簡介
環氧樹脂澆注技術是20 世紀50 年代產生的一種絕緣材料新型製造技術，它是隨著輸變電技術的發展而出現的。早期的輸變電設備電壓等級低，其核心絕緣部件還是採用傳統的絕緣材料，當輸變電設備的電壓等級提高后，傳統絕緣材料的不足凸顯出來，特別是無法滿足工頻耐壓和局部放電的要求，為解決這些問題，環氧樹脂澆注技術應運而生。
20 世紀50 年代的環氧樹脂澆注工藝與金屬鑄造工藝相似，將環氧樹脂加熱倒入到金屬模具中，室溫或加熱即可。由於當時的環氧樹脂材料體系、澆注配方設計、澆注設備和澆注工藝水平都處於初級階段，澆注產品的內在質量和外觀質量都比較差。
20 世紀60 年代出現了真空澆注技術，環氧樹脂澆注從常壓成型發展為真空成型。真空澆注成型使澆注料中的氣泡可以更容易的排出，製品的內在質量和外觀質量都得到較大提高，從而推動了輸變電技術的發展，但這個時期用戶的關注焦點主要是內在性能，而不太關注外觀質量。
20 世紀70 年代後期，我國開始引進微機控制的全套真空系統，從材料預處理、管道系統到混料澆注系統都實現真空技術，且自動化程度提高，澆注產品質量上升到一個新台階。
時至今日，材料體系、配方都十分成熟，澆注設備已實現智慧型化，產品性能完全可以滿足高電壓等級輸變電設備的要求，目前最高電壓等級的百萬伏輸變電設備配套的環氧澆注件都實現了國產化。此時外觀質量成為用戶驗收和製造商關注的焦點，也是環氧澆注產品立足於市場的根本。
由於環氧澆注產品外觀質量受諸多因素影響，精確地量化和確定問題的原因很困難，所以澆注件外觀質量控制成為澆注工藝技術中的難點。目前，國外在澆注件外觀控制水平遠高於國內同類產品的外觀水平 。
澆注工藝
澆注工藝過程：材料預處理（嵌件塗覆粘結劑或半導電橡膠，填料抽空乾燥，固態環氧樹脂熔化抽真空，固化劑抽真空）→材料混合（先將填料和環氧樹脂一次混合抽真空，然後與固化劑混合）→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（保持適當溫度將產品卸模並快速裝入下一模）→後固化（脫模後的產品集中固化，提高固化度，釋放內應力）→後處理（清理產品澆口，合模縫及其它缺陷）→檢驗包裝。
與傳統絕緣材料相比，環氧真空澆注產品具有許多獨特的優點：
①無氣隙或少氣隙，製品的電氣絕緣性能優異；
②澆注成型流動性好，自然填充型腔，製品均勻性好；
③由於電性能好，產品可以做到小型化，最佳化主機結構；
④產品可以做成複雜形狀，且一次成型，金屬嵌件和絕緣材料的整體性好；
⑤耐候性好，可以套用於戶內戶外領域；
⑥產品為固態，難燃，使用安全方便。
但該工藝也存在不足之處：
①體系中無補強材料，力學性能較差，主機使用中有斷裂的情況；
②製品內產生一定的應力，應力累積釋放時製品有開裂的風險；
③外觀質量上易存在各種缺陷 。
外觀質量缺陷的常見類型及其對性能的影響
（1）氣孔：在高電壓狀態下，氣孔會改變局部電場分布，影響局部放電量。
（2）縮孔縮痕：縮孔縮痕的存在會導致產品表面不光滑，影響產品的電性能，如果通過打磨處理，表面樹脂層會被破壞，易吸潮和易吸附灰塵，也影響其電性能。
（3）黃痕：主要是視覺上不好看，對性能基本沒有什麼影響。
（4）流痕：流痕可能會改變電弧在其表面的流動一致性。
（5）雜質：雜質的存在會影響電性能，實驗表明密集或者大粒徑的雜質會導致製品表面放電，局放增大。
（6）劃痕：劃痕實質上是局部尖角毛刺的一種表現，可能會導致製品放電。
（7）裂紋：裂紋會影響製品的耐電壓和局部放電性能、力學性能，如果外表存在裂紋，內部可能會存在隱患，接線端子板類產品可能會產生氣體泄露。由此說明，外觀質量缺陷不只是外觀質量差，且在一定程度上會影響到整機的性能，需要引起足夠的重視 。
外觀質量缺陷的原因分析及解決方法
氣孔的產生原因及解決方法
（1）由於產品形狀複雜，模具結構設計比較複雜不合理，會產生排氣死角或排氣通道狹窄，模具內的空氣在澆注前或澆注中不能及時排盡，從而產生氣孔。因此，模具設計要合理，特別是排氣通道要順暢，路徑要短，在模具上要設計出氣囊，讓死角處無法排出的氣泡聚集到氣囊中，後期處理時，應清理掉氣囊空間多餘的樹脂。
（2）原材料中的水分未充分乾燥，環氧樹脂、固化劑中的小分子物質沒有完全抽空也會引起氣孔的產生。所以，生產前必須將材料進行充分的預處理，填料中的水分、環氧樹脂中的低分子物質、固化劑中的低分子物質都要通過真空系統進行處理。
（3）固化劑加入過量，抽真空時會使過量酸酐揮發。因此，要注意配方中的固化劑不能過量，保證計算正確，計量系統可靠。
（4）澆注時沒有針對不同模具調節流量快慢，全程以快速度澆注，或者在模具轉換過程中沒有控制好流量，一開始模具中的澆注料流量過急，引起產生的氣泡來不及排盡。由於澆注過程是依靠經驗的操作，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，迄今沒有自動化的操作方式，需要具有豐富經驗的澆注技術工人。
（5）當澆注溫度過高或材料體系反應過快，導致澆注料可使用時間縮短，粘度增大，氣體不能快速從料中逸出，在後續過程中緩慢移到表面。所以加入固化劑後，可適當降低體系溫度，控制材料體系粘度的變化，關注溫度的變化，在合適粘度下儘快澆注，確保澆入模具的體系粘度不發生較大變化，這樣可以減少氣孔的產生。
（6）混料或澆注時罐內真空不足或抽真空時間不夠。處理措施是定期更換真空泵油和過濾器過濾芯，保證真空泵良好的運轉，檢查真空系統有無漏點和真空度，真空度下降時，延長抽空時間，以到達要求值為準。
（7）為了方便清理嵌件上的環氧澆注料，操作時在嵌件允許部位塗抹矽脂，但超出範圍或塗抹過量會導致結合處出現氣孔。所以要嚴格按照要求範圍進行塗抹，為防止不需要塗抹的部位受到污染，可用膠帶等將不需要塗抹的部位進行包裹保護；沾取矽脂要少量，塗抹時矽脂要形成膜，不能有堆積現象。
（8）前固化凝膠前模具出現漏模現象。處理措施是合模前清理乾淨合模面，不能夾雜異物；對模具螺絲進行緊固，模具密封條定期檢查更換，確保密封條富有彈性。
（9）固化爐內溫度不均勻，導致模具溫度不均勻，高溫處反應快，低溫處反應慢，導致表面產生氣孔，因此保證固化爐內溫度一致性對保證產品質量一致性很重要。對固化爐內溫度進行多點測量，取其平均值作為固化爐溫度；根據固化爐的大小，安裝合適數量、大小的鼓風裝置，使固化爐內的氣流在內部循環流動起來，以便爐內各點溫度相同。
（10）前固化時溫度過高或升溫過快，致使反應不均勻從而產生氣孔。可採取階梯升溫、逐步提高溫度的方法，控制固化反應速度。
（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。所以應該及時清理模具框中的澆注料，保證模具穩當放入模具框中。放入模具框中的模具，澆注口必須高於模具型腔面，型腔中必須留有排氣空間，必要時可藉助墊塊等對模具擺放角度進行調整。
（12）模具密封圈與密封槽的配合不合適，新換密封圈時易出現氣孔。要對新更換密封圈的模具進行加熱、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。
縮痕縮孔的產生原因及解決方法
（1）環氧澆注固化反應是放熱反應，澆注時要求料溫低於模具和澆注罐溫，當罐溫和模具溫度低於料溫時，容易產生縮痕。模具脫模後要保證足夠的加熱時間，進入澆注爐前用紅外測溫儀測量模具溫度，比較準確的測量方法是找出爐中體積最大的模具，通過澆注口測型腔的溫度，必須做到模具的溫度高於澆注料的溫度10 ℃左右，模具置入澆注爐內，澆注爐的溫度不能低於模具溫度，從而保證模具溫度一直高於料溫。
（2）模具設計不合理導致澆注口冷卻效果不好；澆口加水袋冷卻不及時或水袋大小不當或放置位置不正確。所以設計模具時要科學的安排澆注口位置，冷卻澆注口的水箱位置、大小，使澆注口的澆注料能補縮到型腔中，對於一些形狀特異不能完全通過模具上的水箱解決問題時必須外加水袋，水袋的大小、放置部位可以在實際操作中進行調整。
黃痕的產生原因及解決方法
澆注件從嵌件處開始形成豎直的黃痕目前尚不清楚原因，出現這種情況時經驗的做法是：
①延長固化劑與一次混合料的混合時間；
②塗敷嵌件時確保表面清潔處理。
流痕的產生原因及解決方法
（1）流痕是噴灑脫模劑後沒有擦拭乾淨，在局部有脫模劑滯留，澆注時此位置的澆注料無法浸潤到型腔表面，出現流痕。脫模劑噴灑到型腔後要停留5 min 左右再擦拭，目的是浸潤模具、減少脫模劑滯留，這個環節主要依靠操作者的精細作業。
（2）另一種流痕在澆注件表面大範圍出現，有的顯現，有的隱約，流痕密集，這是由於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，選用符合粒度分布要求的原材料有利於流痕的消除。
表面不光亮的產生原因及解決方法
（1）模具處理不淨，型腔某些部位被粘膠後，留下痕跡，局部表面粗糙。製造模具的材料最好是鋼材質，模具表面光亮，硬度高，不易損傷，才能製造出外觀光亮的產品。
（2）模具養護不好，尤其是第一次使用模具時，在處理時間、處理次數、脫模劑選擇上不合適，使得新模具表面乾澀。模具的一次拋光要做到最佳狀態，初次處理模具必須徹底，型腔表面形成保護膜後才能轉入澆注。
（3）模具拋光不精細，光潔度不夠。所以生產中做好保養維護，模具停用後也需要定期養護。
色灰產生原因
（1）正常情況下，不加顏料的澆注件是白色的，如果填料（採用三氧化二鋁時）計量錯誤，加入比例超出了正常範圍，顏色會變得深灰。
（2）混料罐中有金屬接觸到罐壁，隨著攪拌研磨而產生色灰。
（3）填料潮濕且長時間攪拌（這種情況出現在鋼製攪拌罐中）。
雜質的產生原因及解決方法
（1）材料本身不潔淨，材料使用時將雜質帶入製品中。裝脫模時，操作台之間未隔離，交叉作業影響帶入雜質。因此要嚴格原材料檢驗，避免原材料中帶入雜質。淨化現場作業環境，需隔離的區域必須隔離，避免交叉污染。
（2）採用一罐法澆注工藝時，混料罐壁產生膠渣，未及時清理形成雜質。最好採用技術先進的靜態混料澆注設備，可避免混料過程產生雜質。
（3）裝模時違規操作，對型腔清潔不夠。裝嵌件，合模具時粗暴操作，嵌件上的導電橡膠塗層被強震動後落入型腔。澆注時選擇過濾網的孔眼目數不恰當。澆口封堵不嚴，在烘箱中鼓風加熱時進入雜質。這些都需要精細作業，嚴格按規範操作。
裂紋產生原因及解決方法
（1）環氧樹脂和嵌件的熱膨脹係數不一致，而嵌件沒有進行合適的預處理，造成裂紋。
（2）環氧樹脂澆注層厚薄不均勻處沒有過渡區域。要求嵌件和材料的所有過渡部分必須有一定要求的弧度，不允許突變。
（3）環氧樹脂與嵌件接觸處沒有對嵌件倒圓角或噴砂、滾花處理。
（4）與嵌件接觸處的環氧樹脂層太薄。
（5）室溫太低的環境下，產品脫模後沒有保溫措施，冷卻太快。遇到這種情況，產品脫模後必須用保溫材料迅速保護，並儘快轉入後固化，後固化結束後自然冷卻到室溫。
（6）產品後固化後，沒有緩慢冷卻到室溫，而是直接打開烘爐冷卻。
（7）模具溫度、澆注溫度、固化溫度不匹配而產生的應力作用。工藝中應嚴格控制模具溫度、澆注料溫度、固化溫度之間的匹配。
（8）環氧樹脂固化度低於85%時，強度變差，無法抵抗內應力釋放，產生衝擊力造成裂紋。
（9）原材料選擇和配方設計不正確，沒有考慮對製品抗開裂的影響以及如何提高製品的韌性。在保證產品性能的前提下，可考慮在配方中引入增韌劑 。
總結
通過分析影響澆注產品外觀質量的原因和相應的解決方法，但切忌孤立考慮問題，當某種外觀缺陷產生時，難以確定單一原因，所以在解決澆注件的外觀質量問題時應系統分析，結合工藝、設備、管理、原材料等持續改進提升，才能提高澆注產品的外觀質量 。
