气辅技术演示文稿051228

1、1气体辅助注塑成型技术探索 讲解人：赵 青 松电话真京中拓机械有限责任公司BEILING CHN-TOP MACHRNERY CO.,LTD 2应用始于20世纪80年代中期，Friedrich拥有的美国专利（4，101，6170），它描述了高压气体从射嘴注入塑料内部的技术，它于1976年1月9日申请。到1996年，这项专利超出其保护期限，基本的气体辅助注塑技术自1997年起已成为自由公知技术，可在全世界范围自由使用。 该技术充分利用了气体能均匀,有效地传递压力的特点，使气体辅助注塑具有一系列传统注塑成型无法比拟的优越性。气体辅助注塑成型突

2、破了传统注塑成型的局限性，可以一次成型厚、薄壁一体的塑料制件,且具有减少原料用量,从而降低生产成本，减轻制件重量,缩短生产周期,消除沉降斑,减少制件翘曲变形,降低锁模力等优点。 北京中拓机械有限责任公司率先完成了气辅装置的研制、开发及生产任务。自2000年投入国内市场后，我公司逐步掌握了专业的气辅模具分析方法，并协助多个用户成功的进行了气辅模具改进、开发等工作。同时还拥培养了一支专业的气辅模具服务队伍，为广大客户提供包括模具流动分析，气辅模具设计等技术服务。根据我们对气辅工艺的探讨，现将气辅成型技术原理，应用前景及市场情况简述如下:1. 1.前言前言3第一阶段 : 塑料注射 熔体进入型腔，遇到

3、温度较低的模壁，形成一个较薄的凝固层。尚未充满的型腔熔体凝固层塑料熔体熔体流动前沿第二阶段：气体入射 惰性气体进入熔融的塑料，推动中心未凝固的塑料进入尚未充满的型腔。 熔体凝固层热熔体气体尚未充满的型腔第四阶段：气体保压 在保压状态下，气道中的气体压缩熔体，进行补料确保制件的外观。第三阶段：气体入射结束 气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔。 气体Gas Channel Polymer Melt熔体凝固层熔体凝固层 气熔边界熔体凝固层2.2.气体辅助注塑工艺原理、优点及产品应用气体辅助注塑工艺原理、优点及产品应用2.1 气体辅助注塑工艺原理气体辅助注塑工艺原理42.2.气辅成型优点气辅

4、成型优点(1).可成型传统注射成型工艺难以加工的厚、薄壁一体的制件。(2).可消除厚壁处的缩痕或表面凝胶，提高表面质量。(3).所需注射压力和锁模力小，可大幅度降低对注塑机和模具的要求。(4).缩短成型周期，减少翘曲变形。(5).可减轻制品重量，节省材料，在保证产品质量的前提下大幅度降低成本。(6).改善材料在制品断面上的分布，改善制品的刚性。(7）.可通过气体加强筋，增加制品的截面惯性矩，从而增加制品的刚度和强度。5图2把手B. 浇口 C.进气口 气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。 对于塑件的形状来说，可应用的范围很大，类似于把手之类的大壁厚的塑件应

5、用效果最理想,也比较简单,只要在料流的起始端加一个喷嘴吹气即可,如图2所示。 2.3应用范围应用范围图3 加强筋对于有加强筋的塑件，有下面两种方案,一个是将加强筋的根部加厚(倒一个大角即可),沿其根部可设计一个气道,这样可以避免出现收缩痕,其情形如图2所示.或者在条件允许的情况下,将其改为如图3的形状,这样,在同样的情况下,可以减少塑件总厚度的尺寸,且变形和收缩都小。6AA密封处图5大平面零件的气辅注射 利用气辅成型的制品根据结构形状不同,大致分为3类:(1).棒类制品,类似把手之类大壁厚制件;(2).板类制品,容易产生翘曲变形和局部熔体聚积的大平面制件;(3).特殊制品,由传统注塑技术难以一

6、次成型的特殊结构的制件。3.3.产品设计产品设计 如果塑件有的地方有大平面，或由于有特殊要求,某处平面的厚度偏厚,采用普通方法，将产生收缩痕,气孔,扭曲等现象,如果在此处加适当的喷嘴，利用气体在进行此处的成型和保压,就可以避免上述缺陷,但会在塑件上留下封气的痕迹.但这并不重要可将其放在不起眼的位置,如图5所示,利用四周的加强筋封住气体,采用类似图6所示的气喷嘴,即去除截面为三角形的密封环。 7气辅成型技术在棒状制件的成型中显示出明显的优势。一般采用中空注射的气辅工艺，即气体穿透整个制件的壁厚部位形成气道（见图7）。因此制件的设计主要是气道的设计，应考虑以下方面：（1）.制品截面最好接近圆形。避

7、免尖角，采用大的圆角过渡；避免熔体在角部产生堆积；保证整个制件壁厚均匀。（2）.采用矩形截面时，气道通常为椭圆形。为保证气体穿透的均匀性，应满足b(3-5)h(见图8)。（3）.制件长度应大于制件截面高度h的5倍，保证沿制件长度方向气体尽量穿透，以得到均匀的壁厚。（4）.气道转弯处制件应有足够大的圆角半径，避免内外转角处的壁（5）.气道截面尺寸变化应平缓过渡，以免引起收缩不均。（6）.气道入口不应设置在外观面或制件承受机械外力处。（7）.进气口位置应接近浇口，以保证气体与熔体流动方向一致，但两者距离应30mm，以避免气体反进入浇口。 图7 图83.1棒类制品83.2.板类制品 气辅注塑成型技术

8、的主要应用之一就是板类制件的成型。因为气体总是沿着阻力最小的方向前进，容易在较厚的部位进行穿透，因此，在板类制品设计时常将加强筋作为气道，一般设在制品的边缘或壁的转角处。对制品的设计也就是对加强筋和肋板的设计，即气道的设计。基本原则如下：（1）.在设计制作加强筋时，应避免设计又细又密的加强筋。（2）.“手指”效应是大平面制件容易产生的主要问题。 （3）.当制件仅由一个气针进气而形成多个加强筋或肋板（气道）时，气道不能形成回路。（4）.为避免熔体聚集产生凹陷，气道末端的外形应采用圆角过渡。（5）.采用多点进气时，气道之间的距离不能太近。（6）.气道布置尽量均匀，尽量延伸至制品末端。9（1）.浇注

9、系统应采用点浇口，普通流道、热流道均可，热流道必须是针阀式可封闭结构。（2）.气体辅助注射成型由于气道可起流道的作用，容易充填，因此，浇口数可大大减少。（3）.一般情况下，气体往往不能达到气道尾部，如气道必须穿通，可在气道尾部加设“溢料井”。（4）.气辅成型模具由于塑件筋数减少，因此模具制造容易。但模具加工必须保证塑件和气道的壁厚，由于气体对壁厚十分敏感，因此当壁厚制造超差时，气体就可能乱窜。同时，气辅注射成型模具的冷却系统十分重要。 4.1. 模具设计基本原则3.3.模具设计模具设计10（1）模具型腔的设计应尽量保证流动平衡以减小气体的不均匀穿透，保证流动平衡也是普通注射成型模具的一条设计原

10、则，但对气辅成型制品来说这一点更重要。图9对比了管状型腔中平衡与非平衡方式充填时气体穿透的情况，箭头处是熔体和气体的入口处。图9 流动是否平衡对气体穿透的影响4.2. 气辅成型模具技术方面的特点11（2）.模具设计应考虑对工艺参数的影响，因为气辅成型对工艺参数比普通成型敏感得多。 图10 模壁温度的微小变化差异引起的气体穿透不均匀 12气体辅助注塑的完整系统是由GNG-高压氮气发生器、高压氮气管路以及NPC-02双路压力控制台组成。（参图11：气体辅助注塑系统配置简图）图11气体辅助注塑系统配置简图5.5.气体辅助注塑设备气体辅助注塑设备5.1.气辅注塑设备高压氮气发生器双路标准压力控制器NP

11、C-02单路标准压力控制器NPC-01高压氮气管路气辅模具 气辅模具 气辅模具 气辅模具 单路便携压力控制器MPC-01135.1.气辅注塑配件（1）气辅喷嘴 喷嘴进气方式，即使用专用的自封闭式或主动式气辅喷嘴，在塑料注射结束后，将高压气体依靠喷嘴直接进入塑料内部，按气道形成一个延展的封闭空间气腔并保持一定压力，直至冷却，在模具打开之前，通过座台后退使喷嘴与制品料道强行分离，使气体排出制品。（2）气针 气针进气方式即在模具的某个特定位置，安装排气装置气针。当塑料注入型腔后，即将气针包裹在塑料内部；此时高压气体排出，气针在塑料内部按气道形成一个延展的封闭空间气腔，并保持一定压力，直至冷却，在模具

12、打开之前，气腔内的气体依靠气针由控制装置排出塑料内部。（3）高压连接配件 高压管网及控制器到模具的管道连接中，均要用到高压配件，包括：高压不锈无缝钢管、高压软管、高压接头、高压手动球阀等，均为原装进口，有效的保证了其应用的安全可靠性。图12 气辅射咀图13 气针14（1）.决定工艺参数时应考虑其对气体穿透的影响，气辅成型的一次穿透主要取决于塑料熔体体积在型腔中所占的比例，并受流体力学规律的支配，二次穿透发生在较厚的部位并向各个方向扩展。工艺参数对气体穿透的强度的影响主要表现在气体穿透长度和气道表层塑料厚度上。一般来说，较高的气体注射压力、较高的熔体温度，较低的熔体粘度和较短的切换延迟时间导致较

13、短的穿透长度和较薄的气道壁厚。（2）.充模时建议采用低压气体，保压时再增加压力补偿收缩，原因是熔体与气体接触的边界层中会溶解一些气体，如果保压结束后塑料尚未完全固化，则泻压时这些气体会膨胀造成气道内表面气泡，充模时气体压力越大，熔体表界层中溶解的气体越多，保压结束后气体的膨胀效应越强。（3）.要注意避免泻压太陡在气道内表面引起广泛的气体膨胀。（4）.必须尽力避免喷射，因为出现喷射现象时熔体会发生叠合和自由表面冷却，气体在这样的非均匀熔体中穿透到第一个叠合处时就会吹穿熔体表面造成成型失败。可以采用型腔按逆重力方向充填，在制品最薄处开始充填等方法来避免喷射。6.6.气辅工艺特点气辅工艺特点15（5

14、）.在熔体注射结束后气体注射尚未开始时的切换时间内应尽力避免熔体流动速度发生较大变化，因为这种变化会在制品表面引起迟滞线和光泽改变。（6）.料量及计料精度：影响实际气辅工艺的核心就是料量，料量的多少以及注塑机的计料精度，都会影响气辅工艺的效果及稳定性。原因是：当模具型腔内充满塑料时，气体是很难在塑料内部形成空腔的，只有在缺料的状态下，留出气腔的位置，当气体注入型腔后，缺省的塑料在内部气体的膨胀推动下，充满整个型腔。因此，料量多少直接关系到气辅工艺的成型效果，塑机计料精度的误差将关系到气辅工艺生产的稳定性。气辅注塑时勿必保证塑料全部注入型腔。（7）影响气辅工艺的还有注塑速度、料温、注射压力等因素

15、。因为缺省的塑料要完成充满型腔的运动过程，则料的流动性也会影响成型的效果，都过调整注射速度、料温、注射压力等参数可使料的流动性得到提高。16气辅工艺在调整时，建议按照以下顺序进行相应调整：(1) 在不注气的情况下，先将制品打满并观察塑料的流动状态以及模具的状态；(2) 逐渐减少料量，观察缺料时各浇口料流的分配平均性，应当尽量保证模具的料流对称性；(3) 通常的气辅工艺一般采用两段或三段式注气，薄壁零件压力适合高压力注气2500-4000psi，厚壁或棒状制品适合低压力注气1000-2500psi。(4) 当缺料达到90%左右时开始注气，若制品局部仍有收缩现象，建议再适当减少料量直至出现制品不满

16、现象后，在添加料量至打满状态。(5) 适当调整气体压力，气体保压时间以及启动延时达到适合的状态。(6) 喷嘴进气方式中务必注意采用后退座台方式排气。(7) 气针进气方式中务必注意气针排气是否通畅，如排气不畅需及时清理。7 7气辅工艺的调整方法气辅工艺的调整方法178.1.气辅成型应用前景及市场情况 气辅技术可在家电、汽车、家具、日常用品、办公用品等几乎所有塑料制件领域得到应用。目前主要集中在下列两类制品：（1）厚壁、偏壁、管状制品，如手柄、挂钩、椅撑等，中空的结构可在不影响制品功能和使用性能的前提下，节省40%的树脂材料，并能增强制品的强度； 8.8.气辅成型应用前景及市场情况气辅成型应用前景

17、及市场情况图14座椅扶手1图14座椅扶手218应用优势和前景。（2）大型平板件，如汽车门板、保险杠、仪表板、格栅及商用机器的外罩。气辅技术在发达国家和地区被广泛应用，短短几年，气辅模具配套率已达10%，气辅技术在国内的应用首先体现在壳类制品和轿车内饰件等家电、汽车、仪器、仪表、家具等行业。气辅技术的最大应用领域是家电产品，就日本电视机行业来说，64cm以上大屏幕彩电几乎90%以上采用气辅成型技术。目前，我国年产电视机2500万台，其中彩电1200万台，在彩色电视机份额中，占20%左右的64cm以上大屏幕彩电有240万台，而且大屏幕彩电的数量随市场的需求正逐年递增。仿硬木家具在外观上需要模拟木质材料较粗的圆柱或立方结构，而普通塑料加工厂中必须采用的扁平板片结构具有冷却速度慢、材料收缩不易控制、制品翘曲变形严重等难以克服的障碍及料量大、成本高等缺点，传统的注塑工艺很难解决这些问题，采用气辅注塑则迎刃而解。19冰箱系列把手吸尘器手柄微波炉手柄汽车座椅手柄汽车座椅手柄车门把手车门把手209. 气辅产品实例介绍冰箱内储