气体辅助技术介绍

1. 气体辅助注塑成型技术简介

气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术，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。根据熔体注射量的不同，又分为短射和满射两种方式，在短射方式中，气体首先推动熔体充满型腔，然后保压；在满射方式中，气体只起保压作用。

气体辅助注塑技术的优点主要有：

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。

气体辅助注塑成型技术与普通注塑成型工艺相比，有着无可比拟的优势，被誉为注塑成型工艺的一次革命，在家电、汽车、家具、日常用品等几乎所有塑料制件领域得到广泛应用。在家电领域，电视机壳特别是大屏幕彩电前壳是最早也是最广泛采用气辅注塑成型技术的制品之一。

3．气辅制品和模具设计基本原则

（1）设计时先考虑哪些壁厚处需要掏空，哪些表面的缩痕需要消除，再考虑如何连接这些部位成为气道。

（2）大的结构件：全面打薄，局部加厚为气道。

（3）气道应依循主要的料流方向均衡地配置到整个模腔上，同时应避免闭路式气道。（4）气道的截面形状应接近圆形以使气体流动顺畅；气道的截面大小要合适，气道太小可能引起气体渗透，气道太大则会引起熔接痕或者气穴。

（5）气道应延伸到最后充填区域（一般在非外观面上），但不需延伸到型腔边缘。（6）主气道应尽量简单，分支气道长度尽量相等，支气道末端可逐步缩小，以阻止气体加速。

（7）气道能直则不弯（弯越少越好），气道转角处应采用较大的圆角半径。

（8）对于多腔模具，每个型腔都需由独立的气嘴供气。

（9）若有可能，不让气体的推进有第二种选择。

（10）气体应局限于气道内，并穿透到气道的末端。

（11）精确的型腔尺寸非常重要。

（12）制品各部分匀称的冷却非常重要。

（13）采用浇口进气时，流动的平衡性对均匀的气体穿透非常重要。

（14）准确的熔胶注射量非常重要，每次注射量误差不应超过0.5%。

（15）在最后充填处设置溢料井，可促进气体穿透，增加气道掏空率，消除迟滞痕，稳定制品品质。而在型腔和溢料井之间加设阀浇口，可确保最后充填发生在溢料井内。（16）气嘴进气时，小浇口可防止气体倒流入浇道。

（17）进浇口可置于薄壁处，并且和进气口保持30mm以上的距离，以避免气体渗透和倒流。

（18）气嘴应置于厚壁处，并位于离最后充填处最远的地方。

（19）气嘴出气口方向应尽量和料流方向一致。

（20）保持熔胶流动前沿以均衡速度推进，同时避免形成V字型熔胶流动前沿。（21）采用缺料注射时，进气前未充填的型腔体积以不超过气道总体积的一半为准。（22）采用满料注射时，应参照塑料的压力、比容和温度关系图，使气道总体积的一半约等于型腔内塑料的体积收缩量。

4．气道截面形状及尺寸参数

气辅模具中气道截面形式主要有拐角处、筋根部和气道连接段三种，如表1所示。

表1 气道截面形式及参数说明

气道截面形式尺寸参数说明

L=（1~2）t2H=（1~2）t1R=（1~2）tr =（0.2~0.5）tt =（t1+t2）/2t1、t2≤4 用于制件拐角处，根据制件结构具体选取截面形式，根据制件大小确定尺寸参数，制件大者取上限，制件小者取下限。

B=（2~4）t1h=（0.5~0.7）BR=（0.5~0.7）Br =（0.2~0.5）t1H=（5~10）t1t2=（0.5~1）t1t1≤4 用于制件加强筋根部，根据制件结构具体选取截面形式，根据制件大小确定尺寸参数，制件大者取上限，制件小者取下限。

B=（2~4）tH=（0.5~0.7）BR=（0.5~0.7）Br =（0.2~0.5）t1t1≤4 用于制件中气道的连接，截面形式和尺寸参数应与所连接的气道相一致。

5．进气方式的确定原则

气辅注塑成型的进气方式可分为喷嘴进气和模具进气两种，采用喷嘴进气需改造注塑机的喷嘴，使其既有熔体通路也有气体通路，在熔体注射结束后切换到气体通路实现气体注射；采用模具进气不需改造注塑机的喷嘴，但需在模具中开设气体通路并加设专门的进气元件（气针），在气体压力控制下工作，引导气体进入模具型腔。

进气方式的选用要视制品的具体情况而定，采用喷嘴进气方式，塑料与气体通过同一流道并且流动填充方向一致，其原理与传统注塑几乎没有区别，而采用模具气针进气方式，会有气体的流动方向与塑料流动方向相反的情况，因此，在电视机前壳中使用喷嘴进气方式更为合理。模具气针进气方式一般用于热流道模具或制件需要加强部位离浇口比较远的情况，如电视机后壳模具及一些流长较大的长条形制品。

6．模具进气元件的典型结构

模具进气元件一般为气针，由针体和针阀组成，其装配关系和推荐尺寸见下页所示。由于气针在注射过程中容易被堵塞，为了便于拆卸清洗，气针一般都由模具正面装入。7．气辅成型常见问题及对策

常见的气体辅助注塑制品缺陷包括表面凹陷、流痕、银纹、亮痕、迟滞痕，气体进入薄壁（手指效应），制品爆裂，困气，气体填充不均，气体吹破流动前锋，因气体注入时引起熔体流动前沿流动缓慢而造成制品表面不光滑、漏气、无法进气或无法排气等等。由于影响气体辅助注塑成型的因素比一般注塑成型显著增多，因此必须针对各种缺陷具体分析其产生原因并找出相应的解决方法，才能确保气辅注塑成型技术的成功应用。表

2为气辅注塑制品常见缺陷及消除措施，表3为气辅注塑制品常见表面缺陷原因分析及消除措施，可以作为诊断气辅制品缺陷的参考。

表2 气辅注塑制品常见缺陷及消除措施

制品缺陷消除措施注塑不充分气体贯穿无腔室或腔室太小缩凹制品肿胀制品成型不充分腔室错位腔室不对称脱模后产品爆裂切换痕迹表面缺陷光泽不同内部发泡制品翘曲脱模困难重量不稳定气体通道壁太薄手指效应气体进入螺杆筒

预填充程度提高O O O O

降低O O O

注射速度加快O O O O

减慢O O O O O

熔体温度提高O O O O O O

降低O O O O O O O

熔体保压压力提高O O

降低

熔体保压时间延长O O

缩短

注嘴温度提高O O O

降低O

背压提高O O O O

降低

气体压力提高O O O O O O O O

降低O O O O O O O O

气体延迟时间延长O O O O O

缩短O O O O O O

气体保压时间延长O O O O O O

缩短O O O O O

气体压力清除时间延长O O O

缩短O O O O O

气体压力曲线设定O O O O O O O O O O

模具温度提高O O O O

降低O O O O

模具排气改进O O O O

塑料流动性提高O O O

降低O O O O

塑料干燥烘干? O O

浇口直径加大O O O O O O O O O

减小O

浇口位置改进O O O O O O O O O

浇道尺寸加大O O O O O O O

减小

壁厚加大

减小O O

气道尺寸加大O O O O O O O O

减小O