè)計(jì)要合理，特別是排氣通道要順暢，路徑要短，在模具上要設(shè)計(jì)出氣囊，讓死角處無(wú)法排出的氣泡聚集到氣囊中，后期處理時(shí)，應(yīng)清理掉氣囊空間多余的樹(shù)脂。
     （2）原材料中的水分未充分干燥，環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑中的小分子物質(zhì)沒(méi)有完全抽空也會(huì)引起氣孔的產(chǎn)生。所以，生產(chǎn)前必須將材料進(jìn)行充分的預(yù)處理，填料中的水分、環(huán)氧樹(shù)脂中的低分子物質(zhì)、固化劑中的低分子物質(zhì)都要通過(guò)真空系統(tǒng)進(jìn)行處理。
     （3）固化劑加入過(guò)量，抽真空時(shí)會(huì)使過(guò)量酸酐揮發(fā)。因此，要注意配方中的固化劑不能過(guò)量，保證計(jì)算正確，計(jì)量系統(tǒng)可靠。
     （4）澆注時(shí)沒(méi)有針對(duì)不同模具調(diào)節(jié)流量快慢，全程以快速度澆注，或者在模具轉(zhuǎn)換過(guò)程中沒(méi)有控制好流量，一開(kāi)始模具中的澆注料流量過(guò)急，引起產(chǎn)生的氣泡來(lái)不及排盡。由于澆注過(guò)程是依靠經(jīng)驗(yàn)的操作，流速快慢、流量大小隨模具不同和澆注料的粘度不同而變化，迄今沒(méi)有自動(dòng)化的操作方式，需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的澆注技術(shù)工人。
     （5）當(dāng)澆注溫度過(guò)高或材料體系反應(yīng)過(guò)快，導(dǎo)致澆注料可使用時(shí)間縮短，粘度增大，氣體不能快速?gòu)牧现幸莩?，在后續(xù)過(guò)程中緩慢移到表面。所以加入固化劑后，可適當(dāng)降低體系溫度，控制材料體系粘度的變化，關(guān)注溫度的變化，在合適粘度下盡快澆注，確保澆入模具的體系粘度不發(fā)生較大變化，這樣可以減少氣孔的產(chǎn)生。
     （6）混料或澆注時(shí)罐內(nèi)真空不足或抽真空時(shí)間不夠。處理措施是定期更換真空泵油和過(guò)濾器過(guò)濾芯，保證真空泵良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查真空系統(tǒng)有無(wú)漏點(diǎn)和真空度，真空度下降時(shí)，延長(zhǎng)抽空時(shí)間，以到達(dá)要求值為準(zhǔn)。
     （7）為了方便清理嵌件上的環(huán)氧澆注料，操作時(shí)在嵌件允許部位涂抹硅脂，但超出范圍或涂抹過(guò)量會(huì)導(dǎo)致結(jié)合處出現(xiàn)氣孔。所以要嚴(yán)格按照要求范圍進(jìn)行涂抹，為防止不需要涂抹的部位受到污染，可用膠帶等將不需要涂抹的部位進(jìn)行包裹保護(hù)；沾取硅脂要少量，涂抹時(shí)硅脂要形成膜，不能有堆積現(xiàn)象。
     （8）前固化凝膠前模具出現(xiàn)漏模現(xiàn)象。處理措施是合模前清理干凈合模面，不能夾雜異物；對(duì)模具螺絲進(jìn)行緊固，模具密封條定期檢查更換，確保密封條富有彈性。
      （9）固化爐內(nèi)溫度不均勻，導(dǎo)致模具溫度不均勻，高溫處反應(yīng)快，低溫處反應(yīng)慢，導(dǎo)致表面產(chǎn)生氣孔，因此保證固化爐內(nèi)溫度一致性對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性很重要。對(duì)固化爐內(nèi)溫度進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，取其平均值作為固化爐溫度；根據(jù)固化爐的大小，安裝合適數(shù)量、大小的鼓風(fēng)裝置，使固化爐內(nèi)的氣流在內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)起來(lái)，以便爐內(nèi)各點(diǎn)溫度相同。
     （10）前固化時(shí)溫度過(guò)高或升溫過(guò)快，致使反應(yīng)不均勻從而產(chǎn)生氣孔。可采取階梯升溫、逐步提高溫度的方法，控制固化反應(yīng)速度。
     （11）模具在模具框中擺放角度不合適，人為造成排氣路徑受阻。所以應(yīng)該及時(shí)清理模具框中的澆注料，保證模具穩(wěn)當(dāng)放入模具框中。放入模具框中的模具，澆注口必須高于模具型腔面，型腔中必須留有排氣空間，必要時(shí)可借助墊塊等對(duì)模具擺放角度進(jìn)行調(diào)整。
     （12）模具密封圈與密封槽的配合不合適，新?lián)Q密封圈時(shí)易出現(xiàn)氣孔。要對(duì)新更換密封圈的模具進(jìn)行加熱、加壓處理，使密封圈彎曲壓入密封槽，將密封槽間隙中殘留的氣體完全排出。
        4.2 縮痕縮孔的產(chǎn)生原因及解決方法
      （1）環(huán)氧澆注固化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，澆注時(shí)要求料溫低于模具和澆注罐溫，當(dāng)罐溫和模具溫度低于料溫時(shí)，容易產(chǎn)生縮痕。模具脫模后要保證足夠的加熱時(shí)間，進(jìn)入澆注爐前用紅外測(cè)溫儀測(cè)量模具溫度，比較準(zhǔn)確的測(cè)量方法是找出爐中體積最大的模具，通過(guò)澆注口測(cè)型腔的溫度，必須做到模具的溫度高于澆注料的溫度10 ℃左右，模具置入澆注爐內(nèi)，澆注爐的溫度不能低于模具溫度，從而保證模具溫度一直高于料溫。
      （2）模具設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致澆注口冷卻效果不好；澆口加水袋冷卻不及時(shí)或水袋大小不當(dāng)或放置位置不正確。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)要科學(xué)的安排澆注口位置，冷卻澆注口的水箱位置、大小，使?jié)沧⒖诘臐沧⒘夏苎a(bǔ)縮到型腔中，對(duì)于一些形狀特異不能完全通過(guò)模具上的水箱解決問(wèn)題時(shí)必須外加水袋，水袋的大小、放置部位可以在實(shí)際操作中進(jìn)行調(diào)整。
       4.3 黃痕的產(chǎn)生原因及解決方法
       澆注件從嵌件處開(kāi)始形成豎直的黃痕目前尚不清楚原因，出現(xiàn)這種情況時(shí)經(jīng)驗(yàn)的做法是：①延長(zhǎng)固化劑與一次混合料的混合時(shí)間；②涂敷嵌件時(shí)確保表面清潔處理。
       4.4 流痕的產(chǎn)生原因及解決方法
     （1）流痕是噴灑脫模劑后沒(méi)有擦拭干凈，在局部有脫模劑滯留，澆注時(shí)此位置的澆注料無(wú)法浸潤(rùn)到型腔表面，出現(xiàn)流痕。脫模劑噴灑到型腔后要停留5 min左右再擦拭，目的是浸潤(rùn)模具、減少脫模劑滯留，這個(gè)環(huán)節(jié)主要依靠操作者的精細(xì)作業(yè)。
     （2）另一種流痕在澆注件表面大范圍出現(xiàn)，有的顯現(xiàn)，有的隱約，流痕密集，這是由于填料的粒度分布不合適所引起的。因此，每批原材料一定要做粒度分布試驗(yàn)，選用符合粒度分布要求的原材料有利于流痕的消除。
      4.5 表面不光亮的產(chǎn)生原因及解決方法
     （1）模具處理不凈，型腔某些部位被粘膠后，留下痕跡，局部表面粗糙。制造模具的材料最好是鋼材質(zhì)，模具表面光亮，硬度高，不易損傷，才能制造出外觀光亮的產(chǎn)品。
     （2）模具養(yǎng)護(hù)不好，尤其是第一次使用模具時(shí)，在處理時(shí)間、處理次數(shù)、脫模劑選擇上不合適，使得新模具表面干澀。模具的一次拋光要做到最佳狀態(tài)，初次處理模具必須徹底，型腔表面形成保護(hù)膜后才能轉(zhuǎn)入澆注。
     （3）模具拋光不精細(xì)，光潔度不夠。所以生產(chǎn)中做好保養(yǎng)維護(hù)，模具停用后也需要定期養(yǎng)護(hù)。
      4.6 色灰產(chǎn)生原因
     （1）正常情況下，不加顏料的澆注件是白色的，如果填料（采用三氧化二鋁時(shí)）計(jì)量錯(cuò)誤，加入比例超出了正常范圍，顏色會(huì)變得深灰。
     （2）混料罐中有金屬接觸到罐壁，隨著攪拌研磨而產(chǎn)生色灰。
     （3）填料潮濕且長(zhǎng)時(shí)間攪拌（這種情況出現(xiàn)在鋼制攪拌罐中）。
      4.7 雜質(zhì)的產(chǎn)生原因及解決方法
     （1）材料本身不潔凈，材料使用時(shí)將雜質(zhì)帶入制品中。裝脫模時(shí)，操作臺(tái)之間未隔離，交叉作業(yè)影響帶入雜質(zhì)。因此要嚴(yán)格原材料檢驗(yàn)，避免原材料中帶入雜質(zhì)。凈化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，需隔離的區(qū)域必須隔離，避免交叉污染。
     （2）采用一罐法澆注工藝時(shí)，混料罐壁產(chǎn)生膠渣，未及時(shí)清理形成雜質(zhì)。最好采用技術(shù)先進(jìn)的靜態(tài)混料澆注設(shè)備，可避免混料過(guò)程產(chǎn)生雜質(zhì)。
     （3）裝模時(shí)違規(guī)操作，對(duì)型腔清潔不夠。裝嵌件，合模具時(shí)粗暴操作，嵌件上的導(dǎo)電橡膠涂層被強(qiáng)震動(dòng)后落入型腔。澆注時(shí)選擇過(guò)濾網(wǎng)的孔眼目數(shù)不恰當(dāng)。澆口封堵不嚴(yán)，在烘箱中鼓風(fēng)加熱時(shí)進(jìn)入雜質(zhì)。這些都需要精細(xì)作業(yè)，嚴(yán)格按規(guī)范操作。
      4.8 裂紋產(chǎn)生原因及解決方法
     （1）環(huán)氧樹(shù)脂和嵌件的熱膨脹系數(shù)不一致，而嵌件沒(méi)有進(jìn)行合適的預(yù)處理，造成裂紋。
     （2）環(huán)氧樹(shù)脂澆注層厚薄不均勻處沒(méi)有過(guò)渡區(qū)域。要求嵌件和材料的所有過(guò)渡部分必須有一定要求的弧度，不允許突變。
     （3）環(huán)氧樹(shù)脂與嵌件接觸處沒(méi)有對(duì)嵌件倒圓角或噴砂、滾花處理。
     （4）與嵌件接觸處的環(huán)氧樹(shù)脂層太薄。
     （5）室溫太低的環(huán)境下，產(chǎn)品脫模后沒(méi)有保溫措施，冷卻太快。遇到這種情況，產(chǎn)品脫模后必須用保溫材料迅速保護(hù)，并盡快轉(zhuǎn)入后固化，后固化結(jié)束后自然冷卻到室溫。
     （6）產(chǎn)品后固化后，沒(méi)有緩慢冷卻到室溫，而是直接打開(kāi)烘爐冷卻。
     （7）模具溫度、澆注溫度、固化溫度不匹配而產(chǎn)生的應(yīng)力作用。工藝中應(yīng)嚴(yán)格控制模具溫度、澆注料溫度、固化溫度之間的匹配。
     （8）環(huán)氧樹(shù)脂固化度低于85%時(shí)，強(qiáng)度變差，無(wú)法抵抗內(nèi)應(yīng)力釋放，產(chǎn)生沖擊力造成裂紋。
     （9）原材料選擇和配方設(shè)計(jì)不正確，沒(méi)有考慮對(duì)制品抗開(kāi)裂的影響以及如何提高制品的韌性。在保證產(chǎn)品性能的前提下，可考慮在配方中引入增韌劑。
       5 ·結(jié)束語(yǔ)
       通過(guò)分析影響澆注產(chǎn)品外觀質(zhì)量的原因和相應(yīng)的解決方法，但切忌孤立考慮問(wèn)題，當(dāng)某種外觀缺陷產(chǎn)生時(shí)，難以確定單一原因，所以在解決澆注件的外觀質(zhì)量問(wèn)題時(shí)應(yīng)系統(tǒng)分析，結(jié)合工藝、設(shè)備、管理、原材料等持續(xù)改進(jìn)提升，才能提高澆注產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。