气辅注塑成型

冷却气体形成的过程是：常温气体通过一个腔室，在其 中被液氮冷却。 这种冷却气体辅助成型技术的主要优势在于： •当冷却气体穿透熔体时，在模腔内会产生塞流效应，塞流 产生的残余壁厚比传统气体辅助成型要小； •冷却气体也防止了制件内部起泡，并能产生较光滑的内表 面。
实现冷却气体气辅成型技术的设 备，主要是在传统气辅成型的注气系 统中增加一个液氮热交换器，其安装 在和气体注射系统平行的位置，但要 尽可能地靠近气体注嘴。这样，来自 压力生成系统的气体进入液氮热交换 器后，气体温度立即被降低至预先设 定的低温(根据具体的工艺要求而定)， 然后冷却气体通过气体喷嘴进入模腔。 冷却不会改变气体压力。
液体氮气热交换器
气辅共注成型技术
聚合物共注成型技术，即是同时或者先后向模腔内注入 不同的聚合物熔体，形成多层结构的一种成型技术。而气辅 共注成型技术，是将聚合物共注成型技术与气辅技术相结合 而得到的一种新工艺。与共注成型工艺相比多了一个注气过 程；相对气辅成型而言，则多了一个多层结构的形成过程。
气辅共注成型的过程主要包括3个阶段： (1)共注射阶段 此阶段与一般共注成型工艺类似，只是在形成表／内 层结构后，当表层和内层所注入的材料总量占型腔总体积 一定比例时，即停止注射熔体，此过程可谓气辅过程的 “欠料注射”，只是注入两种以上的熔体。这个阶段与共 注和气辅技术都不同； (2)气辅注射阶段 气体对内层熔体进行穿透；随气体的推进，被气体 “排挤”的内层熔体又带动表层熔体向前流动； (3)保压冷却，释压脱模，获得制品 为了实现聚合物的气辅共注成型，必须对原有共注成 型设备进行改造，即在共注成型设备的基础上增加一套气 辅系。
外部气体辅助成型技术
外部气体(辅助)注塑(External gas moulding；EGM)是与 传统的内部气体注塑不同的一种气体辅助注塑方法。 其不同之处在于不是像传统方法那样将气体注入塑料内 以形成中空的部位或管道；而是将气体通过气嘴注入与塑料 相邻的模腔表面局部密封位置中，故称之为“外气注塑”。 从工艺的角度来看，(内部)气体辅助注塑将注射过程中 保压阶段的作用降低至最小，或者可以说是取消了保压过程， 因为保压的作用已由气体注射完成了。外气注塑提供的是一 种对塑料在模具内冷却时施加压力的方法，它并不是在塑料 内部完全密闭的管道中对塑料加压，而是将压力施加于制件 的外表面上。
气体辅助注塑成型
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注塑成型原理
注塑机利用塑胶加热到一定温度后，能熔融成液体的性质， 把熔融液体用高压注射到密闭的模腔內，经过冷却定型，开 模后顶出得到所需的塑体产品。
注塑成型新技术的发展动向
气辅注塑成型技术 多组分注塑成型技术 粉末注塑成型技术 微孔发泡注塑成型 微注塑成型技术
气辅技术的适用材料
大部分热塑性塑料(增强或不增强的)可以使用气体辅助注射 成型技术, 在某种情况下也可用于热固性塑料, 如下表 所示。
适用于气体辅助注塑成型的材料
为控制气道的形成和避免气体“吹破”, 塑料应有一定的熔体强度, 像聚 氨脂等非常柔软的塑料就不适用。PA 和PBT 类型的易结晶塑料尤其适 用于气辅注塑。气辅注塑最常用的塑料是PA6、PA66 及PP(通常是玻璃 纤维增强的)。
2. 可以更大程度地穿透，从而降低壁厚，缩短冷却时间；
3. PEP气辅成型技术不是利用阀来控制进入次级模腔的熔体溢 流量(PEP工艺在开阀之前就引入了气体)，而是通过控制气 体注射的时间来达到控制溢流量的目的。
冷却气体气辅技术
在气辅成型过程中，尽管气体辅助成型降低了塑件的壁 厚，但在工艺过程中，冷却阶段在成型周期中所占比例最大。 当气体(氮气)将塑件穿透时，其冷却作用是非常小的。如果 制品在脱模时冷却不够充分，则内部残余热量会形成表面再 结晶，从而导致制品质量降低或者变形，严重的时候制品内 部会出现气泡。 为避免以上情况的发生，可以采取延长模具冷却时间或 使用次级冷却装置的措施，但会增加成本。冷却气体辅助成 型技术便是针对以上的问题而出现的一种新的气辅成型方法。 在冷却气体辅助成型工艺中，气体通常被冷却至-20℃～ 80℃。
( 1) 管状和棒状零件, 如门把手、吊环、吊钩、扶手、导轨、衣架等。这 是因为管状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, 消除表面成型缺陷。节省材料和缩短成型周期。 ( 2) 大型平板类零件, 如桌面、车门板、仪表盘等。利用加强筋作为气体 穿透的气道, 消除了加强筋和零件内部残余应力带来的翘曲变形、熔体 堆积处塌陷等表面缺陷, 增加了强度/ 刚度对质量的比值, 同时可因大幅 度降低锁模力而降低注射机的吨位要求。 ( 3) 形状复杂、薄厚不均、采用传统注射技术会产生缩痕和污点等缺陷 的复杂零件, 如汽车车身、保险杠、家电外壳等。复杂件可看作是棒状 件板类件的有机组合。
振动气体辅助注射成型设备示意图
振动的气体在辅助注射成型中主要有3种作用：
(1)在熔体内部引入振动的气体，推动熔体充满整个模腔。 振动的气体可以使熔体黏弹性减小，填充时有更好的流动 和取向；
(2)在注射熔体前沿(即模腔中)引入振动的气体，这样可以改
进熔体填充过程机理，消除缩痕以及其他由于流动性不好 而造成的缺陷隐患；
气辅注塑成型技术
气体辅助注塑成型技术(Gas—assisted InjectionMolding Technology)是自往复式螺杆注射机问世以来，注塑成型技 术最重要的发展之一。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，消除制品 表面缩痕，减少用料，显示传统注塑成型无法比拟的优越性。 一般气体辅助注塑成型的过程是：先向模具型腔中注入经过 准确计量的塑料熔体，再直接注入压缩气体；气体在塑料熔 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，作为动力推动塑料熔体充满模具型腔并对塑料熔 体进行保压，待制品冷却凝固后再开模顶出。
外部气体辅助成型技术的工艺原理：
当塑料熔融料由喷嘴注射并流经气体注入位置时，气体随即 注入(但是，这与反向压力注塑不同，在反向压力注塑工艺 中，模腔在注入塑料前就已加压)。外气注塑要达到预定的 效果，就必须控制注入模内的气体，对压力阶段和压力增加 的速率要求有极为准确的控制。
外部气体辅助成型技术的特点：
(1)能对端点加压； (2)预防凹痕； (3)代替机械保压； (4)减低锁模力； (5)无须采用较厚部份； (6)减少应力变形：外气注塑可以减少塑料内部用以补偿体 积收缩的运动，使物料承受的模塑应力减少，减少塑件成型 后变形的机会； (7)减少模塑件重量和周期时间； (8)扩大设计的范围：由于可以对肋条和辐板加压，使得这 些设计更易加入，提高了模塑件的坚固度，也扩大了设计的 范围； (9)使质量控制更加容易：对表面加压，使表面的任何变形 都可以见到 而在有需要时还可作质量控制。
气体辅助注塑工艺原理
气辅注塑成型技术
气辅注塑成型技术
近年来，气体辅助注塑成型技术发展迅速，出现了 一些创新性技术，如：
•多腔控制气辅成型技术 •冷却气体气辅技术 •气辅共注成型技术
•外部气辅注塑技术
•振动气辅技术
多腔控制气辅成型技术(PEP气辅技术)
传统气体辅助方法，应用于多腔模具中是比较困难的，特别 是在各个模腔尺寸不同的时候，其原因在于要控制输送至每个 模腔的熔体量存在困难，且难于控制气体流道或塑件内部中空 区的截面面积。 为解决这些问题，英国Cinpres气体注射(CGI)有限公司开 发出新型塑料驱除工艺(PEP)。它利用了由气体本身所形成的 模压和专用的切断阀，能够多次准确控制每个模腔内的材料更 换。
振动气辅技术
一般的气体辅助注射成型属于非动态成型工艺。而振动气体 辅助注射成型工艺最大的改进地方便是引入一定振频振幅的振 动波，使常规气体辅助注射成型时注入的“稳态气体”，变为 具有一定振动强度的“动态气体”，从而利用气体作为媒介将 振动力场引入到气辅注射成型的充模、保压和冷却过程中，使 其成为动态的成型工艺。
二、气辅成型技术的缺点
需要增加供气装置和进气喷嘴, 增加了设备投资; 对注塑机的注射量和注射压力的精度要求有所提高;
制品的注入气体的表面与未注入气体的表面会产生不
同的光泽; 制品质量对模壁温度、保压时间等工艺参数更加敏。
气辅技术的主要应用
气辅技术可应用于各种塑料制品上, 如电视机或音箱外壳、 汽车塑料制品、家具、浴室、厨具、家庭电器和日常用品 各类型塑胶盒和玩具等等, 主要体现为以下几大类:
多腔控制气辅成型的工艺过程如下图所示：
(a)注嘴阀打开，PEP阀关闭，熔体进入并充满模腔；
(b)注嘴阀闭合，注气开始；
(c)气体穿透熔体形成中空，PEP阀打开，熔体进入次级模腔； (d)料筒进料开始下次循环。
多腔控制气辅成型的特点：
1. 不需严格控制短注量，这样可以消除滞留痕迹，模具表面质 量也会更好；
(3)在模腔周围设计的特殊空气流道内引入振动的气体，从
模壁外部振动熔体，有利于改善其黏弹性能，平衡复合模 腔内熔体的流动。
气辅成型技术的优缺点
一、气辅成型技术的优点
所需注射压力小； 制品翘曲变形小； 可消除缩痕, 提高表面质量； 可用于成型壁厚差异较大的制品； 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。 对一般制品可通过气体的穿透减轻重量, 缩短成型周。