氮气辅助成型技术讲义共48页

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。

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。

气辅产品成型工艺培训教材气辅成型应用在最近一、二年来有越来越多的趋势，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、调试的困难。

本文说明了气辅成型的物性，希望在气辅产品调试时有所参考.一、成型原理气辅成型（GIM）是指在塑胶充填到型腔适当的时候（90%~99%）注入高压惰性气体，气体推动融熔塑胶继续充填满型腔，用气体保压来代替塑胶保压过程的一种新兴的注塑成型技术（如图1所示）。

气体的功能有两种：1、驱动塑胶流动以继续填满模腔；2、成中空管道，减少塑料用量，减轻成品重量，缩短冷却时间及更有效传递保压压力。

由于成型压力可降低而保压却更为有效，更能防止成品收缩不均及变形。

气体易取最短路径从高压往低压（最后充填处）穿透，这是气道布置要符合的原则。

在浇口处压力较高，在充填最末端压力较低。

二、气辅成型优点1、减少残余应力、降低翘曲问题：传统注塑成型，需要足够的高压以推动塑料由主流道至最外围区域；此高压会造成高流动剪应力，残存应力则会造成产品变形。

GIM中形成中空气体流通管理（Gas Channel）则能有效传递压力，降低内应力，以便减少成品发生翘曲的问题。

2、消除凹陷痕迹：传统注塑产品会在厚部区域如筋部（Rib＆Boss）背后,形成凹陷痕迹(Sink Mark),这是由于物料产生收缩不均的结果,但GIM则可借由中空气体管道施压,促使产品收缩时由内部向外进行,则固化后在外观上便不会有此痕迹.3、降低锁模力：传统注塑时高保压压力需要高锁模力,以防止塑料溢出,但GIM所需之保压压力不高,通常可降低锁模力需求达25~60%左右.4、减少流道长度：气体流通管道之较大厚度设计,可引导帮助塑料流通,不需要特别的外在流产设计,进而减低模具加工成本,及控制熔接线位置等.5、节省材料:由气体辅助注塑所生产的产品比传统注塑节省材料可达35%,节省多少视产品的形状而定.除内部中空节省料外,产品的浇口(水口)材料和数量亦大量减少,例如38寸电视前框的浇口(水口)数目就只有四点,既节省材料的同时亦减少了熔接线(夹水纹).6、缩短生产周期时间:传统注塑由于产品筋位厚、柱位多，很多时都需要一定的注射、保压来保证产品定形，气辅成形的产品，产品外表看似很厚胶位，但由于内部中空，因此冷却时间比传统实心产品短，总的周期时间因保压及冷却时间减少而缩短。