氣輔注塑成型技術(shù)介紹

1、氣輔注塑成型技術(shù)介紹一、前言氣輔注塑工藝是國外八十年代研究成功，九十年代才得到實際應(yīng)用的一項實用型注塑新工藝，其原理是利用高壓隋性氣體注射到熔融的塑料中形成真空截面并推動熔料前進，實現(xiàn)注射、保壓、冷卻等過程。由于氣體具有高效的壓力傳遞性，可使氣道內(nèi)部各處的壓力保持一致，因而可消除內(nèi)部應(yīng)力，防止制品變形，同時可大幅度降低模腔內(nèi)的壓力，因此在成型過程中不需要很高的鎖模力，除此之外，氣輔注塑還具有減輕制品重量、消除縮痕、提高生產(chǎn)效率、提高制品設(shè)計自由度等優(yōu)點。近年來，在家電、汽車、家具等行業(yè)，氣輔注塑得到越 來越廣泛的應(yīng)用，前景看好?？讫埣瘓F于98年引進一套氣輔設(shè)備用于生產(chǎn)電冰箱、空調(diào)器的注塑件。說

2、雁用比段腐泛的是英H Cinpres的氣體審甫助系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)和香港氣體It助注塑有限 公司（GIL）合并,現(xiàn)公司名H舄 CGI.目前有TCL,束江,格力（珠海）,新加坡富裕，神育胃汽事 （武溪）雁用此技彳標(biāo).二、氣輔設(shè)備氣輔設(shè)備包括氣輔控制單元和氮氣發(fā)生裝置。它是獨立于注塑機外的另一套系統(tǒng)，其與注塑機的唯一接口是注射信號連接線。注塑機將一個注射信號注射開始或螺桿位置傳遞給氣輔控制單元之后，便開始一個注氣過程， 等下一個注射過程開始時給出另一個注射信號，開始另一個循環(huán)，如此反復(fù)進行。氣輔注塑所使用的氣體必須是隋性氣體（通常為氮氣），氣體最高壓力為35MPa ,特殊者可達(dá)70MPa，氮氣純度 &

3、gt; 9既。氣輔控制單元是控制注氣時間和注氣壓力的裝置，它具有多組氣路設(shè)計，可同時控制多臺注塑機的氣輔生產(chǎn)，氣輔控制單元設(shè)有氣體回收功能，盡可能降低氣體耗用量。今后氣輔設(shè)備的發(fā)展趨勢是將氣輔控制單元內(nèi)置于注塑機內(nèi)，作為注塑機的一項新功能。三、氣輔工藝控制 1 .注氣參數(shù)氣輔控制單元是控制各階段氣體壓力大小的裝置，氣輔參數(shù)只有兩個值：注氣時間（秒）和注氣壓力（MPa）。2.氣輔注塑過程是在模具內(nèi)注入塑膠熔體的同時注入高壓氣體，熔體與氣體之間存在著復(fù) 雜的兩相作用，因此工藝參數(shù)控制顯得相當(dāng)重要，下面就討論一下各參數(shù)的控制方法：a. 注射量氣輔注塑是采用所謂的 短射”方法（short size），

4、即先在模腔內(nèi)注入一定量的料（通常為 滿射時的70 - 95%）,然后再注入氣體，實現(xiàn)全充滿過程。熔膠注射量與模具氣道大小及 模腔結(jié)構(gòu)關(guān)系最大。氣道截面越大，氣體越易穿透，掏空率越高，適宜于采用較大的短射率”。這時如果使用過多料量，則很容易發(fā)生熔料堆積，料多的地方會出現(xiàn)縮痕。如果料太 少，則會導(dǎo)致吹穿。如果氣道與流料方向完全一致，那么最有利于氣體的穿透，氣道的掏空率最大。因此在模具設(shè)計時盡可能將氣道與流料方向保持一致。b. 注射速度及保壓在保證制品表現(xiàn)不出現(xiàn)缺陷的情況下，盡可能使用較高的注射速度，使熔料盡快充填模腔， 這時熔料溫度仍保持較高，有利于氣體的穿透及充模。氣體在推動熔料充滿模腔后仍保持

5、一 定的壓力，相當(dāng)于傳統(tǒng)注塑中的保壓階段，因此一般講氣輔注塑工藝可省卻用注塑機來保壓的過程。但有些制品由于結(jié)構(gòu)原因仍需使用一定的注塑保壓來保證產(chǎn)品表現(xiàn)的質(zhì)量。但不可使用高的保壓，因為保壓過高會使氣針封死，腔內(nèi)氣體不能回收，開模時極易產(chǎn)生吹爆。保壓高亦會使氣體穿透受阻，加大注塑保壓有可能使制品表現(xiàn)出現(xiàn)更大縮痕。c. 氣體壓力及注氣速度氣體壓力與材料的流動性關(guān)系最大。流動性好的材料（如 PP）采用較低的注氣壓力。幾種 材料推薦壓力如下：塑料種類熔紙（g/10min）使用氣壓（MPa）PP 2030 810HIPS 210 1520ABS 152025氣體壓力大，易于穿透，但容易吹穿；氣體壓力小，可

6、能出現(xiàn)充模不足，填不滿或制品表面有縮痕；注氣速度高，可在熔料溫度較高的情況下充滿模腔。對流程長或氣道小的模具，提高注氣速度有利于熔膠的充模，可改善產(chǎn)品表面的質(zhì)量，但注氣速度太快則有可能出現(xiàn)吹穿， 對氣道粗大的制品則可能會產(chǎn)生表面流痕、氣紋。d. 延遲時間延遲時間是注塑機射膠開始到氣輔控制單元開始注氣時的時間段，可以理解為反映射膠和注氣同步性”的參數(shù)。延遲時間短，即在熔膠還處于較高溫度的情況下開始注氣，顯然有利于 氣體穿透及充模，但延遲時間太短，氣體容易發(fā)散，掏空形狀不佳，掏空率亦不夠。四、氣輔模具氣輔模具與傳統(tǒng)注塑模具無多大差別，只增加了進氣元件（稱為氣針），并增加氣道的設(shè)計。所謂 氣道”可簡

7、單理解為氣體的通道，即氣體進入后所流經(jīng)的部分，氣道有些是制品的一部 分，有些是為引導(dǎo)氣流而專門設(shè)計的膠位。氣針是氣輔模具很關(guān)鍵的部件，它直接影響工藝的穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量。氣針的核心部分是由眾多細(xì)小縫隙組成的圓柱體，縫隙大小直接影響出氣量?？p隙大，則出氣量也大，對注塑充模有利，但縫隙太大會被熔膠堵塞，出氣量反而下降。五、氣輔應(yīng)用實例氣輔注塑最適宜于具有粗大柱孔或厚筋的制品以及膠位粗大內(nèi)部有孔穴的制品（如手柄類、衣架類），國內(nèi)幾間大型電視機廠家都采用氣輔注塑工藝生產(chǎn)電視機前框，可節(jié)省原材料10 %20 %并大幅度降低鎖模力。冰箱頂蓋板是大型平板注塑件，質(zhì)量要求高，其模具采用直澆口入膠， 在傳統(tǒng)注塑時極

8、易產(chǎn)生變形，影響冰箱的裝配。采用氣輔后，變形量得到有效控制，拱曲變形量由原來的1.7 2 mm減少到0. 5mm以下?？照{(diào)器的橫向風(fēng)板是一長條型結(jié)構(gòu)，截面形狀不規(guī)則”，由于表面不允許有熔接痕，模具采取單點水口入膠，料流程長，用傳統(tǒng)注塑極易產(chǎn)生變形、縮痕，裝在空調(diào)器上會影響風(fēng)向電機的轉(zhuǎn)動，嚴(yán)重者甚至?xí)龤щ姍C，因此改善變形量顯得尤為重要。采用氣輔工藝后此問題迎刃而解，變形量由原來的34mm降為1 mm以內(nèi)。手柄則是另一類型的制品，在氣輔出現(xiàn)前它是由兩件制品裝配而成，需要做兩付模具而且裝配后強度不夠，整體也不夠美觀。采取氣輔后可合二為一 ”，省略一付模具及裝配工序。六、總結(jié)氣輔注塑是近年興起的一項

9、新工藝， 在國外已得到廣泛應(yīng)用， 在國內(nèi)尚處于初始階段， 目前 大型家電廠已陸續(xù)開始應(yīng)用這項新工藝， 相信隨著各廠商對氣輔工藝認(rèn)識的加深， 這項新工 藝會應(yīng)用得越來越普遍。氣輔注塑成型工藝探索與市場前景多年來，人們一直在研究中空塑料制品的成型加工技術(shù)，其中德國Rohm GmbH的ErnstFriederich最先發(fā)明氣體輔助注射成型工藝。隨著中國塑料工業(yè)迅速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用 范圍越來越廣，需求量越來越大，氣輔技術(shù)的應(yīng)用市場也不斷擴大。開發(fā)適合中國塑料加工業(yè)應(yīng)用的氣輔裝置，滿足國內(nèi)注塑件成型加工市場的需求，擺脫國外公司對國內(nèi)市場與技術(shù)的壟斷，對提高中國塑料制品的質(zhì)量、降低其成本有著重要的影響

10、。目前，北京中拓機械有限責(zé)任公司已率先完成氣輔裝置的研制、開發(fā)及生產(chǎn)。自 2000年投入國內(nèi)市場后，已協(xié)助 多個用戶成功地進行了氣輔模具改進、開發(fā)等工作。同時還培養(yǎng)了一支專業(yè)的氣輔模具服務(wù)隊伍，為廣大客戶提供包括模具流動分析、氣輔模具設(shè)計等技術(shù)服務(wù)。根據(jù)我們對氣輔工藝的探討，以下對氣輔成型技術(shù)原理、應(yīng)用前景及市場情況作簡單介紹。工藝原理氣體輔助注塑工藝可分為四個階段：第一階段：塑料注射。熔體進入型腔，遇到溫度較低的模壁，形成一個較薄的凝固層。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。第三階段：氣體入射結(jié)束。氣體繼續(xù)推動塑料熔體流動，直到熔體充滿整個型腔

11、。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。氣輔成型應(yīng)用氣體輔助注射可以應(yīng)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。利用氣輔成型的制品根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀不同，大致分為3類：棒類制品，類似把手之類大壁厚制件；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；特殊制品，由傳統(tǒng)注塑技術(shù)難以一次成型的特殊結(jié)構(gòu)的制件。棒類制品氣輔成型技術(shù)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。制件的設(shè)計主要是氣道的設(shè)計，應(yīng)考慮以下方面：(1) 制品截面最好接近圓形。避免尖角，采用大的圓角過渡；避免熔體在角部

12、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，截面應(yīng)滿足寬高比M 3-5。(3) 制件長度應(yīng)大于制件截面高度的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(zhuǎn)彎處制件應(yīng)有足夠大的圓角半徑，避免內(nèi)外轉(zhuǎn)角處的壁厚差異。(5) 氣道截面尺寸變化應(yīng)平緩過渡，以免引起收縮不均。(6) 氣道入口不應(yīng)設(shè)置在外觀面或制件承受機械外力處。(7) 進氣口位置應(yīng)該接近澆口，以保證氣體與熔體流動方向一致，但兩者距離應(yīng)大于30m m,以避免氣體反進入澆口。板類制品氣輔注塑成型技術(shù)的主要應(yīng)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

13、前進，容易在較厚的部位進行穿透，因此，在板類制品設(shè)計時常將加強筋作為氣道，一般設(shè)在制品的邊緣或壁的轉(zhuǎn)角處。對制品的設(shè)計也就是對加強筋和肋板的設(shè)計，即氣道的設(shè)計?；驹瓌t如下：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(shè)計一個氣道，這樣可以避免出現(xiàn)收縮痕?；蛘咴跅l件允許的情況下，將其改為如 圖1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。圖1加強筋(1) 在設(shè)計制作加強筋時，應(yīng)避免設(shè)計又細(xì)又密的加強筋。尺寸太小無法給氣體提供良好的通道，會出現(xiàn) 鼓包”等現(xiàn)象，可改進設(shè)計為較厚、較少的加強筋。但尺寸太大又會造成局 部的熔體

14、堆積，冷卻收縮后形成表面凹陷，甚至當(dāng)用作氣道的邊緣筋與中間的薄板部分厚度差異較大時，熔體先進入筋部，注入的氣體向最后充滿的薄板部分穿透并形成氣穴，降低制品局部的表面強度。(2) 手指”效應(yīng)是大平面制件容易產(chǎn)生的主要問題。在氣體保壓階段，平板部位體積收縮而產(chǎn)生的缺料是依靠氣道和平板之間的熔體來補償，因此產(chǎn)生了所謂的手指”效應(yīng)，導(dǎo)致壁厚不均勻。產(chǎn)生手指效應(yīng)的主要因素是平板的壁厚，因為壁厚越大，產(chǎn)生手指效應(yīng)的危險性就越大。另一方面，平板部分壁厚越厚，氣道的氣體越易串入平板部位，產(chǎn)生土次穿透”，因此，設(shè)計板狀制件時應(yīng)注意平板部分壁厚不宜超過4mm。(3) 當(dāng)制件僅由一個氣針進氣而形成多個加強筋或肋板(

15、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(yīng)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。特殊制品特殊制品主要是指利用傳統(tǒng)成型技術(shù)難以一次成型的特殊結(jié)構(gòu)的制件。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(dāng)?shù)膰娮欤脷怏w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?？蓪⑵浞旁诓黄鹧鄣奈恢?。如圖2所示，利用四周的加強筋封住氣體，即去除截面為三角形的密封環(huán)。圖2大平面零件的氣輔注射 模具設(shè)計模具

16、設(shè)計基本原則(1) 澆注系統(tǒng)應(yīng)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(jié)構(gòu)。(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(dá)到氣道尾部，如氣道必須穿通，可在氣道尾部加設(shè)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(dāng)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。氣輔成型模具技術(shù)特點(1) 模具型腔的設(shè)計應(yīng)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(shè)計原則，但

17、對氣輔成型制品來說這一點更重要。(2) 模具設(shè)計應(yīng)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。在氣輔成型中，模壁溫度或注射體積的微小不同會導(dǎo)致對稱件中氣體穿透的不對稱，例如成型如圖3 (a)所示的對稱制品，開始上下兩側(cè)注入相同體積的塑料熔體(圖 3 (b)，但 假設(shè)由于冷卻水管串聯(lián)布置導(dǎo)致上下兩側(cè)模壁溫度上冷下熱，則上側(cè)熔體粘度將比下側(cè)大， 使下側(cè)氣體穿透較上側(cè)強，有效流長較上側(cè)短(圖3 (c),隨著氣體的注射這種傾向越來越強，最后上下兩側(cè)將出現(xiàn)不同程度的氣體穿透(圖3 (d)。圖3模壁溫度的微小變化差異引起的氣體穿透不均勻 氣體輔助注塑設(shè)備(1) 普通注塑機(計料精度稍高

18、些為好)。(2) 氮氣控制系統(tǒng)，包括自封閉式氣輔噴嘴。(3) 高壓氮氣發(fā)生器。(4) 工業(yè)氮氣鋼瓶以及提供增壓動力的空氣壓縮機。(5) 為氣體輔助注射設(shè)計制造的模具。這五個部分的關(guān)系框圖如圖 4所示。圖4氣體輔助注塑各設(shè)備的關(guān)系(6) 氣輔噴嘴噴嘴進氣方式，即使用專用的自封閉式氣輔噴嘴，在塑料注射結(jié)束后， 將高壓氣體依靠噴嘴直接進入塑料內(nèi)部， 按氣道形成一個延展的封閉空間 一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。(7) 氣針氣針進氣方式即在模具的某個特定位置， 安裝排氣裝置一氣針。當(dāng)塑料注入型腔后，即將氣 針包裹在塑料內(nèi)部；此時

19、高壓氣體排出，氣針在塑料內(nèi)部按氣道形成一個延展的封閉空間 一 氣腔，并保持一定壓力，直至冷卻，在模具打開之前，氣腔內(nèi)的氣體依靠氣針由控制裝置排 出塑料內(nèi)部。氣輔工藝氣輔成型的工藝特點(1) 決定工藝參數(shù)時應(yīng)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(xué)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(dǎo)致較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

20、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(jié)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(nèi)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(jié)束后氣體的膨脹效應(yīng)越強。(3) 要注意避免卸壓太陡在氣道內(nèi)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)生閥合和自由表面冷卻，氣體在這樣的非均勻熔體中穿透到第一個閥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。(5) 在熔體注射結(jié)束后氣體注射尚未開始時的切換時間內(nèi)應(yīng)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

21、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(dāng)模具型腔內(nèi)充滿塑料時，氣體是很難在塑料內(nèi)部形成空腔的。只有在缺料的狀態(tài)下， 留出氣腔的位置，當(dāng)氣體注入型腔后，缺省的塑料在內(nèi)部氣體的膨脹推動下，充滿整個型腔。因此，料量多少直接關(guān)系到氣輔工藝的成型效果，塑機計料精度的誤差將關(guān)系到氣輔工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性。(7) 影響氣輔工藝的還有注塑速度、料溫、注射壓力等因素。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，通過調(diào)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。氣輔

22、工藝的調(diào)整方法氣輔工藝在調(diào)整時，建議按照以下順序進行相應(yīng)調(diào)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(yīng)當(dāng)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(dāng)缺料達(dá)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(dāng)減少料量直至 出現(xiàn)制品不滿現(xiàn)象后，再添加料量至打滿狀態(tài)。(5) 適當(dāng)調(diào)整氣體壓力，氣體保壓時間以及啟動延時達(dá)到適合的狀態(tài)。(6) 噴嘴進氣方式中務(wù)必

23、注意采用后退座臺方式排氣。(7) 氣針進氣方式中務(wù)必注意氣針排氣是否通暢，如排氣不暢需及時清理。應(yīng)用前景及市場情況 氣輔技術(shù)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(lǐng)域得到應(yīng)用。采用氣輔技術(shù)可以減少成型的鎖模力，縮短成型周期，減少翹曲變形。同時，由于成型所需注射壓力的降低，從而可以在較小的注塑機上成型較大的制品。從表面上看，氣輔技術(shù)的優(yōu)勢源于利用高壓氣體把厚壁的內(nèi)部掏空；從工程力學(xué)的原理上看，氣輔技術(shù)的應(yīng)用改變了材料在制品斷面上的分布，使制件剛性和強度得以改善，承載力增加，這在汽車、飛機、船舶 等交通工具的輕量化方面顯示出了巨大且誘人的應(yīng)用優(yōu)勢和前景。氣輔技術(shù)可用于電腦顯示器

24、及打印機等生產(chǎn)氣輔技術(shù)在美、日、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)正日益得到廣泛應(yīng)用，短短幾年，該技術(shù)用于注塑制品成型的模具配套率已達(dá) 10%。隨著時間的推移，在市場競爭極為激烈的情況下，更加 完善的氣輔技術(shù)一定會為更多的塑料制件制造商所接受。氣輔技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用首先體現(xiàn)在殼類制品和轎車內(nèi)飾件等家電、汽車、儀器、儀表、家具等行業(yè)。氣輔技術(shù)的最大應(yīng)用領(lǐng)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(shù)。目前，中國年產(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

25、年遞 增。在汽車注塑件方面，美國福特汽車公司用氣輔技術(shù)成型了汽車保險杠、汽車內(nèi)飾件面板、儀表板等，還有美國克萊斯勒復(fù)合概念車整個車身以氣輔注射成型，這些都為氣輔技術(shù)在汽車注塑件上的應(yīng)用開了先例。仿硬木家具在外觀上需要模擬木質(zhì)材料較粗的圓柱或立方結(jié)構(gòu)，而普通塑料加工廠中必須采用的扁平板片結(jié)構(gòu)具有冷卻速度慢、材料收縮不易控制、制品翹曲變形嚴(yán)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，采用氣輔注塑則可迎刃而解。氣輔注塑成型技術(shù)在塑料產(chǎn)品中的應(yīng)用氣體輔助注射成型技術(shù)可應(yīng)用于各種塑料產(chǎn)品上，如電視機或音箱外殼、汽車塑料產(chǎn) 品、家具、浴室、廚具、家庭電器和日常用品、各類型塑膠

26、盒和玩具等。具體而言，主要體 現(xiàn)為以下幾大類：管狀和棒狀零件，如門把手、轉(zhuǎn)椅支座、吊鉤、扶手、導(dǎo)軌、衣架等。這是因為，管 狀結(jié)構(gòu)設(shè)計使現(xiàn)存的厚截面適于產(chǎn)生氣體管道，利用氣體的穿透作用形成中空，從而可消除表面成型缺陷，節(jié)省材料并縮短成型周期。大型平板類零件，如車門板、復(fù)印機外殼、儀表盤等。利用加強筋作為b體穿透的氣道， 消除了加強筋和零件內(nèi)部殘余應(yīng)力帶來的翹曲變形、熔體堆積處塌陷等表面缺陷，增加了強度/剛度對質(zhì)量的比值，同時可因大幅度降低鎖模力而降低注射機的噸位。形狀復(fù)雜、薄厚不均、采用傳統(tǒng)注射技術(shù)會產(chǎn)生縮痕和污點等缺陷的復(fù)雜零件，如保 險杠、家電外殼、汽車車身等。生產(chǎn)這些制品時，通過采用氣體輔

27、助注射技術(shù)并巧妙布置氣 道，適當(dāng)增加加強筋數(shù)目，同時利用氣體均勻施壓來克服可能的缺陷，使零件一次成型，不僅簡化了工藝，還降低了生產(chǎn)成本。氣輔注射成型及設(shè)計要點作者：天津科技大學(xué) 張曉黎吳崇峰屈春起摘要：概述了氣輔注射成型過程中材料的選擇、氣道及模具的設(shè)計關(guān)鍵詞：氣輔注射；氣道；模具設(shè)計氣輔注射成型 GRIM(Gas-Assisted Injection Molding)為一種新型的注射成型工藝，近幾年已在國外得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)的使用也越來越多。 其原理是利用壓力相對低的惰性氣體(氮氣因為價廉安全又兼具冷卻劑的作用而被常用，壓力為0.5-300 MPa)代替?zhèn)鹘y(tǒng)模塑過程中型腔內(nèi)的部分樹脂來保壓

28、，以達(dá)到制品成型性能更加優(yōu)良的目的。1氣輔注射成型的優(yōu)點氣輔注射成型克服了傳統(tǒng)注射成型和發(fā)泡成型的局限性，具有以下優(yōu)點：1.1制件性能良好消除氣孔和凹陷在制件不同壁厚連接處所設(shè)的加強筋和凸臺中合理開設(shè)氣道，欠料注射 后氣體導(dǎo)入，補償了因熔體在冷卻過程中的收縮，避免氣孔和凹陷的產(chǎn)生。(2) 減少內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形在制件冷卻過程中，從氣體噴嘴到料流末端形成連續(xù)氣體通道， 無壓力損失，各處氣壓一致，因而降低了殘余應(yīng)力，防止制件翹曲變形。(3) 增加制件的強度制件上中空的加強筋和凸臺的設(shè)計，使強度重量比比同類實心制件高出 大約5,制件的慣性矩工大幅度提高，從而提高制件使用強度。(4) 提高設(shè)計的靈活性氣

29、輔注射可用來成型壁厚不均的制品，使原來必須分為幾個部分單獨成型的制品實現(xiàn)一次成型，便于制件的裝配。例如國外一家公司原來生產(chǎn)的以幾十個金屬零件為主體、形狀復(fù)雜的汽車門板，通過GAI M技術(shù)并采用塑料合金材料實現(xiàn)了一次成型。1.2成本低(1) 節(jié)約原材料氣輔注射成型在制品較厚部位形成空腔，可減少成品重量達(dá)10% 50%(2) 降低設(shè)備費用氣輔注射較普通注射成型需要較小的注射壓力和鎖模力(可節(jié)省25% 50%)，同時節(jié)約能量達(dá) 30%(3) 相對縮短成型周期由于去除了較厚部位芯料，縮短冷卻時間可達(dá) 50%正是基于這些優(yōu)點，氣輔注射適用于成型大型平板狀制品如桌面、門、板等；大型柜體如家用電器殼體、電視

30、機殼、辦公機械殼體等；結(jié)構(gòu)部件如底座、汽車儀表板、保險杠、汽車大前燈罩等汽車內(nèi)外飾 件。2成型材料的選擇理論上講，所有能用于常規(guī)注射成型方法的熱塑性塑料均適用于氣輔注射成型，包括一些填充樹脂和增強塑料。一些流動性非常好，難以填充的塑料如熱塑性聚氨酷成型時會有一定困 難；粘度高的樹脂所需氣體壓力高，技術(shù)上也有難度；玻璃纖維增強材料對設(shè)備有一定的磨損。在氣輔成型過程中，由于制件的成型壁厚和表面缺陷在很大程度上由原料性能決定，改變過程參數(shù)對其影響并不很大，因此成型原料的選擇極為重要。表1是用于氣輔注射成型的常用塑料。PA(聚酰胺)和PBT(聚對苯二甲酸丁二酸酯)具有獨特的結(jié)晶穩(wěn)定性， 尤其適合用于氣

31、輔注射 成型；PA6,PA66和PP也經(jīng)常被用于氣輔成型；一些部分結(jié)晶型樹脂，成型時內(nèi)部靠近氣 道一側(cè)由于冷卻速率相對較慢，無明顯無定型邊界層產(chǎn)生， 但外側(cè)因為模壁的陜速冷卻會產(chǎn)生無定型邊界層，從而影響制品質(zhì)量； 對于玻璃纖維增強塑料， 在模壁處會產(chǎn)生輕微的分子 定向，且在模壁下一定距離處 (約距制品外表面1mm處)沿料流方向達(dá)到最大成型高強度制 件可選用具有較高彈性模量的樹脂，實際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)制件使用要求和具體成型條件選擇合適的樹脂材料。3制件中氣道的設(shè)計氣道設(shè)計是氣輔成型技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)計因素之一，它不僅影響制品的剛性同時也影響其加工行為，由于它預(yù)先規(guī)定了氣體的流動狀態(tài)，所以也會影響到

32、初始注射階段熔體的流動，合理的氣道選擇對成型較高質(zhì)量的制品至關(guān)重要。(1) 常見氣道的幾何形狀對于帶加強筋的大型板件，氣輔注射成型時，其基板厚度一般取3一6mm,在氣體流動距離較短或尺寸較小的制件中，基板厚度可減至1.5 2.5 mm；加強筋的壁厚可達(dá)到與其相接部分壁厚的100% 一 125%而不會產(chǎn)生凹陷；氣道的幾何形狀相對于澆口應(yīng)是對稱或是單 方向的，氣體通道必須連續(xù)，體積應(yīng)小于整個制件體積的10%。(2) 制件的強度分析成型傳統(tǒng)帶加強筋的制件經(jīng)常出現(xiàn)凹陷、翹曲變形等，而圖 1所示各種斷面幾何形狀加強 筋的板件采用氣輔注射成型，既保證了制品強度，又克服了傳統(tǒng)注射成型的缺點。通常，相同基板厚

33、度條件下，類似圖1(e)帶有空心寬T型加強筋的比帶空心窄 T型加強筋的制件強度要高，后者又比相同截面帶有類似圖1(a)的空心半圓型加強筋板件的強度要高。制件強度隨受力大小和其形式不同變化很大，雖然采用加強筋可增大制品剛度，但若對其施加局部集中應(yīng)力，就會大大削弱制品強度。(3)氣道尺寸氣道的尺寸設(shè)計與填充氣體的流動方向密切相關(guān)，氣體在流道內(nèi)總是沿著阻力最小的方向流動。穩(wěn)0定的牛頓流體通過直徑為 D的圓管，其壓降公式為 ?= 32 VL/D ，其中為流 體粘度，V為平均流速，L為流體段長度，D為管徑，因為氣全粘度極小， 低于樹脂的0.1%, 而且壓降在長度方向上可被忽略，因而只需考慮樹脂壓降產(chǎn)生的阻力。假塑性流體在圓管中流動的壓降公式與牛頓流體形式相似，因此利用上述公式而不必考慮實際流體及氣