樹脂真空導入工藝的基本原理
如下圖所示，在模具上鋪增強材料，然后鋪真空袋，并抽出體系中的空氣，在模具型腔中形成一個負壓，利用真空產(chǎn)生的壓力把不飽和的樹脂通過預(yù)鋪的管路壓入纖維積層中，讓樹脂浸潤增強材料最后充滿整個模具，制品固化后，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的制品。
為什么要使用真空導入工藝
真空導入工藝的主要作用是避免成型的產(chǎn)品產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷。產(chǎn)生這些缺陷主要是由于模具中或者纖維層中夾雜的空氣，或者成型過程中產(chǎn)生的蒸汽。
蒸汽是指在常溫常壓下是氣體或固體，在真空下或高溫下?lián)]發(fā)出來的氣體。在復合材料成型工藝中，蒸汽是“看不見的敵人”。這些蒸汽會增加抽氣時間，產(chǎn)生類似泄漏的現(xiàn)象；會在制成產(chǎn)品中產(chǎn)生氣孔，或者嚴重的強度缺陷。水蒸汽是最常見的蒸汽，其它常見的蒸汽還有從樹脂或樹脂導入系統(tǒng)中揮發(fā)出來的氣體，如苯乙烯，過氧化丁酮（MEKP）等。
水蒸汽
由于空氣有一定的濕度，模具的表面，纖維等多孔材料的空隙內(nèi)都會吸附一些水分。這些吸附的水分無法看到，并且在常溫常壓下不會產(chǎn)生任何影響，但是在抽真空時，水在常溫下就可以沸騰。
我們都知道，水的沸點會隨著氣壓降低而降低，比如在高海拔的地方，水在80度就會沸騰。如果持續(xù)降低壓力，那么到某一個壓力值，水在常溫下20度左右就會沸騰。
水的沸點與壓力（真空度）之間的關(guān)系如下表：
如果您有一臺可以抽到99%真空的真空泵，用它連接一個透明的裝有水的容器，您就可以看到水在常溫下沸騰的現(xiàn)象。
真空下的體積膨脹
真空下的沸騰現(xiàn)象可以幫助我們除去水分，從這方面講是好事，但同時，水沸騰后產(chǎn)生大量的水蒸汽體積會劇烈膨脹，并且真空度越高體積膨脹的越大，下面表格顯示了1公斤水在不同真空度下對應(yīng)的體積：
1公斤水在液態(tài)時的體積是1L，但是在20mbar（98%真空）時，其沸騰汽化后會產(chǎn)生67,000 L的水蒸氣，膨脹了6.7萬倍！由于真空泵在到達極限壓力時抽速很小，以我們最常用的20 m3/h的真空泵為例，抽去這些水蒸汽可能需要長達好幾個小時。
這在實際工藝中意味著什么？
如果您成型工藝的目標壓力（絕對壓力）是在對應(yīng)溫度下的汽化壓力以下的話，就必須使真空泵持續(xù)工作，直到所有的水蒸汽都被抽走，這可能需要好幾個小時，對于大的零件，有時候甚至需要抽上一整夜。
有些材料，比如中密度纖維板（MDF），有時候會被用來制作復合材料成型的模具，其含水量可達自身重量的7%，如此高的含水量，會造成抽氣時間大大延長。
通過上面的描述，您可能會覺得只要所抽的壓力在水的汽化壓力之上就可以了，但還有一點需要考慮的是加熱或者樹脂放熱造成的溫升，如果溫度升高到相應(yīng)壓力所對應(yīng)的沸點溫度之上，那么水的汽化就必然會發(fā)生，這就會造成最終產(chǎn)品的分層，特別是使用了沒有在干燥環(huán)境中存放的材料時。
除了使抽氣時間延長，水蒸汽被抽入真空泵壓縮后會冷凝成水，這會造成真空泵泵油乳化，從而使泵油失去密封性和潤滑性，造成抽真空能力下降和泵的異常磨損。安捷倫的真空泵通過下面兩種方法可以盡可能的避免水蒸汽在泵內(nèi)冷凝：
真空泵本身設(shè)計的工作溫度較高（70℃-110℃），在比較高的溫度下水蒸氣不容易冷凝。
泵本身設(shè)計有避免水蒸汽冷凝的氣鎮(zhèn)閥。通過向泵內(nèi)摻入干凈空氣以降低被抽氣體中水蒸汽的分壓力（濃度），使得真空泵排氣時被抽氣體中水蒸氣的分壓力低于相應(yīng)溫度下的冷凝壓力。
與水蒸氣類似，樹脂中的溶劑在真空下時也會汽化變成蒸汽，甚至比水還要容易汽化，可以要求供應(yīng)商提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，或者通過把樹脂放在透明的容器中抽真空來確定其汽化壓力。一定要確保工藝壓力在溶劑的汽化壓力之上，否則，如果壓力抽的太低，會造成溶劑汽化，最終制品多孔疏松。汽化的溶劑進入真空泵還會與泵油互溶，影響潤滑性甚至造成真空泵的損壞。
真空泵類型的選擇
一般選擇經(jīng)濟實用的單級油式旋片真空泵。注意：一定不要選擇那種用于空調(diào)和制冷系統(tǒng)抽真空的真空泵，這類真空泵是用來在很低的壓力下（很好的真空）工作的，當工作的壓力較高時，真空泵油非常容易乳化，而且排氣口會噴出大量油煙。這些油煙不但會污染工作環(huán)境，還會污染模具和纖維材料。
真空泵的型號一般包含字母和數(shù)字，以Agilent EM20/B為例，20表示抽速，即真空泵的抽速是20m3/h； EM表示一個產(chǎn)品系列，一般一個系列的產(chǎn)品具有相似的設(shè)計，和相同的極限壓力；
從上表可以看出EM系列的極限壓力是2mbar，EM/B系列的極限壓力是20mbar。但極限壓力不是越低越好：
極限壓力更低會增加水蒸汽和溶劑汽化的風險；
極限壓力更低的真空泵，如果在真空比較差時抽的時間過久（當制作比較大的零件時），往往會發(fā)生排氣口冒煙的現(xiàn)象。
復合材料成型真空導入工藝一般對真空泵極限真空的要求是10-20mbar?？梢?，/B型真空泵的極限壓力不是最好，但卻更適合真空導入工藝。
抽速的選擇
很大或很復雜的零件在預(yù)抽真空時對真空泵的抽速要求比較高，除此之外，真空導入工藝需要的抽速一般不大。如果對預(yù)抽的時間要求不高，可以參考下面建議來選擇 真空泵：
纖維材料面積<1平方米-真空泵抽速4 m3/h
纖維材料面積<20平方米-真空泵抽速8 m3/h
纖維材料面積20-50平方米-真空泵抽速20-28 m3/h
纖維材料面積50-100平方米-真空泵抽速40-60 m3/h
纖維材料面積>100平方米-真空泵抽速60 m3/h*纖維材料面積/100
根據(jù)我們的經(jīng)驗，真空泵與緩沖罐的連接處非常容易發(fā)生泄漏，使用下圖這樣真空軟管連接和接頭會降低發(fā)生泄漏的概率。
本文導航：
- (1) 復合材料成型真空導入工藝中的真空系統(tǒng)
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