1、1氣體輔助注塑成型技術探索 講解人：趙 青 松電話真京中拓機械有限責任公司BEILING CHN-TOP MACHRNERY CO.,LTD 2應用始于20世紀80年代中期，F(xiàn)riedrich擁有的美國專利（4，101，6170），它描述了高壓氣體從射嘴注入塑料內部的技術，它于1976年1月9日申請。到1996年，這項專利超出其保護期限，基本的氣體輔助注塑技術自1997年起已成為自由公知技術，可在全世界范圍自由使用。 該技術充分利用了氣體能均勻,有效地傳遞壓力的特點，使氣體輔助注塑具有一系列傳統(tǒng)注塑成型無法比擬的優(yōu)越性。氣體輔助注塑成型突

2、破了傳統(tǒng)注塑成型的局限性，可以一次成型厚、薄壁一體的塑料制件,且具有減少原料用量,從而降低生產(chǎn)成本，減輕制件重量,縮短生產(chǎn)周期,消除沉降斑,減少制件翹曲變形,降低鎖模力等優(yōu)點。 北京中拓機械有限責任公司率先完成了氣輔裝置的研制、開發(fā)及生產(chǎn)任務。自2000年投入國內市場后，我公司逐步掌握了專業(yè)的氣輔模具分析方法，并協(xié)助多個用戶成功的進行了氣輔模具改進、開發(fā)等工作。同時還擁培養(yǎng)了一支專業(yè)的氣輔模具服務隊伍，為廣大客戶提供包括模具流動分析，氣輔模具設計等技術服務。根據(jù)我們對氣輔工藝的探討，現(xiàn)將氣輔成型技術原理，應用前景及市場情況簡述如下:1. 1.前言前言3第一階段 : 塑料注射 熔體進入型腔，遇到

3、溫度較低的模壁，形成一個較薄的凝固層。尚未充滿的型腔熔體凝固層塑料熔體熔體流動前沿第二階段：氣體入射 惰性氣體進入熔融的塑料，推動中心未凝固的塑料進入尚未充滿的型腔。 熔體凝固層熱熔體氣體尚未充滿的型腔第四階段：氣體保壓 在保壓狀態(tài)下，氣道中的氣體壓縮熔體，進行補料確保制件的外觀。第三階段：氣體入射結束 氣體繼續(xù)推動塑料熔體流動直到熔體充滿整個型腔。 氣體Gas Channel Polymer Melt熔體凝固層熔體凝固層 氣熔邊界熔體凝固層2.2.氣體輔助注塑工藝原理、優(yōu)點及產(chǎn)品應用氣體輔助注塑工藝原理、優(yōu)點及產(chǎn)品應用2.1 氣體輔助注塑工藝原理氣體輔助注塑工藝原理42.2.氣輔成型優(yōu)點氣輔

4、成型優(yōu)點(1).可成型傳統(tǒng)注射成型工藝難以加工的厚、薄壁一體的制件。(2).可消除厚壁處的縮痕或表面凝膠，提高表面質量。(3).所需注射壓力和鎖模力小，可大幅度降低對注塑機和模具的要求。(4).縮短成型周期，減少翹曲變形。(5).可減輕制品重量，節(jié)省材料，在保證產(chǎn)品質量的前提下大幅度降低成本。(6).改善材料在制品斷面上的分布，改善制品的剛性。(7）.可通過氣體加強筋，增加制品的截面慣性矩，從而增加制品的剛度和強度。5圖2把手B. 澆口 C.進氣口 氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。 對于塑件的形狀來說，可應用的范圍很大，類似于把手之類的大壁厚的塑件應

5、用效果最理想,也比較簡單,只要在料流的起始端加一個噴嘴吹氣即可,如圖2所示。 2.3應用范圍應用范圍圖3 加強筋對于有加強筋的塑件，有下面兩種方案,一個是將加強筋的根部加厚(倒一個大角即可),沿其根部可設計一個氣道,這樣可以避免出現(xiàn)收縮痕,其情形如圖2所示.或者在條件允許的情況下,將其改為如圖3的形狀,這樣,在同樣的情況下,可以減少塑件總厚度的尺寸,且變形和收縮都小。6AA密封處圖5大平面零件的氣輔注射 利用氣輔成型的制品根據(jù)結構形狀不同,大致分為3類:(1).棒類制品,類似把手之類大壁厚制件;(2).板類制品,容易產(chǎn)生翹曲變形和局部熔體聚積的大平面制件;(3).特殊制品,由傳統(tǒng)注塑技術難以一

6、次成型的特殊結構的制件。3.3.產(chǎn)品設計產(chǎn)品設計 如果塑件有的地方有大平面，或由于有特殊要求,某處平面的厚度偏厚,采用普通方法，將產(chǎn)生收縮痕,氣孔,扭曲等現(xiàn)象,如果在此處加適當?shù)膰娮?，利用氣體在進行此處的成型和保壓,就可以避免上述缺陷,但會在塑件上留下封氣的痕跡.但這并不重要可將其放在不起眼的位置,如圖5所示,利用四周的加強筋封住氣體,采用類似圖6所示的氣噴嘴,即去除截面為三角形的密封環(huán)。 7氣輔成型技術在棒狀制件的成型中顯示出明顯的優(yōu)勢。一般采用中空注射的氣輔工藝，即氣體穿透整個制件的壁厚部位形成氣道（見圖7）。因此制件的設計主要是氣道的設計，應考慮以下方面：（1）.制品截面最好接近圓形。避

7、免尖角，采用大的圓角過渡；避免熔體在角部產(chǎn)生堆積；保證整個制件壁厚均勻。（2）.采用矩形截面時，氣道通常為橢圓形。為保證氣體穿透的均勻性，應滿足b(3-5)h(見圖8)。（3）.制件長度應大于制件截面高度h的5倍，保證沿制件長度方向氣體盡量穿透，以得到均勻的壁厚。（4）.氣道轉彎處制件應有足夠大的圓角半徑，避免內外轉角處的壁（5）.氣道截面尺寸變化應平緩過渡，以免引起收縮不均。（6）.氣道入口不應設置在外觀面或制件承受機械外力處。（7）.進氣口位置應接近澆口，以保證氣體與熔體流動方向一致，但兩者距離應30mm，以避免氣體反進入澆口。 圖7 圖83.1棒類制品83.2.板類制品 氣輔注塑成型技術

8、的主要應用之一就是板類制件的成型。因為氣體總是沿著阻力最小的方向前進，容易在較厚的部位進行穿透，因此，在板類制品設計時常將加強筋作為氣道，一般設在制品的邊緣或壁的轉角處。對制品的設計也就是對加強筋和肋板的設計，即氣道的設計?；驹瓌t如下：（1）.在設計制作加強筋時，應避免設計又細又密的加強筋。（2）.“手指”效應是大平面制件容易產(chǎn)生的主要問題。 （3）.當制件僅由一個氣針進氣而形成多個加強筋或肋板（氣道）時，氣道不能形成回路。（4）.為避免熔體聚集產(chǎn)生凹陷，氣道末端的外形應采用圓角過渡。（5）.采用多點進氣時，氣道之間的距離不能太近。（6）.氣道布置盡量均勻，盡量延伸至制品末端。9（1）.澆注

9、系統(tǒng)應采用點澆口，普通流道、熱流道均可，熱流道必須是針閥式可封閉結構。（2）.氣體輔助注射成型由于氣道可起流道的作用，容易充填，因此，澆口數(shù)可大大減少。（3）.一般情況下，氣體往往不能達到氣道尾部，如氣道必須穿通，可在氣道尾部加設“溢料井”。（4）.氣輔成型模具由于塑件筋數(shù)減少，因此模具制造容易。但模具加工必須保證塑件和氣道的壁厚，由于氣體對壁厚十分敏感，因此當壁厚制造超差時，氣體就可能亂竄。同時，氣輔注射成型模具的冷卻系統(tǒng)十分重要。 4.1. 模具設計基本原則3.3.模具設計模具設計10（1）模具型腔的設計應盡量保證流動平衡以減小氣體的不均勻穿透，保證流動平衡也是普通注射成型模具的一條設計原

10、則，但對氣輔成型制品來說這一點更重要。圖9對比了管狀型腔中平衡與非平衡方式充填時氣體穿透的情況，箭頭處是熔體和氣體的入口處。圖9 流動是否平衡對氣體穿透的影響4.2. 氣輔成型模具技術方面的特點11（2）.模具設計應考慮對工藝參數(shù)的影響，因為氣輔成型對工藝參數(shù)比普通成型敏感得多。 圖10 模壁溫度的微小變化差異引起的氣體穿透不均勻 12氣體輔助注塑的完整系統(tǒng)是由GNG-高壓氮氣發(fā)生器、高壓氮氣管路以及NPC-02雙路壓力控制臺組成。（參圖11：氣體輔助注塑系統(tǒng)配置簡圖）圖11氣體輔助注塑系統(tǒng)配置簡圖5.5.氣體輔助注塑設備氣體輔助注塑設備5.1.氣輔注塑設備高壓氮氣發(fā)生器雙路標準壓力控制器NP

11、C-02單路標準壓力控制器NPC-01高壓氮氣管路氣輔模具 氣輔模具 氣輔模具 氣輔模具 單路便攜壓力控制器MPC-01135.1.氣輔注塑配件（1）氣輔噴嘴 噴嘴進氣方式，即使用專用的自封閉式或主動式氣輔噴嘴，在塑料注射結束后，將高壓氣體依靠噴嘴直接進入塑料內部，按氣道形成一個延展的封閉空間氣腔并保持一定壓力，直至冷卻，在模具打開之前，通過座臺后退使噴嘴與制品料道強行分離，使氣體排出制品。（2）氣針 氣針進氣方式即在模具的某個特定位置，安裝排氣裝置氣針。當塑料注入型腔后，即將氣針包裹在塑料內部；此時高壓氣體排出，氣針在塑料內部按氣道形成一個延展的封閉空間氣腔，并保持一定壓力，直至冷卻，在模具

12、打開之前，氣腔內的氣體依靠氣針由控制裝置排出塑料內部。（3）高壓連接配件 高壓管網(wǎng)及控制器到模具的管道連接中，均要用到高壓配件，包括：高壓不銹無縫鋼管、高壓軟管、高壓接頭、高壓手動球閥等，均為原裝進口，有效的保證了其應用的安全可靠性。圖12 氣輔射咀圖13 氣針14（1）.決定工藝參數(shù)時應考慮其對氣體穿透的影響，氣輔成型的一次穿透主要取決于塑料熔體體積在型腔中所占的比例，并受流體力學規(guī)律的支配，二次穿透發(fā)生在較厚的部位并向各個方向擴展。工藝參數(shù)對氣體穿透的強度的影響主要表現(xiàn)在氣體穿透長度和氣道表層塑料厚度上。一般來說，較高的氣體注射壓力、較高的熔體溫度，較低的熔體粘度和較短的切換延遲時間導致較

13、短的穿透長度和較薄的氣道壁厚。（2）.充模時建議采用低壓氣體，保壓時再增加壓力補償收縮，原因是熔體與氣體接觸的邊界層中會溶解一些氣體，如果保壓結束后塑料尚未完全固化，則瀉壓時這些氣體會膨脹造成氣道內表面氣泡，充模時氣體壓力越大，熔體表界層中溶解的氣體越多，保壓結束后氣體的膨脹效應越強。（3）.要注意避免瀉壓太陡在氣道內表面引起廣泛的氣體膨脹。（4）.必須盡力避免噴射，因為出現(xiàn)噴射現(xiàn)象時熔體會發(fā)生疊合和自由表面冷卻，氣體在這樣的非均勻熔體中穿透到第一個疊合處時就會吹穿熔體表面造成成型失敗?？梢圆捎眯颓话茨嬷亓Ψ较虺涮?，在制品最薄處開始充填等方法來避免噴射。6.6.氣輔工藝特點氣輔工藝特點15（5

14、）.在熔體注射結束后氣體注射尚未開始時的切換時間內應盡力避免熔體流動速度發(fā)生較大變化，因為這種變化會在制品表面引起遲滯線和光澤改變。（6）.料量及計料精度：影響實際氣輔工藝的核心就是料量，料量的多少以及注塑機的計料精度，都會影響氣輔工藝的效果及穩(wěn)定性。原因是：當模具型腔內充滿塑料時，氣體是很難在塑料內部形成空腔的，只有在缺料的狀態(tài)下，留出氣腔的位置，當氣體注入型腔后，缺省的塑料在內部氣體的膨脹推動下，充滿整個型腔。因此，料量多少直接關系到氣輔工藝的成型效果，塑機計料精度的誤差將關系到氣輔工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性。氣輔注塑時勿必保證塑料全部注入型腔。（7）影響氣輔工藝的還有注塑速度、料溫、注射壓力等因素

15、。因為缺省的塑料要完成充滿型腔的運動過程，則料的流動性也會影響成型的效果，都過調整注射速度、料溫、注射壓力等參數(shù)可使料的流動性得到提高。16氣輔工藝在調整時，建議按照以下順序進行相應調整：(1) 在不注氣的情況下，先將制品打滿并觀察塑料的流動狀態(tài)以及模具的狀態(tài)；(2) 逐漸減少料量，觀察缺料時各澆口料流的分配平均性，應當盡量保證模具的料流對稱性；(3) 通常的氣輔工藝一般采用兩段或三段式注氣，薄壁零件壓力適合高壓力注氣2500-4000psi，厚壁或棒狀制品適合低壓力注氣1000-2500psi。(4) 當缺料達到90%左右時開始注氣，若制品局部仍有收縮現(xiàn)象，建議再適當減少料量直至出現(xiàn)制品不滿

16、現(xiàn)象后，在添加料量至打滿狀態(tài)。(5) 適當調整氣體壓力，氣體保壓時間以及啟動延時達到適合的狀態(tài)。(6) 噴嘴進氣方式中務必注意采用后退座臺方式排氣。(7) 氣針進氣方式中務必注意氣針排氣是否通暢，如排氣不暢需及時清理。7 7氣輔工藝的調整方法氣輔工藝的調整方法178.1.氣輔成型應用前景及市場情況 氣輔技術可在家電、汽車、家具、日常用品、辦公用品等幾乎所有塑料制件領域得到應用。目前主要集中在下列兩類制品：（1）厚壁、偏壁、管狀制品，如手柄、掛鉤、椅撐等，中空的結構可在不影響制品功能和使用性能的前提下，節(jié)省40%的樹脂材料，并能增強制品的強度； 8.8.氣輔成型應用前景及市場情況氣輔成型應用前景

17、及市場情況圖14座椅扶手1圖14座椅扶手218應用優(yōu)勢和前景。（2）大型平板件，如汽車門板、保險杠、儀表板、格柵及商用機器的外罩。氣輔技術在發(fā)達國家和地區(qū)被廣泛應用，短短幾年，氣輔模具配套率已達10%，氣輔技術在國內的應用首先體現(xiàn)在殼類制品和轎車內飾件等家電、汽車、儀器、儀表、家具等行業(yè)。氣輔技術的最大應用領域是家電產(chǎn)品，就日本電視機行業(yè)來說，64cm以上大屏幕彩電幾乎90%以上采用氣輔成型技術。目前，我國年產(chǎn)電視機2500萬臺，其中彩電1200萬臺，在彩色電視機份額中，占20%左右的64cm以上大屏幕彩電有240萬臺，而且大屏幕彩電的數(shù)量隨市場的需求正逐年遞增。仿硬木家具在外觀上需要模擬木質材料較粗的圓柱或立方結構，而普通塑料加工廠中必須采用的扁平板片結構具有冷卻速度慢、材料收縮不易控制、制品翹曲變形嚴重等難以克服的障礙及料量大、成本高等缺點，傳統(tǒng)的注塑工藝很難解決這些問題，采用氣輔注塑則迎刃而解。19冰箱系列把手吸塵器手柄微波爐手柄汽車座椅手柄汽車座椅手柄車門把手車門把手209. 氣輔產(chǎn)品實例介紹冰箱內儲