气辅注射成型及设计要点

来源于：注塑塑料网/气体辅助注塑设计传统的注塑方法不适用于生产厚壁零件，这是因为塑料的低导热性和相对较高的收缩率导致较长的工作周期和严重的收缩痕迹。

因此，制品的厚壁表面出现凹陷，甚至整个制品产生翘曲变形。

另外，传统的注塑方法也不适用于封闭的中空零件，因为不可能抽出型芯。

气体辅助注塑成型(简称气辅成型)技术是20世纪90年代末才进入实用阶段的一项新技术，它解决了以上问题，并广泛地应用于家电、汽车、航天、日常生活用品中，显示出强大的优势和广阔的发展前景。

2气体辅助注塑成型原理在气体辅助成型过程中，将压力气体(一般为氮气)注射到模具型腔的熔料内，气体作为临时的无比柔韧的型芯件，可在任意厚度截面上形成中空。

2.1气体的引入形式气体辅助成型的气体引入形式一般分为三种：(I)气体可通过注射喷嘴进入流道系统内，再进入制品中。

(2)气体可通过注射销进入流道系统内，再进入制品中。

(3)气体可直接注射到模腔内。

2.2气体辅助成型基本步骤气体辅助成型一般可分为以下四个阶段(1)熔体注射阶段：在模具中注射填充量不足的塑料熔料。

(2)气体填充阶段：在熔融塑料未完成充满模腔前，将计量的定量气体由特殊喷嘴注射入熔体中央部分，形成扩张的气泡，并推进前面的熔化芯部，从而完成填充模具过程。

气体注射时间、压力、速度非常重要。

(3)冷却保压阶段：在工作循环的冷却阶段，气体将保持较高的压力，气体压力将补偿塑料收缩导致的体积损失。

达到某种程度时，气泡将进一步渗透到熔体中，即二次气体渗透。

(4)最终排气阶段：塑料冷却定型后，将气体从最终模制件中抽出。

气体在辅助注塑的开始阶段称为初始气体渗透，在这个过程中，气泡首先渗透到模具中聚合物熔料可以流动到的尚未填充的区域。

特别是在之后的二次气体渗透阶段，气泡将趋向于在熔化塑料芯部沿阻力最小的路径渗透。

熔料压力最低或者温度最高的地方，其阻力最小。

其结果是，气体辅助产生的中空截面的壁厚通常不会均匀一致(图2)。

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。

气体辅助注塑成型模具设计的注意要点分析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：•解决制件表面缩痕问题，能够大大提高制件的表面质量。

•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。

•节约原材料，最大可达40%～50%。

•简化制品和模具设计，降低模具加工难度。

•降低模腔压力，减小锁模力，延长模具寿命。

•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。

气辅制品和模具设计基本原则：•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。

•大的结构件：全面打薄，局部加厚为气道。

•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。

•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。

•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。

•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。

•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。

•对于多腔模具，每个型腔都需由独立的气嘴供气。

•若有可能，不让气体的推进有第二种选择。

•气体应局限于气道内，并穿透到气道的末端。

气辅注塑气道设计
气辅注塑的气道设计是指在注塑过程中，通过气道系统将空气或氮气注入模具中，以辅助塑料材料的充填和冷却，从而提高产品的质量和生产效率。

气辅注塑的气道设计需要考虑以下几个方面：
1. 气道位置：气道应该布置在模具的合适位置，以确保塑料材料能够充分填充模具，并且能够均匀地冷却。

2. 气道尺寸：气道的尺寸需要根据产品的形状和尺寸来确定，以确保足够的气流能够进入模具，并且能够有效地冷却塑料材料。

3. 气道数量：气道的数量需要根据产品的形状和尺寸来确定，以确保足够的气流能够进入模具，并且能够均匀地冷却塑料材料。

4. 气道形状：气道的形状需要设计成流线型，以减少气流阻力，提高气流的稳定性和均匀性。

5. 气道材料：气道的材料需要具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，以确保在高温和高压下能够正常工作。

通过合理的气道设计，可以有效地改善注塑产品的质量和生产效
率，降低生产成本，提高生产效率。

气体辅助注射成型2.1气体辅助注射成型概述气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术，此技术最早可追溯到1971年，美国尝试用加气注射成型方法制造中空鞋跟，但未取得成功，1983年英国采用低发泡注射成型法制造建筑材料时衍生出控制塑料制品内部压力的成型方法,称之为气体辅助注射成型.该技术很快得到迅速的发展，推动各行业的进步。

1、气体辅助注射成型的适用范围气体辅助注射成型最大的优点是制品由于中空结构使刚性增加而不用增加质量，有时还能减轻.由气体辅助注射成型制品有两大类:1）封闭式气道封闭式气道制品主要是由一个厚壁截面和气体穿行的通道组成.如门把手、扶手、框架结构、中空管等.2）开放式气道开放式气道制品主要是薄壁元件，类似于传统的加强筋结构制品。

2、气体辅助注塑技术的优点主要有：1)制品残余应力降低2）翘曲变形较小3）减少/消除缩痕4）更大的设计自由度5）制品综合性能提高6）与结构发泡相比，制品外观质量的到改善7)中空制品有以下特点-—更加易于填充——物料流动距离更长-—刚度与质量之比更大8）与实心制品相比成型周期缩短9）合模力吨位要求降低10)注射压力降低11）气道取代热流道系统从而使模具成本降低3、气体辅助注塑技术的缺点主要有：1)专利使用权限制。

2)附加的成本，一方面是气体辅助注射成型的专用设备要求的一定的附加费用；另一方面是气体的使用。

3）气体喷嘴的设计及位置的选择相当的困难。

4、材料大多数热塑性塑料都可用于气体辅助注射成型加工,表1-1列出了一些常用的材料聚醚酰亚胺HDPE5、设计注意事项：气体辅助注射成型制品的优化设计需要注意以下三点:1）气道布局的优化2）气道尺寸与制品相关3）平衡物料填充方式气道在模腔内的布局既包括气体喷嘴的定位，也包括气道进入模具位置的选择，气体会沿着阻力最小的方向向前流动。

在物料进入模具之后，模腔中压力最小的地方必须靠近气道的末端，这个压力差会促使气流沿着预期流道前进,从而推动物料充满整个型腔。

气辅注塑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，模面再现性高；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8002b)中气压1500psi=105.63 kg/cm2c)高气压250022)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。

故在气辅注塑中，胶料保持熔融状态的时间，注塑胶料时间及胶料间有明显压力差显得非常重要，此点在后面的胶料性能中进行讨论。

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。

气辅注射成型及设计要点气辅注射成型GRIM( Gas-Assisted Injection Mold-ing)为一种新型的注射成型工艺，近几年已在国外得到广泛的应用，国内的使用也越来越多。

其原理是利用压力相对低的惰性气体(氮气因为价廉安全又兼具冷却剂的作用而被常用，压力为0.5一300 MPa)代替传统模塑过程中型腔内的部分树脂来保压，以达到制品成型性能更加优良的目的。

1气辅注射成型的优点气辅注射成型克服了传统注射成型和发泡成型的局限性，具有以下优点:1.1制件性能良好 (1)消除气孔和凹陷在制件不同壁厚连接处所设的加强筋和凸台中合理开设气道，欠料注射后气体导入，补偿了因熔体在冷却过程中的收缩，避免气孔和凹陷的产生。

(2)减少内应力和翘曲变形在制件冷却过程中，从气体喷嘴到料流末端形成连续气体通道，无压力损失，各处气压一致，因而降低了残余应力，防止制件翘曲变形。

(3)增加制件的强度制件上中空的加强筋和凸台的设计，使强度重量比比同类实心制件高出大约5，制件的惯性矩工大幅度提高，从而提高制件使用强度。

(4)提高设计的灵活性气辅注射可用来成型壁厚不均的制品，使原来必须分为几个部分单独成型的制品实现一次成型，便于制件的装配。

例如国外一家公司原来生产的以几十个金属零件为主体、形状复杂的汽车门板，通过GAI M技术并采用塑料合金材料实现了一次成型。

1.2 成本低 (1)节约原材料气辅注射成型在制品较厚部位形成空腔，可减少成品重量达10%一50% (2)降低设备费用气辅注射较普通注射成型需要较小的注射压力和锁模力(可节省25%一50%)，同时节约能量达30% (3)相对缩短成型周期由于去除了较厚部位芯料，缩短冷却时间可达50%正是基于这些优点，气辅注射适用于成型大型平板状制品如桌面、门、板等;大型柜体如家用电器壳体、电视机壳、办公机械壳体等;结构部件如底座、汽车仪表板、保险杠、汽车大前灯罩等汽车内外饰件。

气辅目录气辅气辅注射成型原理气辅成型的优点气辅成型过程气体辅助注塑周期气辅成型所需的条件成型条件的设定编辑本段气辅气体辅助成型技术。

[1]编辑本段气辅注射成型原理气辅成型（GIM）是指在塑胶充填到型腔适当的时候（90%~99%）注入惰性高压氮气，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注塑成型技术.要点：1、计量管理。

2、利用气辅控制器把高压氮气直接压入到模腔内熔胶里。

3、气体使塑件内部膨胀而造成中空。

编辑本段气辅成型的优点1、降低产品的残余应力，使产品不变形。

2、解决和消除产品表面缩痕问题，应用于厚度变化大的产品。

3、降低注塑机的锁模力，减少成型机的损耗。

4、提高注塑机的工作寿命。

5、节省塑胶原材料，节省率可达百分之三十。

6、缩短产品生产成型周期时间，提高生产效率。

7、降低模腔内的压力，使模具的损耗减少和提高模具的使用寿命。

8、对某些塑胶产品，模具可采用铝合金属材料。

9、简化产品的繁复设计。

编辑本段气辅成型过程分为两种：1、喷嘴进气方式o合模o射座前进o熔胶充填o气体注入o预塑计量（气体保压）o射座后退（排气卸压）o冷却定型o开模o顶出制件2、气针进气方式o合模o熔胶充填o 气体注入o预塑计量（气体保压）o冷却定型（排气卸压）o开模o 顶出制件编辑本段气体辅助注塑周期1、注塑期以定量的塑化塑料充填到模腔内。

（保证在充气期间，气体不会把产品表面冲破及能有一理想的充气体。

）2、充气期可以注塑期中或后，不同时间注入气体。

气体注入的压力必需大于注塑压力，以致使产品成中空状态。

3、气体保压期当产品内部被气体充填后，气体作用于产品中空部分的压力就是保压压力，可大大减低产品的缩水及变形率4、脱模期随着冷却周期的完成，模具的气体压力降至大气压力，产品由模腔内顶出。

编辑本段气辅成型所需的条件o注塑成型机o氮气的来源（高压氮气发生器）o输送气体的管道o 控制氮气压力有效流动的设备（氮气压力控制器）o可以应用气辅工艺的成型模具（气辅模具）编辑本段成型条件的设定1、注塑机的设定o原材料的烘干温度与传统成型一致o料筒的塑化温度比传统注塑偏高o模温要求较严，冷却水路布置要使冷却效果均衡o注塑压力与传统注塑基本一致o注塑速度一般采用高速填充o注塑机的注射保压可禁用2、氮气设备的设定a、氮气发生器的压力一般设定在33MPA左右b、氮气压力控制器的参数设定（气体压力、气体保压时间、升降压速率、启动延迟。

(完整版)气辅模锻成型及设计要点
1. 气辅模锻成型简介
气辅模锻成型是一种重要的金属成形工艺，它利用气体的压力
和冲击力来改变金属材料的形状。

通过控制气体的流动和压力，可
以实现高效率、高精度的金属成形。

2. 气辅模锻的设计要点
2.1 材料选择
在进行气辅模锻成型时，需要选择合适的材料。

一般而言，可
以选择具有良好可锻性和变形性的金属材料，如铝合金、钛合金等。

2.2 设计原则
在设计气辅模锻成型时，需要考虑以下几个重要的原则：
- 合理性：设计应具备合理性，包括合理分布孔洞、合理冲击方向和冲击力度等。

- 可靠性：设计应具备可靠性，确保模锻过程中不会出现突发情况。

- 快速性：设计应追求快速成型的效果，确保生产效率和生产能力的提高。

2.3 设计注意事项
在进行气辅模锻设计时，还需要注意以下几点：
- 确定模具形状：根据产品的设计要求和成形特点，确定合适的模具形状。

- 控制冲击力度：合理控制冲击力度，以避免金属材料的过度变形或破裂。

- 考虑冷却问题：对于大型、复杂的模锻件，需要考虑冷却设备和冷却过程，以避免温度过高对质量产生影响。

3. 总结
气辅模锻成型是一种高效、高精度的金属成形工艺，通过合理的设计和选择合适的材料，可以实现优质的成形效果。

在进行气辅模锻设计时，需要注意合理性、可靠性和快速性，并且要注意模具形状、冲击力度和冷却问题。

以上是对气辅模锻成型及设计要点的简要介绍，希望能对您有所帮助。

设计气辅模具的基本要点慧聪网2005年10月25日17时24分信息来源：中国数控机床网1.首先考虑哪些壁厚处需要注气掏空，然后再决定如何用气道将它们连接起来2.气道应均衡布置，并不能形成回路3.气道的布置应与主要的料流方向一致，转角处应采用较大的圆角半径4.气体喷嘴应置于距塑料最后充填处最远的地方，并置于壁厚处，要与浇口保持20以上的距离5.气体注入时要有明确的流动方向，并能窜至气道末端6.气道的大小很重要，一般为壁厚的2~4倍，气道太大会产生融合线及气陷，太小会使气体流动失去控制7.冷却要尽量均匀，内外壁温差要尽量小8.在流道上放置合理流道半径的截流块，控制不同方向上气体流动的速度新普雷斯气辅：世界领先气辅注塑技术提供者(图).hc360. 2005年9月2日17时4分慧聪网塑料行业编者：新普雷斯气辅（CINPRES GAS INJECTION LTD.英文简称：CGI）公司，是气体辅助注塑技术的发明者和当今气体辅助注塑设备及技术在全球的领先供应商。

XX市亨容气辅设备XX是CGI在中国大陆的全资子公司，负责CGI公司气辅注塑产品在中国大陆和XX地区的销售和推广工作。

气体辅助注塑技术是注塑技术一个重要的发展方向之一，作为影响力巨大的行业媒体，慧聪网塑料行业频道对此技术一直非常关注。

近日，为了帮助业内朋友更多、更好的了解气体辅助注塑技术，慧聪编辑采访到了XX气体辅助注塑XXX志勇经理。

XX气体辅助注塑XXX志勇经理慧聪网：气体辅助注塑成型是在传统热塑性塑料注塑成型技术的基础上开发了专用注塑成型技术，是为适合特殊性能要求的塑料注塑技术，尽管在国内对这种技术的应用在不断扩大，但是还有很多人不了解这种成型技术，你能简单介绍一下吗？X志勇：好的，气体辅助注塑成型是通过把高压气体引入到制件的厚壁部位，在注塑件内部产生中空截面，完全充填过程、实现气体保压、消除制品缩痕的一项新颖的塑料成型技术。

传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型，而且制件残余应力大，易翘曲变形，表面时有缩痕。