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，利用真空產生的壓力把不飽和的樹脂通過預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品產生氣孔、疏松等缺陷。產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，產生類似泄漏的現(xiàn)象；會在制成產品中產生氣孔，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壓力所對應的沸點溫度之上，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冷凝：
真空泵本身設計的工作溫度較高（70℃-110℃），在比較高的溫度下水蒸氣不容易冷凝。
泵本身設計有避免水蒸汽冷凝的氣鎮(zhèn)閥。通過向泵內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，可以要求供應商提供相應的數(shù)據，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表示一個產品系列，一般一個系列的產品具有相似的設計，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
根據我們的經驗，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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