6.9.气体辅助注射成型
气体辅助注射成型原理及应用
一、气体辅助注射成型概述——Jack Avery气体辅助注射成型过程首先是向模腔内进行树脂的欠料注射，然后将气体导入熔融物料当中，气体沿着阻力最小方向流向制品的低压和高温区域。
当气体在制品中流动时，它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面。
这些置换出来的物料充填制品的其余部分(图1-3)。
当填充过程完成以后，由气体继续提供保压压力，解决物料冷却过程中体积收缩的问题。
气体辅助注射成型主要有以下两种基本类型：恒体积和恒压力。
体积恒定时，汽缸内已经加压的气体在注射之前就已经预先确定好注射体积，由活塞推动气体进入制品。
气体的压力取决于制品中的体积与汽缸体积之比。
气体的压力、停留时间以及活塞运动速度直接影响着制品外观。
如图1-4所示为恒体积成型中一个注射周期内的压力变化曲线。
对于每一注射周期，在注射之前都必须重新建立压力。
压气时间图1-4 恒体积系统的气体压力曲线图[源自：Innovation inPolymer Processing：Molding,Stevenson，J.F.(Ed.)]另外一种类型是恒压力成型。
我们通过空气压缩机将氮气（N2）装入储存罐中预先加压，储存罐向一毓的阀门提供恒定压力。
压力曲线可以通过调节气压和开启相应阀门来实现。
图1-5所示为成型周期内，气体压力可以保持恒定。
时间p氮气压力p p p p 3图1-5 恒压力系统的气体压力曲线图[源自：Innovation inPolymer Processing ：Molding,Stevenson ，J.F.(Ed.)]气体辅助注射成型的实现主要有两个选择，二者的区别在于气体注入位置的不同。
气体注射既可以通过喷嘴来实现，也可以直接注进模腔——从分流道进入或者直接进入制品(如图1-6、图1-7和图1-8)。
最主要的不同是由喷嘴进气的方式要求所有气道都从喷嘴外开始。
而采取气体直接注射到模具中的方式时，气体通道可以独立地设置在浇口位置。
对于这种方式，注射之前物料可以实现正常的填充。
几种特殊的塑胶成型工艺
几种特殊的塑胶成型工艺1．气体(水)辅助注射成型气体辅助注射成型是自往复式螺杆注塑机咨询世以来，注射成型技术最重要的进展之一。
它通过高压气体在注塑制件内部产生中空截面，利用气体积压，减少制品残余内应力，排除制品表面缩痕，减少用料，显示传统注射成型无法比拟的优越性。
气体辅助注射的工艺过程要紧包括三个时期：起始时期为熔体注射。
该时期把塑料熔体注人型腔，与传统注射成型相同，然而熔体只充满型腔的60％－95％，具体的注射量随产品而异。
第二时期为气体注人。
该时期把高压惰性气体注人熔体芯部，熔体前沿在气体压力的驱动下连续向前流淌，直至充满整个型腔。
气辅注塑时熔体流淌距离明显缩短，熔体注塑压力能够大为降低。
气体可通过注气元件从主流道或直截了当由型腔进人制件。
因气体具有始终选择阻力最小（高温、低粘）的方向穿透的特性，因此需要在模具内专门设计气体的通道。
第三时期为气体保压。
该时期使制件在保持气体压力的情形下冷却．进一步利用气体各向同性的传压特性在制件内部平均地向外施压，并通过气体膨胀补充因熔体冷却凝固所带来的体积收缩（二次穿透），保证制品外表面紧贴模壁。
气辅技术为许多原先无法用传统工艺注射成型的制件采纳注塑提供了可能，在汽车、家电、家具、电子器件、日常用品、办公自动化设备、建筑材料等几乎所有塑料制件领域差不多得到了广泛的应用，同时作为一项带有挑战性的新工艺为塑料成型开创了全新的应用领域。
气辅技术专门适用于制作以下几方面的注塑制品：1）管状、棒状制品：如手柄、挂钩、椅子扶手、淋浴喷头等。
采纳中空结构，可在不阻碍制品功能和使用性能的前提下；大幅度节约原材料，缩短冷却时刻和生产周期。
2）大型平板制件：如汽车外表板、内饰件格栅、商用机器的外军及抛物线形卫星天线等。
通过在制件内设置式气道，能够显著提高制品的刚度和表面质量，减小翘曲变形和表面凹陷,大幅度降低锁模力，实现用较小的设备成型较大的制件。
3）厚、薄壁一体的复杂结构制品：如电视机、运算机、打印机外壳及内部支撑和外部装饰件等。
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术的应用
● 管状和棒状零件，如门把手、转椅支座、吊 钩、扶手、导轨、衣架等。这是因为，管状结 构设计使现存的厚截面适于产生气体管道，利 用气体的穿透作用形成中空，从而可消除表面 成型缺陷，节省材料并缩短成型周期。
气体辅助注射成型技术原理及应用
在进行模具设计之前，利用MoldFlow MPI 5.0对设计方案进行了模拟。 分析模型如图8所示，在该分析模型中确定了浇口及进气口位置。在模拟中， 设定预注射量为70%，熔体温度为230℃，注射时间为3s，延迟时间为1.5s， 气体压力为20MPa。
气体辅助注射成型技术原理及应用
● 可通过气体的穿透减轻制品重量，节省原材料 用量，并缩短成型周期，提高生产率。
● 该技术可适用于热塑性塑料、一般工程塑料及 其合金以及其他用于注射成型的材料。
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术的缺点是：
●需要增加供气和回收装置及气体压力控制单元， 从而增加了设备投资；对注射机的注射量和注射 压力的精度要求有所提高；制品中接触气体的表 面与贴紧模壁的表面会产生不同的光泽；制品质 量对工艺参数更加敏感，增加了对工艺控制的精 度要求。
气体辅助注射成型CAE分析的主要作用是：
1.分析产品的成型工艺性 2.评价模具的设计是否合理 3.优化成型工艺参数 4.预测制品可能出现的缺陷
气体辅助注射成型技术原理及应用
下面以成型把手为例，介绍气体辅助注射成型 CAE分析的过程。
如图7所示的把手材料为ABS，手柄位置壁厚为14mm。由于是外观件，对 其成型要求很高。
气体辅助注塑成型技术简介
气体辅助注塑成型技术简介气体辅助注塑成型技术简介类型：气体辅助注塑成型是欧美近期发展出来的一种先进的注塑工艺，它的工作流程是首先向模腔内进行树脂的欠料注射，然后利用精确的自动化控制系统，把经过高压压缩的氮气导入熔融物料当中，使塑件内部膨胀而造成中空，气体沿着阻力{TodayHot}最小方向流向制品的低压和高温区域。
当气体在制品中流动时，它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面，这些置换出来的物料充填制品的其余部分。
当填充过程完成以后，由气体继续提供保压压力，解决物料冷却过程中体积收缩的问题。
气体辅助注塑成型优点为什么人们对于气体辅助注射成型的兴趣如此之大呢？其主要的原因在于这种方法出现时所许诺的种种优点。
成型者希望以低制造成本生产高质量的产品。
在不降低质量的前提下用现代注塑机和成型技术可以缩短生产周期。
通过使用气体辅助注射成型的方法，制品质量得到提高，而且降低了模具的成本。
使用气体辅助注射成型技术时，它的优点和费用的节约是非常显着的。
1、减少产品变形：低的注射压力使内应力降低，使翘曲变形降到最低；2、减少锁模压力：低的注射压力使合模力降低，可以使用小吨位机台；3、提高产品精度：低的残余应力同样提高了尺寸公差和产品的稳定性；4、减少塑胶原料：成品的肉厚部分是中空的，减少塑料最多可达40％；5、缩短成型周期：与实心制品相比成型周期缩短，不到发泡成型一半；6、提高设计自由：气体辅助注射成型使结构完整性和设计自由度提高；7、厚薄一次成型：对一些壁厚差异大的制品通过气辅技术可一次成型；8、提高模具寿命：降低模腔内压力，使模具损耗减少，提高工作寿命；9、降低模具成本：减少射入点，气道取代热流道从而使模具成本降低；10、消除凹陷缩水：沿筋板和根部气道增加了刚度，不必考虑缩痕问题。
第一阶段：按照一般的注塑成型工艺把一定量的熔融塑胶注射入模穴；第二阶段：在熔融塑胶尚未充满模腔之前，将高压氮气射入模穴的中央；第三阶段：高压气体推动制品中央尚未冷却的熔融塑胶，一直到模穴末端，最后{HotTag}填满模腔；第四阶段：塑胶件的中空部分继续保持高压，压力迫使塑料向外紧贴模具，直到冷却下来；第五阶段：塑料制品冷却定型后，排除制品内部的高压气体，然后开模取出制品。
气体辅助注射成型特点、方法与工艺过程
气体辅助注射成型与普通注射成型相比，多一 个气体注射阶段，
在原来注射成型的保压阶段，由压力相对低的 气体进行保压，成型后的制品中就有由气体形 成的中空部分。/
(1)塑料充模阶段:气辅注射时熔体只充满局部型 腔，其余部分靠气体补充。
⑵切换延迟阶段:塑料熔体注射结 束到气体注射开始时的时间。
3)对注射机的注射量和注射压力的精度有更 高的要求。
4)制品质量对模具温度和保压时间等工艺参 数更加敏感。 /
一类是厚壁、偏壁、管状制件， 如手柄、方向盘、衣架、马桶、座垫等制件； 另一类是大型平板制件， 如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。/
a．注射温度
熔体温度太高时，粘度太小，增加了气体进入 制品薄壁的可能性，会导致发生吹穿和薄壁穿 透现象；
有很大意义. /
6.9.6 气体辅助注射成型制品 和模具的设计特点
(a)壁厚 (b)厚薄壁之间的过渡 (c)加强筋 (d)凸台和角撑板 /
①沿气体通道部位的制件壁厚应较厚， ②一般只使用一个浇口，该浇口的设置应使
“欠料注射”的熔料可以均匀地充满模腔； ③由气体所推动的塑料必须将模腔充满；/
而RIM设备的关键则在于对原料的精确计量和高 效混合。/
(1)流量及混合比率要准确， (2)快速加热或冷却原料， (3)两组分应同时进入混合头，在混合头内能获
的穿透作用使多余出来的熔体流入副型腔 /
气辅之2.exe
⑶．熔体回流法 与副腔成型法类似， 气体注入时多余的熔体流回注射机的料筒。/
气辅之3.exe
⑷．活动型芯法
在模腔中设置活动型芯 气体推动熔体使活动型芯从型腔中退出，让
出所需的空间，/
气辅之4.exe
气体辅助注塑成型技术简介
气体辅助注塑成型技术简介气体辅助注塑成型技术简介类型：气体辅助注塑成型是欧美近期发展出来的一种先进的注塑工艺，它的工作流程是首先向模腔内进行树脂的欠料注射，然后利用精确的自动化控制系统，把经过高压压缩的氮气导入熔融物料当中，使塑件内部膨胀而造成中空，气体沿着阻力{TodayHot}最小方向流向制品的低压和高温区域。
当气体在制品中流动时，它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面，这些置换出来的物料充填制品的其余部分。
当填充过程完成以后，由气体继续提供保压压力，解决物料冷却过程中体积收缩的问题。
气体辅助注塑成型优点为什么人们对于气体辅助注射成型的兴趣如此之大呢？其主要的原因在于这种方法出现时所许诺的种种优点。
成型者希望以低制造成本生产高质量的产品。
在不降低质量的前提下用现代注塑机和成型技术可以缩短生产周期。
通过使用气体辅助注射成型的方法，制品质量得到提高，而且降低了模具的成本。
使用气体辅助注射成型技术时，它的优点和费用的节约是非常显着的。
1、减少产品变形：低的注射压力使内应力降低，使翘曲变形降到最低；2、减少锁模压力：低的注射压力使合模力降低，可以使用小吨位机台；3、提高产品精度：低的残余应力同样提高了尺寸公差和产品的稳定性；4、减少塑胶原料：成品的肉厚部分是中空的，减少塑料最多可达40％；5、缩短成型周期：与实心制品相比成型周期缩短，不到发泡成型一半；6、提高设计自由：气体辅助注射成型使结构完整性和设计自由度提高；7、厚薄一次成型：对一些壁厚差异大的制品通过气辅技术可一次成型；8、提高模具寿命：降低模腔内压力，使模具损耗减少，提高工作寿命；9、降低模具成本：减少射入点，气道取代热流道从而使模具成本降低；10、消除凹陷缩水：沿筋板和根部气道增加了刚度，不必考虑缩痕问题。
第一阶段：按照一般的注塑成型工艺把一定量的熔融塑胶注射入模穴；第二阶段：在熔融塑胶尚未充满模腔之前，将高压氮气射入模穴的中央；第三阶段：高压气体推动制品中央尚未冷却的熔融塑胶，一直到模穴末端，最后{HotTag}填满模腔；第四阶段：塑胶件的中空部分继续保持高压，压力迫使塑料向外紧贴模具，直到冷却下来；第五阶段：塑料制品冷却定型后，排除制品内部的高压气体，然后开模取出制品。
气体辅助注射成型及其影响因素
气体辅助注射成型及其影响因素2006-6-9 16:34:10 【文章字体：大中小】打印收藏关闭1、气辅注射成型原理及其工艺过程[1]气辅注射成型最早是由“塑料发泡”派生出来的一门技术，它来源于“发泡”这一概念。
它的基本过程如图1 所示，首先把一定量的塑料熔体（一般为模腔的7 0%~ 9 6%，根据产品的具体情况确定其百分比）注射到模腔中，然后将定值压力或定量体积的惰性气体（一般为氮气，因其易于取得并且价格低廉）通过附加的气道注入模腔里，借助于气体压力的作用来推动塑料熔体运动、从而使熔体充满模具的整个型腔。
由于靠近模腔表面的塑料熔体温度低、黏度大、表面张力提高、抵抗流动的阻力增加，而处于中心部位的塑料熔体温度最高、黏度最低、抵抗流动的阻力小，因而气体易在中心部位形成空腔，使制品膨胀紧贴于模腔壁面，从而得到表面质量优良的产品。
气辅注射成型与“塑料发泡”相比，更易于控制，而且外表面不会出现由发泡造成的缺陷，适用于所有热塑性塑料（增强或未增强）、部分热固性塑料以及一般的工程塑料，但对于一些极柔软的塑料结果还不能令人满意。
气辅注射成型的周期一般可分为6 个阶段：（1 ）塑料熔体填充阶段塑料熔体首先由浇口注入模具型腔，一般熔体填充至模具型腔体积的70%~ 96% 时，停止熔体注射，该过程被称为“缺料注射”。
具体注射的塑料熔体量由经验或进行模拟充填来确定。
注入量过大，不能体现气辅注射成型充气减重、改善制品质量和节省生产成本的作用，注入量过小，填充较晚的部分熔体在注气后易被吹穿，从而造成气辅注射成型的失败。
这一阶段与传统注射成型基本相同，只是在传统注射成型时塑料熔体充满整个模具型腔而气辅注射成型时塑料熔体只填充部分模具型腔，其余部分须依靠气体来补充。
（2 ）延迟时间阶段这是指塑料熔体注射结束到气体注射开始的一段时间，这一段时间称延迟时间，其过程非常短暂。
延迟时间对气辅注射成型制品的质量有重要影响，通过延迟时间的改变可以改变制品气道处的熔体厚度分数。
气体辅助注射成型技术原理及应用.
气体辅助注射成型技术原理及应用气体辅助注射成型(Gas-Assisted Injection Molding, GAIM)技术最早可追溯到20世纪70年代，该技术在20世纪80年代末得到了完善并实现了商品化。
从20世纪90年代开始，作为一项成功的技术，气体辅助注射成型技术在美、日、欧等发达国家和地区得到了广泛应用。
目前该技术主要被应用在家电、汽车、家具、日常用品、办公用品等加工领域中。
气体辅助注射成型技术的工艺过程气体辅助注射成型技术的工艺过程是：先向模具型腔中注入塑料熔体，再向塑料熔体中注入压缩气体。
借助气体的作用，推动塑料熔体充填到模具型腔的各个部分,使塑件最后形成中空断面而保持完整外形。
在成型后的制品中，由气体形成的中空部分被称为气道。
由于具有廉价、易得且不与塑料熔体发生反应的优点，因此一般所使用的压缩气体为氮气。
气体辅助注塑成型周期可分为以下六个阶段。
（1）塑料充模阶段这一阶段与普通注塑成型基本相同，只是普通注塑成型时塑料熔体是充满整个型腔，而气体辅助注塑成型时塑料熔体只充满局部型腔，其余部分要靠气体补充。
（2）切换延迟阶段这一阶段是塑料熔体注射结束到气体注射开始时的时间，这一阶段非常短暂。
（3）气体注射阶段此阶段是从气体开始注射至整个型腔被充满的时间，这一阶段也比较短，但对制品质量的影响极为重要，如控制不好，会产生空穴、吹穿、注射不足和气体向较薄的部分渗透等缺陷。
（4）保压阶段熔体内气体压力保持不变或略有上升使气体在塑料内部继续穿透，以补偿塑料冷却引起的收缩（5）气体释放阶段使气体入口压力降到零。
（6）冷却开模阶段将制品冷却到具有一定刚度和强度后开模取出制品。
根据具体工艺过程的不同，气体辅助注射成型可分为标准成型法、副腔成型法、熔体回流法和活动型芯法四种。
1、标准成型法标准成型法是先向模具型腔中注入经准确计量的塑料熔体（如图1a所示)，再通过浇口和流道注入压缩气体。
气体在型腔中塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空（如图1b所示），最后推动塑料熔体充满整个模具型腔并进行保压冷却（如图1c所示)，待塑料制品冷却到具有一定刚度和强度后，开模将其顶出(如图1d所示)。
气体辅助注塑成型技术简介.
四、气体辅助注塑整系统的原理图：
A、整套系统
氮气 发生 器
低压 贮气缸
电动 高压 增压机
高压 贮气缸
气辅 主控 制器
单相电源 压缩空气 三相电源
模具的工作寿命； 7、降低注塑机的锁模压力，可高达50%； 8、提高注塑机的工作寿命和降低耗电量。
三、气体辅助注塑技术的应用：
基本上所有用于注塑的热塑性塑料及一般的工程材料 （如PS、HIPS、PP、ABS…）都适用于气辅技术。
目前气辅技术广泛应用于各类塑胶产品上，例如：电视 机、电冰箱、空调或音响外壳、汽车塑料产品、家电、日用 品、玩具等。
B、简易系统
氮气 缸瓶
气动 高压 增压机
压缩空气
单相电源
高压 贮气缸
气辅 主控 制器
单相电源
模具 模具
五、气体辅助注塑周期简介：
1、注塑期——以定量塑化塑料充填入模腔内。所需塑料 份量要通过试验找出来，以保证在充氮期间，气体不 会把成品表面冲破及能有一理想的充氮体积。
2、充气期——注塑期中或后，不同时间注入气体，气体 注入的压力必需大于注塑压力，以达至产品成中空状 态。
气体辅助注塑成型技术简介
一、气体辅助注塑原理：
气体辅助注塑原理是把高压氮气经气辅 主控制器（分段压力控制系统）直接注射入 模腔内塑化塑料里，使塑件内部膨胀而造成 真空，但仍然保持产品表面的外形完整无缺， 减小产品表面的收缩、产品变形和翘曲，从 而达到提高产品的质量，降低成本的目的。
二、采用气体辅助注塑技术的优点：
气体辅助注射成型技术简介
影响气体穿透的参数有熔体注射速度、模具温度、熔体温度、气体延迟时间、初始气体 压力、熔体注射体积等等，这些因素之间相互作用、相互影响。因此，GAIM 工艺参数难于 确定。 2.3 CAE 分析技术
由于 GAIM 存在着大量的不确定性和难控制因素，CAE 技术的应用才显得更加重要。 通过 CAE 分析可在计算机上实现对熔体充模的全过程模拟、对多种进浇方案进行比较、调 整工艺参数、预测缺陷出现的部位、优化模具设计、降低生产成本等。
图 7 活动型芯法
3.特点
与传统的注射成型技术相比，GAIM 技术具有一些明显的优点，使其发展迅速，同时也 有一定的局限性。 3.1 GAIM 技术的优点 (1)可用于成型壁厚差异较大的制品，且能保证壁厚差异较大制品的成型质量；(壁厚的地方 形成中空) (2)可降低注射压力和锁模力；（一般采用“缺料”注射充填型腔） (3)可消除缩痕，提高表面质量；（避免了因浇口提前冷却补料不充分造成的缩痕） (4)降低制品的翘曲变形；（气压作用面压力相等且可不减小地作用较长时间） (5)节省材料，减轻制品质量，缩短成型周期； (6)可在不增加制品重量的情况下，通过气体加强筋增加制品截面惯性矩，从而增加制品的 刚度和强度； (7)为制件结构和模具设计拓展了思路，设计可塑性好，可成型各种结构复杂的零件； (8)对模具材质的要求也大大地降低，可以用材质要求不高的模具如铝制材料等； (9)延长模具使用寿命，降低模具制造成本。 3.2 GAIM 技术的缺点 (1)许多技术的使用需要得到专利许可； (2)需要专用的气辅设备和模具，使用净化的氮气，使其前期投资成本提高； (3)成型工艺控制难度增大，控制参数较多，参数间的相互影响关系复杂，对成型工艺的控 制精度要求提高； (4)对注塑机的注射量和注射压力的精度要求有所提高； (5)制品注入气体的表面与未注入气体的表面会产生不同的光泽； (6)对操作人员和工艺师的素质要求较高。
气体辅助注塑成型简介
1.什么是气体辅助注射成型？
气体辅助注塑成型其原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面，利用 气体保压代替塑料注射保压，消除制品缩痕，完成注射成型过程。 气体辅助注塑成型的工艺过程主要包括塑料熔体注射、气体注射、气体保 压三个阶段。气体辅助注射成型过程首先是向模腔内进行树脂的欠料注射，然后 把经过高压压缩的氮气导入熔融物料当中，气体沿着阻力最小方向流向制品的低 压和高温区域。当气体在制品中流动时，它通过置换熔融物料而掏空厚壁截面。 这些置换出来的物料充填制品的其余部分。当填充过程完成以后，由气体继续提 供保压压相比，气体辅助注塑成型有更多的工艺参数需要确 定和控制，因而对于制品设计、模具设计和成型过程的控制都有特殊的要求。
5. 气辅成型常见问题及对策
⑹气道与薄壁连接处缩凹 气道由于气体穿透，导致气道与薄壁接触部分壁厚较大，解决方法： 1.在气道与薄壁接触位置增设防缩槽 2.气道与薄壁连接处尽量不采用圆角过渡 3.尽量增大气道表面积，以利于迅速冷却 ⑺气体穿透不均 原因： 1.熔体流动不平衡 2.气道布局不合理 3.模具精度差，导致塑件壁厚不均 解决方法： 1.修改浇口布局 2.修改气道布局 3.提高模具制造精度
2.气体辅助注射成型有什么优点？
（1）解决制件表面缩痕问题，能够大大提高制件的表面质量。 （2）局部加气道增厚可增加制件的强度和尺寸稳定性，并降低制品内应力，减 少翘曲变形。 （3）节约原材料，最大可达40%～50%。
（4）简化制品和模具设计，降低模具加工难度。
（5）降低模腔压力，减小锁模力，延长模具寿命。 （6）冷却加快，生产周期缩短。
5. 气辅成型常见问题及对策
⑴制件表面银纹（streak） 浇口处料流速度过快，剪切速率过大 修改浇口类型，或者增大浇口尺寸，减小料流速度
6.9.气体辅助射出成型课件
模後固化速度快，能進行快速的成型循環。/
2、2．RIM設備的工作原理
2、3．RIM設備的組成
RIM設備主要由以下三個系統組成： 蓄料系統、計量和注射系統、混合系統。
①蓄料系統主要有蓄料槽和接通惰性氣體的管 路系統。
其作用:是分別獨立貯存兩種原料，防止貯存 時發生化學反應，同時用惰性氣體保護，防止空 氣中的水分進入貯罐與原料發生反應。/
丙烯酸系共聚物、有機矽等幾種樹脂的單體， 但目前RIM產品以聚氨酯體系為多， 主要應用在汽車工業、電器製品、民用建築及其
他工業承載零件等方面。 ／
2、RIM成型設備
是一組帶有軸向活塞泵的計量裝置． 主要組成：組分儲存槽、篩檢程式、軸向柱塞泵、
電動機以及帶有混合頭的液壓系統。 RIM成型設備要求有很高的靈活性和計量精度。 近年來，採用電腦對計量裝置、工藝操作程式和
⑸氣體釋放階段： 使氣體入口壓力降到零。 ⑹冷卻開模階段： 將製品冷卻到具有一定剛度和強度後開模取出
製品。 /
2、氣體輔助注射成型設備
氣體輔助注射成型是通過在注射成型機上增 設氣輔裝置和氣體噴嘴實現的。
⑴、注射機 要求注射機的注射量和注射壓力有較高的精
度，在±0.5％以內. ⑵．氣輔裝置 由氣泵、高壓氣體發生器、氣體控制單元和
6.10.氣體輔助注射成型
氣體輔助注射成型
1、氣體輔助注射成型工藝過程
氣體輔助注射成型與普通注射成型相比，多一 個氣體注射階段，
在原來注射成型的保壓階段，由壓力相對低的 氣體進行保壓，成型後的製品中就有由氣體形 成的中空部分。/
氣體輔助注射成型週期可分為六個階段：
气体辅助注射成型在汽车塑料件中的应用
气体辅助注射成型在汽车塑料件中的应用随着汽车工业的迅速发展,注塑已发展为汽车用塑料件生产的最重要的技术。
如风扇、挡泥板、保险杠、仪表盘、车门等大多数塑料件都是用注塑方法生产的。
气体辅助注射成型( Gas Assisted Injection Molding ,简称GA IM) 又称为Air Mould 法,是在传统的注塑基础上发展起来的一种新的成型工艺。
近年来, GA IM因其充模压力低、制品内应力小、表面光洁等优点已成为塑料工业中重要的加工方法。
气体辅助注射成型基本原理和基本过程其原理是:在一定量的熔体注入型腔后,再将压缩空气注入熔体中心, 然后在压缩空气的作用下充满型腔。
GA IM 基本过程主要包括以下几个阶段:(1) 熔体注塑,即将聚合物熔体注入模具型腔,该过程与传统注塑成型相同,熔体一般充满型腔60 %～97 %(随产品而异) ;(2) 气体注塑,即把高压氮气注入熔体芯部,熔体流动前沿在高压气体驱动下继续向前流动,直到充满整个型腔;(3) 气体保压,即制件在保持气体压力情况下冷却,在冷却过程中,气体由内向外施压,保证制品外表面紧贴模壁,并通过气体二次穿透从内部补充因熔体冷却凝固带来的体积收缩;(4) 气体泄压并回收循环使用;(5) 模腔打开,取出制件气体辅助注射成型在汽车塑料件中的应用采用该工艺,可成型尺寸大、壁厚差较大的制品,且大大降低了表面粗糙度、内应力和生产成本, 用于生产汽车仪表板、车窗滑槽、甚至保险杠等.可以认为应用GA IM 的目的,主要是对粗厚件减重并改善表面质量;对大型平板制件降低锁模力,减小翘曲变形等.GA IM 用于汽车塑料件生产. 凯奥采用GA IM 制得了中空的PB T/ PC复合材料制件,其厚度均匀性、表面光洁性优良,且脱模容易,可用作汽车的前后挡板、门把手等. 而凯奥用GA IM 制备的玻纤增强的聚酰胺复合材料制件,具有高光泽、高强度等优点,断裂拉伸强度达210M Pa ,弯曲模量12 GPa ,表面粗糙度低,可用作汽车部件。
注塑成型过程中气体辅助成型技术的应用前景探讨
注塑成型过程中气体辅助成型技术的应用前景探讨气体辅助成型技术是注塑成型过程中的一种新型辅助成型技术。
通过气体辅助，可以在注塑成型过程中形成中空结构或内腔结构，从而实现更加复杂的产品设计和制造。
本文将就气体辅助成型技术的应用前景进行探讨。
一、气体辅助成型技术的原理和优势气体辅助成型技术是在注塑成型过程中通过注入气体来形成产品内部空洞或内腔结构的一种技术。
其原理是在注塑过程中，先在产品的一部分或全部空腔中注入压缩空气或氮气等气体，然后在注塑过程中根据产品设计的需要控制气体的压力和流动，使气体膨胀，从而形成所需的空洞或内腔。
相对于传统的注塑成型技术，气体辅助成型技术具有以下优势：1. 实现产品轻量化：通过气体辅助成型，可以在产品内部形成空洞或内腔结构，减少产品的材料用量，从而实现产品轻量化，降低物料成本，并且可以降低产品重量，提高产品的使用性能。
2. 提高产品的强度和刚度：通过气体辅助成型，可以在产品内部形成加强筋和骨架结构，提高产品的强度和刚度，使产品更加坚固耐用。
3. 实现产品设计的更大自由度：通过气体辅助成型，可以在产品设计上实现更大的自由度，灵活性更高，可以制造出更为复杂、精密的产品。
4. 提高生产效率：由于气体辅助成型可以一次性实现多个镶嵌件的成型，因此可以提高生产效率，降低生产成本。
5. 减少废品率：气体辅助成型能够减少由于变形、翘曲等问题导致的废品率，提高产品的成形质量。
二、气体辅助成型技术的应用前景随着工业自动化水平的提高和人们对产品质量和性能要求的提高，气体辅助成型技术在注塑成型中的应用前景越来越广阔。
以下是其应用前景的具体探讨：1. 制造电子产品组件在电子产品制造过程中，一些组件需要在内部形成空洞或内腔结构，以容纳电路板和电子元器件。
传统注塑成型很难实现这种内部空洞的制造，而气体辅助成型技术能够轻松地实现这种需求。
因此，气体辅助成型技术在制造电子产品组件方面有着广阔的应用前景。
2. 制造汽车零部件汽车行业是注塑成型的重要应用领域之一，而气体辅助成型技术正好满足了汽车零部件制造上的一些需求。
气体辅助注射成型
他工业承载零件等方面。 ／
6.10.2.RIM成型设备
是一组带有轴向活塞泵的计量装置． 主要组成：组分储存槽、过滤器、轴向柱塞泵、
电动机以及带有混合头的液压系统。 RIM成型设备要求有很高的灵活性和计量精度。 近年来，采用电脑对计量装置、工艺操作程序和
⑸.固化定型
制品的固化是通过化学交联反应等物理变化完 成.。
对化学交联反应固化，反应温度必须超过达到完 全转换成聚合物网络结构的玻璃化温度Tg。
模具应具有换热功能，起到散发热量的作用，以 控制模具的最高温度低于树脂热分解温度 。／
制品的脱模必须使其取得足够的强度才可进行， 这主要由材料的固化时间决定的，而固化时间受 制品的配方和制品尺寸影响。
其作用:是分别独立贮存两种原料，防止贮存时 发生化学反应，同时用惰性气体保护，防止空气 中的水分进入贮罐与原料发生反应。/
②计量和输送系统(液压系统)由泵、阀及辅件组 成的控制液体物料的管路系统和控制分配缸工 作的油路系统所组成，
其作用:是使两组分物料能按准确的比例进行分 别输送。
③混合系统(即混合头)，使两组分物料实现高速 均匀混合，并加速混合液从喷嘴流道注射到模 具中。/
1)需要供气装置和进气喷嘴，增加了设备的 投资。
2)在注入气体和不注入气体部分，制品表面 光泽有差异。
3)对注射机的注射量和注射压力的精度有更 高的要求。
4)制品质量对模具温度和保压时间等工艺参 数更加敏感。 /
根据产品结构的不同可分为两类：
一类是厚壁、偏壁、管状制件， 如手柄、方向盘、衣架、马桶、座垫等制件； 另一类是大型平板制件， 如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。/
气体辅助注射成型的优点
气体辅助注射成型的优点
注射压力低
由于塑料熔体的流动速度与压力梯度的数值和熔体的流动性成正比，因此当熔体的流程增加而又要流动速度不变因。
在气体辅助注射成型中，由于气体是非粘性的，可以有效地把入口压力传递到气体与熔体的交界面而不产生明显的压力降，因此当气体推动熔体前进时，由于有效流程缩短，保持熔体前沿按一定速度前进所需的入口压力减小，由于所需注射压力减小，所需锁模力也减小，也可以降低对注塑机吨位和模具壁厚的要求，同时使得制件内应力较小。
制件质量提高
由于气体均匀地由近到远、由里到外地对熔体施压，因此型腔内压力分布比传统注塑成型均匀，致使保压冷却过程中产生的残余应力较小，制件翘曲变形程度减少，同时气体在保压阶段的二次穿透弥补了熔体在冷却时产生的体积收缩，有效地抑制了缩痕的产生。
另外，采用气体辅助注射成型可使制品中较厚的部分掏空，以减小甚至消除缩痕。
可用于成型壁厚差异较大的制品
采用气体辅助注射成型可以将制品较厚的部分掏空形成气道，从而保证制品的质量，因此采用这种工艺生产的制品在设计上自由度较大，可以将传统注塑成型时因制品壁厚差异较大，必须分为几个部分单独成型的制品合并起来，实现一次成型。
制品的刚度和强度增加
可以在不增加制品质量的情况下，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。
节约原料
通过气体的穿透减轻制品质量。
生产效率高
冷却时间的减少使生产周期缩短，生产效率相应提高。
气体辅助成型综述
注射成型产品及模具设计综述引言：人们很早就开始研究如何彻底消除裂痕而又能节省材料的有效方法。
曾经研究过的方法有低压注塑、气体补压注塑、混合注塑、气体发泡成型等，但效果都不很理想。
气体辅助注塑工艺是将气体直接注入熔胶中，气体内的压力抵消了塑料在冷却过程中的体积收缩。
用这种方式注塑出来的制品，不仅没有裂痕，而且还有许多其他的优越性。
气体辅助注射成型技术(简称:气辅成型)是20世纪80年代在结构发泡成型工艺基础上发展起来的一项新兴的塑料注射成型技术，是塑料注射成型工艺技术中的一项革命。
气辅成型应用在最近一、二年来有强劲的增长趋势，它具有多种优点，但因为经验不足和气体不易控制，增加了气辅成型产品开发上的困难。
简要介绍：气辅注射模塑，又称气体注射模塑是一种创新的注射成型工艺。
它是自住复式螺杆注射机问世以来．注射成型工业上最重要的发展之一，它能用于生产无内应力、表面光滑且无凹陷的大型制件．在生产较厚的制件时，气辅注射模塑还可以通过减少所需的夹紧吨位、用材量和循环时间来降低制件成本．气辅注射模塑的工艺过程如图1所示。
首先把部分熔融的塑料注射到模具中．我们称此为“欠料注射”。
紧接着再注入一定体积或一定压力的惰性气体(通常为氮气)到熔融塑料流中。
由于靠近模具表面部分的塑料温度低、表面张力高．而处在制件较厚部分中心的塑料熔融体的温度高、粘度低，致使气体易于在制件较厚的部位(如加强筋)形成空腔．而被气体所取代的熔融塑料被推向模具的末端，形成所要成型的制件。
在气辅注射模塑中．由于气体的压力始终使塑料紧贴着模具的表面．制件较厚部分的外表面不能形成“凹陷”．大大提高了制件的质量。
此工艺不但简化了模具设计，降低了模具成本．还增加了制件设计的灵活性。
在合理的设计下，可使制件的重量比传统注射模塑减少10--50%，且使制件得到较高的强度与重量比。
另外。
氮气充满制件的气体压力与传统注射模塑所需的压力柑比要小得多．因此所需的模具夹紧力也较小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
另一类是大型平板制件，
如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。/
6.9.5 气体辅助注射成型的工艺
a．注射温度
熔体温度太高时，粘度太小，增加了气体进入
制品薄壁的可能性，会导致发生吹穿和薄壁穿
透现象；
温度太低时，熔体粘度增大，气体前进阻力变
大，气体在气道中穿透的距离缩短，会造成未 进气部分气道的收缩，影响产品质量。
几点不足：
1)需要供气装臵和进气喷嘴，增加了设备的
投资。
2)在注入气体和不注入气体部分，制品表面
光泽有差异。
3)对注射机的注射量和注射压力的精度有更 高的要求。 4)制品质量对模具温度和保压时间等工艺参 数更加敏感。 /
根据产品结构的不同可分为两类：
一类是厚壁、偏壁、管状制件， 如手柄、方向盘、衣架、马桶、座垫等制件；
换热器和混合头中不断循环，以保证原料中各组分
的均匀分布，
一般温度维持在20—40℃，在0.2～O.3MPa的低压
下进行循环。
原料喷出时则经臵换装臵由低压转换为设定的高
压喷出。/
⑵.计量 化学计量对制品性能的影响极为重要，在整个
注射阶段，对各组分物料必须精确计量。
原料经液压定量泵计量输出，一般选用轴向柱
使气体入口压力降到零。
⑹冷却开模阶段：
将制品冷却到具有一定刚度和强度后开模取出
制品。 /
6.9.2 气体辅助注射成型设备
气体辅助注射成型是通过在注射成型机上增
设气辅装臵和气体喷嘴实现的。
⑴、注射机
要求注射机的注射量和注射压力有较高的精
度，在±0.5％以内.
⑵．气辅装臵
由气泵、高压气体发生器、气体控制单元和
气体回收装臵组成。/
⑶．气体喷嘴
有两类： 一类是主流道式喷嘴， 即塑料熔体和气体同一个喷嘴，塑料熔体注
射结束后，喷嘴切换到气体通路上实现气体
注射；
另一类是气体通路专用喷嘴。/
6.9.3 气体辅助注射成型方法 计量的塑料熔体， 再通过浇口和流道 注入压缩空气，推 动熔体充满模腔 保压、冷却、开模、 取出制品。 /
塞高压泵来精确计量和高压输送，其流量为 2.3～91kg／min。
为严格控制注入混合头各反应组分的准确配比，
要求计量精度达到±1．5％。/
⑶.撞击混合
反应注射成型制品的质量直接取决于混合质量。
由于反应速度快而分子扩散较慢，因此必须获得
高效的混合，同时混合停留时间要短。
反应注射成型的最大特点是撞击混合，即高速高 压混合。由于采用的原料是低粘度的液体，因此 有条件发生撞击混合。 为了保证混合头内物料撞击混合的效果，高压计 量泵的出口压力将达到12～24 MPa。 混合质量一般与原料液的粘度、体积流率、流速
②计量和输送系统(液压系统)由泵、阀及辅件
组成的控制液体物料的管路系统和控制分配缸
工作的油路系统所组成，
其作用:是使两组分物料能按准确的比例进行分
别输送。
③混合系统(即混合头)，使两组分物料实现高
速均匀混合，并加速混合液从喷嘴流道注射到
模具中。/
反应注射成型.exe
6.10.3.反应注射成型工艺流程和控制
反应注射成型(RIM)-----是一种将两种具有化学活性
的低分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入
密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成 制品的工艺方法 /
6.10.1.反应注射成型工艺特点
反应注射与塑料注射的不同之处在于： 一是直接采用液态单体和各种添加剂作为成型原 料，不经加热塑化即注入模腔，简化了制品的成 型工艺过程;/
反应注射成型工艺过程：
单体或预聚物以液体状态经计量泵，按一定的 配比输送入混合头，均匀混合， 然后将混合物注入模具内进行快速聚合、交联 固化后，脱模成为制品。/
⑴.两组分物料的贮存加热
为了防止贮存时发生化学变化，两组分原料应分
别贮存在独立的封闭的贮槽内，并用氮气保护。
同时用换热器和低压泵，使物料保持恒温,在贮槽、
及两物料的比例等因素有关。/
⑷.充模 反应注射成型的充模特点：
料流的速度很高，
要求原料液体有适当的粘度。
过高粘度的物料 难以高速流动
粘度过低， 充模时会产 生很多问题
粘度过低，常产生如下问题:
①混合料易沿模具分型面泄漏和进入排气槽，造成 模腔排气困难；
② 物料易夹带空气进入模腔，造成充模不稳定； ③ 在生产增强的反应注射制品时，反应原料不易 和增强物质(如玻璃纤维)均匀混合，甚至会造成这 些增强物质在流动中沉析，不利于制品质量均匀一 致。
6.10.气体辅助注射成型
6.9.气体辅助注射成型
6.9.1、气体辅助注射成型工艺过程
气体辅助注射成型与普通注射成型相比，多一 个气体注射阶段，
在原来注射成型的保压阶段，由压力相对低的 气体进行保压，成型后的制品中就有由气体形
成的中空部分。/
气体辅助注射成型周期可分为六个阶段：
(1)塑料充模阶段:气辅注射时熔体只充满局部 型腔，其余部分靠气体补充。
二是由于液体原料粘度低，流动性好，易于输送 和混合，充模压力和锁模力低，有利于降低成型 设备和模具的造价，适宜生产大型及形状很复杂 的制品；
三是只要调整化学组分就可注射性能不同的产品， 而且反应速度可以很快，生产周期短。/
发展
RIM在60年代初首创， 70年代正式投入生产，
80年代进入快速发展。
6.10.2.2．RIM设备的工作原理
6.10.2.3．RIM设备的组成
RIM设备主要由以下三个系统组成： 蓄料系统、计量和注射系统、混合系统。
①蓄料系统主要有蓄料槽和接通惰性气体的管
路系统。
其作用:是分别独立贮存两种原料，防止贮存
时发生化学反应，同时用惰性气体保护，防止空
气中的水分进入贮罐与原料发生反应。/
6.9.6 气体辅助注射成型制品 和模具的设计特点
a．气体辅助成型制品的结构设计特点
(a)壁厚 (b)厚薄壁之间的过渡 (c)加强筋
(d)凸台和角撑板
/
b．气辅注射成型制品与模具设计的原则
①沿气体通道部位的制件壁厚应较厚，
②一般只使用一个浇口，该浇口的设臵应使
“欠料注射”的熔料可以均匀地充满模腔；
原料
作为RIM的成型物料基体： 一般能以加成聚合反应生成树脂 的单体都可以．／
工业上已采用的主要有：
聚氨酯、不饱和聚脂、环氧树脂、聚酰胺、甲基 丙烯酸系共聚物、有机硅等几种树脂的单体，
但目前RIM产品以聚氨酯体系为多， 主要应用在汽车工业、电器制品、民用建筑及其 他工业承载零件等方面。 ／
这主要由材料的固化时间决定的，而固化时间
受制品的配方和制品尺寸影响。
有些反应注射成型制品，从模内脱出后还要进
行热处理、其主要作用是补充固化。
但对于在模腔内固化程度低的制品，在热处理
过程中易发生翘曲变形。//
作业
• 17. 气辅成型的特点及方法有哪些？ • 18. 简述反应注射成型原理。
⑵切换延迟阶段:塑料熔体注射结 束到气体注射开始时的时间。
⑶ 气体注射阶段：从气体开始注
射到整个型腔被充满的时间，
如控制不好，会产生空穴、吹穿、
注射不足和气体向较薄的部分渗
透等缺陷。/
⑷ 保压阶段：
熔体内气体压力保持不变或略有上升使气体在
塑料内部继续穿透，以补偿塑料冷却引起的收缩。
⑸气体释放阶段：
③由气体所推动的塑料必须将模腔充满；/
④气体通道的几何形状相对于浇口应是对称或单 方向的。 气体通道必须是连续的，但不能自成环路。最有 效的气体通道是圆形截面。 一般情况下，气体通道的体积应小于整个制件体
积的10％；
⑤模具中应设臵调节流动平衡的溢流空间，以得
到理想的空心通道。//
6.10.反应注射成型
气辅之1.exe
⑵．副腔成型法
在模腔之外设臵一可与型腔相通的副型腔，气 体的穿透作用使多余出来的熔体流入副型腔 /
气辅之2.exe
⑶．熔体回流法
与副腔成型法类似，
气体注入时多余的熔体流回注射机的料筒。/
气辅之3.exe
⑷．活动型芯法
在模腔中设臵活动型芯
气体推动熔体使活动型芯从型腔中退出，让 出所需的空间，/
而RIM设备的关键则在于对原料的精确计量和高效 混合。/
6.10.2.1.RIM对设备的要求:
(1)流量及混合比率要准确，
(2)快速加热或冷却原料，
(3)两组分应同时进入混合头，在混合头内能获
得充分的混合。
(4)混合头内的原料以层流形式注射入模内，入
模后固化速度快，能进行快速的成型循环。/
充模时一般规定反应物的粘度不小于0.10Pa·s。／
⑸.固化定型
制品的固化是通过化学交联反应等物理变化完 成.。
对化学交联反应固化，反应温度必须超过达到完
全转换成聚合物网络结构的玻璃化温度Tg。
模具应具有换热功能，起到散发热量的作用，以
控制模具的最高温度低于树脂热分解温度 。／