氮气辅助成型技术讲义全

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。

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。

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。