氮气辅助成型技术讲义全
经典氮气辅助成型技术讲义.ppt
輸出控制壓力
Output Control Pressure (bar/psi)
氣輔控制迴路
Gas Control Circuit
GCU-1 7/100~350/5000
1
GCU-2 7/100~350/5000
2
GCU-3 7/100~350/5000
3
GCU-4 7/100~350/5000
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進氣位置 (一) 由射嘴進氣
資料來源: 〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GEPLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
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• 須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴
• 所有氣道須和料頭 連 接，氣道設計易 受限制
氣輔控制在射出成型的應用
Gas-Assistant Control in the Application
of Injection Mold Process
報 告 人：林 進 生 J a s o n L i n
資 料 來 源:富 益 成 科 技 有 限 公 司
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注塑新工艺、新技术介绍
注塑新工艺、新技术介绍1．氮气辅助注塑氮气辅助注塑系统，这种先进的系统和技术，是把氮气经由分段压力控制系统直接注射入模腔内的塑化塑料裹，使塑件内部膨胀而造成中空，但仍然保持产品表面的外形完整无缺。
应用氮气辅助注塑技术，有以下优点：1）节省塑胶原料，节省率可高达30%以上。
2）缩短产品生产周期时间。
3）降低注塑机的锁模压力，可高达30%以上。
4）提高注塑机的工作寿命。
5）降低模腔内的压力，使模具的损耗减少和提高模具的工作寿命。
6）对某些塑胶产品，模具可采用铝质金属材料。
7）降低产品的内应力、产品翘曲问题，提高塑件的密度。
8）解决和消除产品表面缩水问题。
9）简化产品繁琐的设计。
10）降低注塑机的耗电量。
11）降低注塑机和开发模具的投资成本。
12）降低生产成本。
氮气辅助注塑技术，可应用于各种塑胶产品上，如电视机或音响外壳、汽车塑料产品、家私、浴室、橱具、家庭电器和日常用品、各类型塑胶盒和玩具等等。
氮气辅助注塑技术在注塑行业中必定被受广泛应用。
材料选择：基本上所有用于注塑的热塑性塑料（加强或不加强），及一般工程塑料皆适用于气体辅助注塑。
电脑辅助模拟分析1）防止困气和保证气体充填平均。
2）防止气体冲破成品表面。
3）因气体是有挤压特性，并在保压阶段时起了一定重要作用，因此，借助电脑辅助模拟分析，能保证塑料分布和模具充填作更准确的预测。
注塑机系统设备要求基本上，氮气辅助注塑系统可配合全球不同牌子的注塑机，只要是这些注塑机是配备有：1）弹弓射咀（不一定使用），防止高压氮气进入注塑机炮筒。
2）注塑机的螺杆行程配备电子尺行程开关，以触发信号给气辅控制系统，从而把高压氮气注射进模腔内。
2．注塑过程计算机辅助工程分析技术（CAE）、Moldflow软件简介：CAE技术是包含了数值计算技术、计算机图形学、工程分析与仿真学、数据库等的综合性软件系统。
其理论基础是高聚物的流动变学和传热学。
帮助我们进行诊断，以解决工程上现有或潜在的问题；当材料、设计或条件改变时，可以帮助我们了解这些改变对制品质量和生产效率的影响；在产品开发、模具设计、制模、试模、注塑的各个环节进行CAE分析，减少失误和时间浪费、提高成功率、增强企业的竞争力。
气体辅助注塑成型技术
气体辅助注塑成型技术第一章: 气体辅助注塑成型简介1、气体辅助注塑成型的发明及发展概述: 多年来，人们一直在研究中空塑料制品的成型加工技术及对塑料产品的质量改善作出研究。
1944年，Opavsky将气体或液体通过注射器注入到树脂中以达到改善产品质量为目的，但未获成功，这是最早的气辅概念研究。
我们今天所知道的气体辅助注塑成型技术是从20世纪70年代中期发展起来的，德国人Ernst Friederich是第一个发明气体辅助注塑成型工艺的人（1975年）（他的原理是将已加压的气体通过喷嘴注射到熔融物料当中，使熔融物料与模具内壁表面充分接触）。
由于当时的技术存在相当的局限性，并没有得到一定的重视。
直到80年代中期，该项技术才开始得到真正的发展及运用。
后来在欧洲出现了包括: Cinpress, Battenfeld, Ferromatik, Stork, Engel 及Johnson Controls 一批设备生产商，并在不断地改良这种技术。
到了90年代后期，气体辅助注塑成型技术得到飞速的发展及运用。
2、气体辅助注塑成型制品的两个主要类型：●封闭式气道(SINGEL GAS CHANNEL) ●开放式气道(GAS CHANNEL) 封闭式气道制品主要由一个厚壁截面和气体穿行的通道组成，如门把手、扶手、管状把手等都属于这种结构。
因为气体的扩散有一条设定好的路线(即胶料较厚，温度较高，流动性较好的部分，亦即是气体流动的方向)，制品能达到最佳的节省材料的目的，而且由于制品中空结构使刚性加强而不用增加质量。
开放式气道制品主要是薄壁制品(壁厚不能少于2MM)，类似于传统的加强筋结构制品。
气体会从较厚的加强筋向前扩散(及气体流动的方向:胶料相对较厚的部分，形成气道GAS CHANNEL)，但气体可能会穿透制品的薄壁部分（有时会出现指形扩散:指纹效应FINGERING），即高压气体往较厚胶料或密度较低的部分渗入。
3、气体辅助注塑成型方法的优点：●制品残余应力降低●翘曲变形较小●减少/消除缩痕●简化模具设计●制品综合性能提高●缩短成型周期●合模力吨位要求降低●射胶压力降低4、气体辅助注塑成型适用材料： ABS、ABS/PC、HIPS、PA、PBT、PC、PS、PVC、PET、PP、PPE等第二章: 气体辅助注塑成型的方法及原理 1、气体辅助注塑成型的原理：通过管道与模具连接，把高压气体（氮气）注入到模腔的塑料熔体中，形成局部的中空，加速产品冷却成型。
单元2-03气体辅助成型工艺及模具.
二、气辅成型的工艺过程
3.熔体回流法气辅成型
二、气辅成型的工艺过程
4.型芯活动法气辅成型
三、气辅成型的设备配置
注射机：对注射量和注射压力的控制精度 要高
气辅装置：标准氮气发生器、控制单元、 氮气回收装置。
进气喷嘴
四、气辅成型的技术特点
可消除塑件缩痕，提高表面质量 塑件翘曲变形小 所需锁模力小 可减轻塑件的重量 所需冷却时间少 塑件易成型
六、气体辅助注射成型模具设计要点
2．浇注系统 气体辅助注射成型推荐采用点浇口，普通流道和热流道均可，热流道宜采 用针阀式喷嘴。 3．模具温度 气体辅助注射成型模具温度控制的原则是，气道部位应保证气体推动熔体 顺利充模，它的冷却状态与延时充气阶段有-密切关系，要考虑在延时充气 的时间里形成必要的冷凝层厚度。而非气道部位，应较快冷却，以防气体乱 窜。为此，模具的气道部位温度一般比非气道高。 4．脱模机构 气体辅助注射成型推出元件(推杆)着力点应在加强肋或其它厚实处。
五、气辅成型的应用
把手、手柄类零件
熔体射入型腔充填到型腔体积的60～70%时，停止注射熔体，开 始注入气体，直至保压冷却定型。
五、气辅成型的应用
大平面的薄壁、偏壁零件
熔体充填到型腔体积的90～98%时，开始进气，由气体填充因 熔体体积收缩而产生的空间, 大大降低制品翘曲变形。
六、气体辅助注射成型模具设计要点
气体辅助注射成型模具的基本结构与普通注射模相同，但注气系统(气 道和气体喷嘴)、模具温度调节、浇注系统、脱模机构设置等方面与普通注 射模是有区别的。热固性塑料在注塑过程中温度和粘度的变化
1．气道设计 为了达到气体辅助注射成型的目的，气道布置、气道结构尺寸及气体 注入的位置是关键。 气道一般设于塑料制品加强肋、交角等厚实部位，在整个型腔中，气道 要均衡布置，大小适中，截面形状、转角处等应有利于氮气推动熔体顺利 流动，保证氮气按预定的路线充模，并尽可能延伸到靠近型腔最后充填的 区域，以获得中心空而外形完整的塑料制品，防止气体乱窜、形成回路或 无法收回氮气。为此，必须正确设计气道部位的截面形状和尺寸。
气体辅助成型技术
三.進氣嘴
1.根據進氣位置的不同可分為兩類: (1) 一類是特殊結構的注塑機噴嘴,氣體與熔體都通過
這個噴嘴進行注射. (2) 另一類是有獨特氣體通道的專用氣嘴.
2.進氣嘴結構
進氣嘴結構可分為彈簧復位型和間隙出氣型兩類.
5. 技術關鍵
1. 模具及制品設計
* 氣體入口位置及氣道設計是氣輔注射成型模具和制品設計的關鍵. 入口位置設計時應注意:入口位置應盡可能靠近澆口部位,不能形成 氣體環流狀態;注氣口注入氣體流動方向應與樹脂流動方向一致.
(2) 轉換時間 當注射結束時,合理選擇氣體的轉換時間,可以避免流動前沿停止流 動和在制件表面出現可見的滯留痕或形不成氣道.因為注入氣體過 早,熔體外表無充分冷卻,氣體易穿破熔體;過晚,熔體冷卻,氣體不 能形成氣道或在制件表面形成滯流痕.
(3) 氣體壓力 注氣開始時較高的壓力和以后稍低的壓力為氣體通道成型和定型所需.
1.壓力生成設備. 它必須保證注氣系統可得到高壓氣體.一般使用氮氣,氮氣提供方式 有三種:瓶裝氮氣,液體氮氣和氮氣發生器.氣體壓力一般為5~32MPa, 最高可達100MPa.
2.氣體注射控制單元 新工藝參數:氣體起射時間,氣體注射延遲時間,氣體注射壓力或流 量,氣體射入時間. 其中氣體起射時間由螺杆位置觸發. 所有工藝參數中,氣體充填,保壓過程中氣體壓力控制的精度對產品 質量的影響最大.
* 連續壓力產生法 利用專門壓縮裝置來產生高壓氣體,包括壓縮機和儲壓罐,壓縮機的運 轉保證了儲壓罐的壓力恆定,壓力一般為30MPa .
優點: 1. 壓力分布可以用壓力控制裝置來自由選擇. 2. 具有不同壓力需求的幾個註射點或幾台氣體輔助注 射成型機可用同一套注氣系統.
二.注氣系統
注氣系統包括壓力生成設備用氣體注射控制單元.
气体辅助注塑工艺简介
气体辅助注塑工艺简介1.气体辅助注塑目前所指的气体辅助注塑：是指将氮气注射入产品内，使产品内部形成中空。
模具打开前，控制器会将塑胶工件内的氮气释放回大气中。
2.气辅注塑成形工艺的优势1)低射胶、低锁模力；2)压力分布均匀、收缩均匀、残余应力低、不易翘曲，尺寸稳定；3)消除凹陷，型面再现性高；4)省塑料，可用强度及价格更低的塑料；5)可用强度和价格更低的模具金属；6)厚薄件一体成型，减少模具及装配线数目；7)可用较厚的筋，角板等补强件，提高制品刚性，使得制件公称厚度得以变薄。
8)增强设计自由度。
3.气辅射胶控制工艺1)短射工艺，即胶料未完全充满型腔时，继之以氮气注射；2)满射工艺，塑胶熔体充满型腔之后，停止注射，继之以氮气注射。
短射工艺的特点：在气辅注塑中，塑胶注射取决于胶件形状及胶料性能，在以下条件才可进行短射。
1)胶件必须有独立完整的气体通道，即气流在穿透胶件时，无分支气道可走。
2)气体通道中多余胶料有足够的溢流空间。
3)胶料流动性优良，粘度不可太低，尽量避免使用含破坏高分子键的填充物的胶料。
4)胶料导热度较低，有可较长时间保持熔融状态的能力。
满射工艺特点：胶件射胶完成，通过气体代替啤机，防止胶件收缩。
其优点在于，啤机保压是以射胶量及压力来防止胶件收缩，气辅保压，则以气体穿透塑胶收缩后的空间，防止胶件表层埸陷。
4.气辅压力分析：现我们看以下气辅压力与啤机压力的对比：1)气辅压力a)低气压800psi=56.34kg/cm2b)中气压1500psi=105.63 kg/cm2c)高气压2500psi=176.06kg/cm22)啤机压力a)100 TON注塑最大压力188Mpa=1917 kg/cm2b)280 TON注塑最大压力150Mpa=1530 kg/cm2c)650TON注塑最大压力153Mpa=1560 kg/cm2从以上压力对比可知，氮气压力只相当于普通啤机注塑压力的十分之一，甚至更少。
氮气辅助成型技术讲义PPT课件
GCU-1 7/100~350/5000
1
GCU-2 7/100~350/5000
2
GCU-3 7/100~350/5000
3
GCU-4 7/100~350/5000
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進氣位置 (一) 由射嘴進氣
資料來源: 〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GEPLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
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氣輔成型控制器比較一覽表
機械製造商 軟體系統環境 成型控制類別 氣體迴路控制閥
控制迴路 易受高壓氮氣源壓力變動的影響
控制邏輯
緩增壓或緩降壓 提供與射出機電阻尺連線 快拆式迴路模組的設計
迴路模組擴充的功能 清除氣針功能 人機介面操作性 成品良率 穩定性
即時成型壓力/時間曲線顯示
Battenfeld (德國) 英文介面 壓力控制
快速電磁閥 半閉型 是 無
無 無 有 有 無 困難 差 差 無
Gas Injecition (英國) 英文介面 壓力控制 快速電磁閥 半閉型 是 無
無 有 無 無 無 困難 差 差 無
Bauer (德國) 英文介面 壓力控制 比例閥 全閉型 不一定 固定型PID
有 無 無 無 有 普通 普通 普通 有
• 須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴
• 所有氣道須和料頭 連 接，氣道設計易 受限制
• 不適用於熱澆道 • 模具修改較容易
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進氣位置 (二) 由流(澆)道系統進氣
• 可減少水口料 • 氣道須和流道/澆口
連接 • 不適用於熱澆道 • 仍須切斷式噴嘴，防 止氣體逆流
氮气成型技术
氮气成型技术
氮气成型技术是一种基于氮气作为膜层气体的靶材薄膜制备技术。
该
技术的主要特点是：利用高能量的离子束轰击金属膜基底上的靶材，使靶
材表面活性和电子云密度增加，同时在氮气气氛下对靶材进行沉积，形成
氮气成分的复合膜。
氮气成型技术具有高反应速率、良好的膜质量、低气压、高密度和透
明性等优点，适用于制备具有特殊功能的氮气膜，例如：防眩光膜、抗紫
外线膜、隔热膜等。
该技术还可以用于镀涂复材、涂料、光学材料等领域。
在实际应用中，氮气成型技术的工艺条件和参数需要经过严格的控制
和调整，以保证制备的膜层质量和性能。
同时，该技术的设备成本较高，
需要对设备进行精确的维护和保养，以延长设备寿命并提高生产效率。
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：
气辅成型
气辅注塑成型概述气体辅助注塑成型具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于加工壁厚差异较大的制品等优点,与传统的注射成型工艺相比，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。
气辅注塑成型原理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力，将射出品的收缩或翘曲问题降至最低。
何谓「气体辅助射出成型」?「气体辅助射出成型」是在射出成型过程中将氮气射入模穴内，并以氮气进行保压工程，因而使成品掏空减重，防止成品收缩凹陷并降低成型所需压力，因此又称为「氮气中空射出成型」或「低压中空射出成型」，简称气辅。
气辅注塑成型有下列优点：1、减少内部的残留应力，从而减弱甚至完全消除翘曲变形状况，同时增加其机械强度和刚性；2、成品肉厚部分的中央是中空的，可以减少原料,减少资源的浪费3、缩短成型周期的同时也减少或消除加强筋造成的表面收缩凹陷现象；4、降低制品的收缩不均匀性，提高制品的精密度；5、大量减少锁模力，可以用小吨位的注塑机替代大吨位的注塑机；6、利用气道来形成加强结构，提高成品的强度；7、减少进料射入点；8、改变传统成品设计观念，能使用一体化设计来减少附属的零组件。
气体辅助注塑成型的优点低的注射压力使残余应力降低，从而使翘曲变形降到最低；低的注射压力使合模力要求降低，可以使用小吨位的机台；低的残余应力同样提高了制品的尺寸公差和稳定性；低的注射压力可以减少或消除制品飞边的出现；成品肉厚部分是中空的，从而减少塑料，最多可达40％；与实心制品相比成型周期缩短，还不到发泡成型的一半；气体辅助注塑成型使结构完整性和设计自由度大幅提高；对一些壁厚差异较大的制品通过气辅技术可以一次成型；降低了模腔内的压力，使模具的损耗减少，提高其工作寿命；减少射入点，气道可以取代热流道系统从而使模具成本降低；沿筋板和凸起根部的气体通道增加了刚度，不必考虑缩痕问题；极好的表面光洁度，不用担心会像发泡成型所带来的漩纹现象。
气辅注塑专业知识课件
– 因为降低了壁厚,所以降低了零件成品旳总重量. – 因为壁厚较小,所以缩短了冷却时间和循环时间. – 因为降低了锁模力和注塑保压压力,能源消耗成本降低. – 因为零件旳集成化,从而降低了装配成本.
• 降低投资成本
– 因为注射压力较低,所以能够降低注塑机旳锁模压力,可使用吨位较小旳注塑 机.辅注塑原理简介 • 二、气辅注塑应用范围 • 三、气辅注塑优点 • 四、气辅注塑模具设计注意事项 • 五、气辅注塑设备简介
一、气辅注塑原理简介
• 原理：气体辅助注塑系统，这个先进旳系统和技术，是把惰性气体（一般
用氮气）经由分段压力控制系统直接注射入模腔内旳塑化塑料里，使塑件 内部膨胀而造成中空，但依然保持产品表面旳外形完整无缺。
同老式注射成型工艺相比.应用气体辅助注塑技术，有下列优点：
• 自由设计
– 综合功能较为复杂旳塑胶零件能够整装为单一旳组件. – 能够在同一零件上结合厚壁和薄壁部分. – 使用空心旳"加强筋"部分能够提升其强度.
• 提升零件质量
– 因为减小了微收缩,所以扭曲和变形就降低了. – 消除缩痕. – 因为注射点旳数量降低,所以波纹和熔接线也相应降低.
– 因为注射压力较低,从而降低模式具制造成本.
– 因为注射压力较低使模具旳损耗降低,从而降低了维修成本.
四、气辅注塑模具简介
• 气体辅助注塑模具与一般旳塑胶模在构造上没太多差
别，就只是增长了一种气针，但设计气辅模具旳几种
基本要点需尤其注意
1.首先考虑哪些壁厚处需要注气掏空，然后再决定怎样用气道将它们连接 起来
• 氣輔注塑成型可被認爲是中空吹塑成型旳變型，其過程是先向模具腔中注
入經過準確計量旳占模腔一定百分比旳塑膠熔體，這一過程稱爲“欠料注 塑”，再直接往熔融塑膠中注入一定體積和壓力旳高壓氮氣，氣體在塑膠 熔體旳包圍下沿著阻力最小旳方向擴散前進。由於靠模壁部分旳塑膠溫度 低，表面粘度高，而製作較厚部分中心塑膠熔體旳溫度高，粘度低，所以 氣體轻易對中心塑膠熔體進行穿透和排空，在製件旳厚部形成中空氣道， 而被氣體所排空旳熔融塑膠又被氣體壓力推向模具末端直至充滿模具型腔， 在冷卻階段壓縮氣體對塑膠熔體進行保壓補縮。待製品冷卻凝固後再卸氣， 然後開模頂出。
气辅技术演示文稿2
系统控制：全电脑闭环控制；系统启动停止压力采用界面数码设定，精度等级1Bar； 监测系统：在线电脑检测系统压力、运行时间并数码显示，同时保留压力仪表在线显示；
报警系统：时时检测各缸膜片状态，破裂时智能报警并停机；
操作系统：全中文菜单，液晶显示屏，具备密码保护； 压缩空气产生：德国ROTORCOMP螺杆式压缩； 压缩空气处理：高效蓄能冷冻干燥＋进口高效精密过滤器3级串联
（6）空气出口压力 9 Bar；
（7）系统主管路及接头均为全不锈钢材质； 系统加载空压机油温报警保护装置、电机过载报警保护装置、空压机超温报警 保护装置、空压机自动排水及报警装置、冷冻干燥机冷媒温度及报警装置、冷冻干 燥机预先热交换装置、冷冻干燥机自动排水及报警装置等多种保护措施，严密保障
压缩空气品质。
9
(2)低压氮气发生器简介
在气辅工艺生产中，氮气的纯度直接关系到气辅产品的质量，如果氮气纯度过低，含氧 量过高，将会造成产品氧化从而影响其表面质量及其性能，对于贵公司所使用的ABS、 PC/ABS、PC等主要原料，我公司推荐的纯度为99.5%的低压氮气系统是完全可以满足贵公司 生产要求的。
（1）进口分子筛、进口电磁阀；
螺杆式空气压缩※高效处理 自动产生氮气※无需其他设备 隔膜式高压压缩方式 无污染增压※品质保证 分子筛变压吸附氮气分离 全电脑控制※液晶显示
全中文菜单※密码保护
380V； 1000kg；
全自动运行※自动卸荷
水冷却系统1000L/H
内置36L高压氮气储罐
运行噪声： ＜60dB
系统控制：全电脑闭环控制；系统启动停止压力采用界面数码设定，精度等级1Bar； 监测系统：在线电脑检测系统压力、运行时间并数码显示，同时保留压力仪表在线显示；
氮气辅助中空注塑技术
氮气中空注塑氮气辅助中空注塑是一种比较少用的注塑工艺，已发展几十年了，因为比较少用，偏门，所以很多注塑同行的伙伴对它并不认识，觉得它很新奇，很深奥。
其实这门技术经过几十年的发展，已经很普遍了，像修注塑机电路板一样，20年前，很高新，很深奥，现在，很多人懂了，便属于大街技术了。
笔者2000年时在深圳国营家电厂接触了中空注塑，那时的25寸以上的彩电面壳全是氮气中空注塑出来的。
它的工作原理：洁净气源经气体控制器按气体压力，时间，速率把经过高压压缩的氮气配合注塑机参数条件注入模具型腔内熔融塑料当中，使塑件内部膨胀而造成中空，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，它通过置换熔融的塑料而掏空厚壁截面，当填充过程完成以后，由气体继续提供保压压力，解决塑料冷却过程中塑胶收缩的问题，最后得到制品。
氮气辅助中空注塑有那些优点呢：1、减少产品变形，低压注射使内应力降低，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，与实心制品相对比成型周期缩短。
6、提高设计自由，氮气辅助注塑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，沿厚胶位气道增加了刚度，不必考虑缩痕问题。
氮气辅助中空注塑系统由四个部分组成：一．洁净度99.99%的氮气来源部分：1.瓶装液氮气源，这个适合小型，氮气注塑机台少,中空注塑订单少的工厂使用。
瓶装氮气需外购，氮气成本很高，需频繁换气，氮气气源浪费很大，2.氮气制造机组,这设备全自动运作,氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。
气体辅助成型
氣體輔助射出成型技朮氣體輔助射出成型是在射出成型過程中將氮氣射入模穴內，並以氮氣進行保壓，因而使成品掏空減重，防止成品收縮凹陷並降低成型所需壓力，因此又稱為「氮氣中空射出成型」或「低壓中空射出成型」，簡稱氣輔。
氣體輔助成型技朮分內部成型和外部成型內部氣體輔助射出成型主要包含下列步驟：1.將定量塑料注入模具內。
2.氮氣射出：使成品掏空減重，並輔助塑料流動。
3.氮氣保壓：因塑料冷卻收縮，因此氮氣會進行二次滲透（secondary penetration），並防止成品凹陷翹曲。
4.釋放高壓氮氣：將模穴內的氮氣釋放出來。
內部氣體輔助射出成型有哪些優點?1. 對粗厚型成品：a.節省塑料，成品輕量化20~50%。
b.成型週期縮短（冷卻時間縮短）可達20%。
c.減少後加工。
2. 對平板型成品：a.設計多樣化。
b.外觀改良，電鍍效果佳。
c.消除成品厚肋骨的凹陷現象。
d.實現低壓成型、鎖模力降低。
e.成品殘留應力小、降低成品翹曲變形。
f.可用較厚的肋﹐角板等補強件﹐增加成品結構剛性﹐使產品的厚度減少。
g.減少零件數。
應用氣輔成型有無塑料的限制?氣輔成型已成功應用於各種熱塑性塑膠如PP、PE、ABS、PC/ABS、PC、PS、PVC、PPO、PBT、TPU…等塑料，但是熱固性塑膠較不適用，而高含量之填充材塑料則會有表面品質問題要使用氣體輔助射出技術需有下列設備：1.射出成型機2.氣體輔助射出裝置3.氮氣產生機或氮氣瓶4.空氣壓縮機5.必要的成型週邊設備氣體輔助射出成型所牽涉的技術包括模具設計、成品設計、氣針位置的分析設計、氣輔裝置本身的技術、射出成型技術、成型不良的排除、模流分析技術等。
模具設計時需注意﹕氣道盡可能循二或多面交匯處或粗厚處行﹐主氣道以一氣呵成（一氣道）為原則﹔避免閉路式氣道﹔避免氣道相臨太近﹔准確的熔膠射入量非常必要﹔均勻的冷卻非常必要﹔延伸氣道至最后充填處﹐最后充填處應處在非外觀面上﹔當氣道分支時﹐支氣道末端可以階梯式縮小﹐以防氣體加速﹔氣道太小可能引起滲透﹐太大可能引起融合線或氣陷。
气辅成型模具课件
气辅成型模具的优缺点
缺点 成本高：气辅成型模具的制造和维护成本较高，需要较高的投入。
技术要求高：气辅成型技术需要较高的技术支持和经验，操作难度较大。
气辅成型模具的工作原理
气体注射原理
01
气体注射原理是将气体以高压流 的形式注入到塑料熔体中，使其 在塑料制品的成型过程中发挥辅 助作用。
02
气体的注入可以改变塑料熔体的 流动行为，使其在模具中更好地 填充，并在制品内部形成有利于 提高性能的结构。
为确保气体均匀注入模具 内，需对气体压力进行控 制，以保证注气过程中气 体压力的稳定。
密封与安全措施
密封结构设计
为防止气体泄漏，需设计合理的 密封结构，如密封圈、密封槽等。
安全防护措施
为防止模具在注气过程中出现崩 裂等风险，需采取有效的安全防 护措施，如安装压力传感器、安 全阀等。
气辅成型模具的材料选择
高企业核心竞争力。
气辅成型模具的常见问题及解决方案
气体泄漏问题及解决方案
气体泄漏问题
在气辅成型模具使用过程中，可能会 出现气体泄漏的问题，导致模具无法 正常工作。
解决方案
针对气体泄漏问题，需要检查模具的 密封性能，采用高密封性能的材料和 结构，如采用密封圈、O型圈等，同 时定期对模具进行维护和检修。
01
02
03
04
模具设计
根据产品需求进行模具设计， 选择合适的气辅模具结构、材
料和加工工艺。
模具制造
依据设计图纸进行粗加工、半 精加工和精加工等步骤，注重
尺寸精度和表面质量。
模具组装
将各零部件组装成完整的模具， 确保气路、水路等系统的密封
性和功能性。
模具调试
在模具安装完成后进行调试， 确保气辅系统正常运行，满足
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氣輔成型調機黃金守則
➢每次只更改一個條件 ➢氣體與塑料的流動同方向 ➢採用最小的保壓壓力 ➢採用最短的保壓時間 ➢採用最少的塑料注射量 ➢隨時檢查成品中空的長度及截面積
知识回顾 Knowledge
Review
祝您成功
排氣的時間
氣輔射出成型製品的缺陷
➢滲透(Permeation)或手指紋(Fingering) ➢氣泡(Bubble) ➢吹穿(Blow out) ➢縮水(Sink) ➢凹凸膨脹(Swell) ➢遲滯痕跡(Hesitation line) ➢亮紋(Witness line) ➢起瘡(Burning)
快速電磁閥 半閉型 是 無
無 無 有 有 無 困難 差 差 無
Gas Injecition (英國) 英文介面 壓力控制 快速電磁閥 半閉型 是 無
無 有 無 無 無 困難 差 差 無
Bauer (德國) 英文介面 壓力控制 比例閥 全閉型 不一定 固定型PID
有 無 無 無 有 普通 普通 普通 有
板狀產品設計原則
氣針位置須配置在塑料澆口
附近，使氣體順箸塑流方向
推動熔融塑料往成品的末端
(a)
充填
(b)
(c)
板狀產品設計原則
氣道配置未指向波前充填末端，易造成 氣體滲透到薄壁
板狀產品設計原則
塑料澆口和進氣點位置須適當安排，使氣體一次穿透 和二次穿透皆可到達每一條氣道末端
板狀產品設計原則
進氣點和澆口需距離20mm以 上，以避免氣體回滲主流道 ，或用小澆口防止回滲
GCU-1 7/100~350/5000
1
GCU-2 7/100~350/5000
2
GCU-3 7/100~350/5000
3
GCU-4 7/100~350/5000
4
進氣位置 (一) 由射嘴進氣
資料來源: 〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GEPLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
氣輔控制在射出成型的應用
Gas-Assistant Control in the Application
of Injection Mold Process
報 告 人：林 進 生 J a s o n L i n
資 料 來 源:富 益 成 科 技 有 限 公 司
( V i t e k T e c h. , L T D , B. C. C A N A D A )
氣體有更直接的 通路
往低壓處穿透
已無氣體穿透薄璧現象,使用氣道直徑為0.4“和新的氣道配置
氣輔CAE模流分析-案例研究二
0.18" 一般肉厚
可能的 進膠點
0.5" 肉厚處
可能的進氣點
氣輔成型汽車門把
塑料澆口 進氣點
氣體在厚的 把手處穿透
氣體滲透至薄壁處
原始設計澆口和進氣點位置之氣體滲透狀況
氣體大致都停留在 薄壁處
板狀產品設計原則
避免主氣道分叉，避免閉路式氣道
板狀產品設計原則
當氣道分叉時，氣道末端可成階梯式縮小， 以阻止氣道加速
氣輔CAE模流分析-融膠波前流動圖
氣輔CAE模流分析-氣輔流動分布圖
氣輔CAE模流分析-案例研究一
低壓處
氣 道 塑料和氣體入口 開始氣輔前之融膠波前壓力分佈 (氣道直徑=0.2“)
進氣位置 (三) 由模穴進氣
• 可多點進氣 •立 各氣道可分開獨
控制 •大 氣道設計可變性 •孔 產品表面留氣嘴
資料來源:〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GEPLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
正常保養與使用情況下，可無限期使 用(壹年僅需更換兩支前置過濾器)
使用16~18個月後性能下降30%，24個 月後即須更換分子篩，而更換分子篩 的費用約為機台售價的1/3~1/2
一般在99%下為3:1
99%下為4.5:1
35℃
由於須使水分子蒸發為最小直徑，所困難
較好且穩定
普通
因機台內部有完善的前處理設備，所 以無此疑慮，故入口端之前不需再加 裝冷凍乾燥機
僅有簡單過濾設備，水分及油污較易 進入薄膜而污染，故入口端之前必須 加裝冷凍乾燥機
VITEK(富益成)氣輔成型控制器設計理念
➢ 可控制兩台注塑機 ➢ 可儲存1000組成型條件 ➢ 觸控式多彩顯示液晶螢幕 ➢ 中文Windows人機介面 ➢ 快拆式迴路模組設計 ➢ 斜坡式緩增壓緩降壓 ➢ 精密型全閉迴路控制器 ➢ 具備線上清除氣針功能 ➢ 即時壓力曲線及數值顯示 ➢ 具備關機狀態記憶
Vitek (加拿大) 中文介面 壓力控制 伺服閥 全閉型 否 人工智慧 自調型PID 有 有 有 有 有 容易 高 高 有
VITEK(富益成)氣輔成型控制器規格
型號
Model NO
輸出控制壓力
Output Control Pressure (bar/psi)
氣輔控制迴路
Gas Control Circuit
多模穴模具除了注意多穴流動充填平衡之外 ，尚須考慮重力對充填的影響
柱狀產品設計原則
利用溢料井可提高氣輔掏空率，進而控制 掏空率，並克服成品陰陽痕的產生
開始氣輔前之融膠充填圖
氣體穿透分佈圖
柱狀產品設計原則
氣針可置於模穴外部的一個小模穴內，經過一小澆口進 入主模穴，如此可避免氣針在成品表面留下太大的痕跡
➢ 短射量70~80%氣輔觸發 ➢ 螺桿距射出末端約2 cm ➢ 延遲時間=1.0 秒 ➢ 1st保壓壓力=105 bar ➢ 1st增壓斜率=200 bar/sec ➢ 1st保壓時間=5 秒 ➢ 2nd保壓壓力=150 bar ➢ 2nd增壓斜率=200 bar/sec ➢ 2nd保壓時間=10 秒 ➢ 3rd保壓壓力=0 bar ➢ 3rd增壓斜率=40 bar/sec ➢ 3rd保壓時間=15 秒 ➢ 儘量採用緩降壓排氣及增加
何謂氣體輔助射出成形:
就是在射出成形加工的融熔樹脂射出後或 是在射出中，將惰性氣體(氮氣)注入樹脂 內，利用該高壓氣體壓力，將射出品的收 縮或翹曲問題降至最低的成形方法
可應用氣輔射出成型項目與產業別
➢ 汽機車- 保險桿, 後視鏡,儀錶板,內飾件等 ➢ 家電產品- 電視機,投影機,冷氣機,洗衣機,電子琴,音響 ➢ 3C電子產品- NB,PDA,LCD TV,DVD,手機,印表機,滑鼠 ➢ 家俱業- 桌子,椅子,棧板 ➢ 百貨業- 置物箱,把手等
氣輔成型控制器比較一覽表
機械製造商 軟體系統環境 成型控制類別 氣體迴路控制閥
控制迴路 易受高壓氮氣源壓力變動的影響
控制邏輯
緩增壓或緩降壓 提供與射出機電阻尺連線 快拆式迴路模組的設計
迴路模組擴充的功能 清除氣針功能 人機介面操作性 成品良率 穩定性
即時成型壓力/時間曲線顯示
Battenfeld (德國) 英文介面 壓力控制
氣道設計注意要點一
氣道設計注意要點二
氣道設計最佳起始比例(2~4倍)
柱狀產品設計原則
塑料儘量從一端進膠，進氣點位 置接近澆口，可調整進氣點位置 ，使氣體穿透均勻
柱狀產品設計原則
澆口和進氣口可位於 產品中間，但須注意 加工精密，維持兩邊 平衡充填
柱狀產品設計原則
氣道轉角處採用大圓角
柱狀產品設計原則
氣輔射出成型的優點
➢ 提高產品品質 ➢ 增加產品強度 ➢ 縮短產品製程 ➢ 節省生產成本
傳統成型與氣輔成型射壓比較圖
傳 統 成 型 氣 輔 成 型
Flow Length
Pressure
Pressure
Pressure
Pressure
Pressure
Pressure
氣體輔助射出成型原理(一)
流程1: 開始射入原料(短射)
壓力擺盪式(PSA)與薄膜式氮氣機比較表
優缺點 氮氣純度(%)
機型
空壓機型式及壓力
吸附劑壽命
空氣/氮氣置換比例 壓縮空氣進口溫度要求
空壓機平均耗電量 保養方式
氮氣純度及品質
潛在性污染
PSA氮氣生成
薄膜氮氣生成
可達99.99%以上
最高99.9%
一般油潤滑常壓6~7barg 空壓機即可
有油或無油式高壓10~13barg空壓機
氣體滲透到薄壁 氣體穿透至薄壁,氣道直徑為0.2“ (2:1 比例)
低壓力處
從澆口引出之箭頭方向 顯示塑流之跑道效應 開始氣輔前之融膠波前壓力分佈 (氣道直徑=0.6“)
氣體滲透到薄壁更嚴重 氣體穿透至薄壁的情形更嚴重,氣道直徑為0.6“ (6:1 比例)
可接受的氣體穿透狀況 氣體穿透至薄壁的情形明顯改善,氣道直徑為0.4“ (4:1 比例)
• 須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴
• 所有氣道須和料頭 連 接，氣道設計易 受限制
• 不適用於熱澆道 • 模具修改較容易
進氣位置 (二) 由流(澆)道系統進氣
• 可減少水口料 • 氣道須和流道/澆口
連接 • 不適用於熱澆道 • 仍須切斷式噴嘴，防 止氣體逆流
資料來源:〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GE-PLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
流程2: 氣輔開始(第一次氣體穿透)
氣體輔助射出成型原理(二)
流程3:保壓(第二次氣體穿透)
流程4:開模前洩放高壓氣體
氣輔成型系統示意流程圖
VITEK氮氣產生機的設計理念
➢ 最先進壓力擺盪式(PSA)製氮法 ➢ 採用高效能吸附劑(CMS)，吸附能力永不衰減 ➢ 隨機配置數位式氧氣偵測儀 ➢ 採用運作穩定，操作簡易的PLC控制架構 ➢ 可靠且簡易的操作程序 ➢ 對吸入空氣僅需簡易的前處理 ➢ 節能設計，低耗電量 ➢ 低保養成本，維護度高