氣體輔助注塑工藝原理及優(yōu)點(diǎn)課件

第一階段；塑料注射：熔體進(jìn)入型腔，遇到溫度較低的模壁，形成一個(gè)較薄的凝固層。

尚未充滿(mǎn)的型腔熔體凝固層塑料熔體熔體流動(dòng)前沿第二階段；氣體入射：惰性氣體進(jìn)入熔融的塑料，推動(dòng)中心未凝固的塑料進(jìn)入尚未充滿(mǎn)的型腔。

熔體凝固層熱熔體氣體尚未充滿(mǎn)的型腔第四階段；氣體保壓：在保壓狀態(tài)下，氣道中的氣體壓縮熔體，進(jìn)行補(bǔ)料確保制件的外觀。第三階段；氣體入射結(jié)束：氣體繼續(xù)推動(dòng)塑料熔體流動(dòng)直到熔體充滿(mǎn)整個(gè)型腔。

氣體熱熔體熔體凝固層

氣熔邊界熔體凝固層氣體輔助注塑工藝原理及優(yōu)點(diǎn)1氣體輔助注塑工藝原理第五階段；氣體排出：在模具開(kāi)摸前，氣體從制件內(nèi)部排出，氣壓降至到常壓下。

氣體排出氣腔熔體凝固層12.氣輔成型優(yōu)點(diǎn)(1).可成型傳統(tǒng)注射成型工藝難以加工的厚、薄壁一體的制件。(2).可消除厚壁處的縮痕，提高表面質(zhì)量。(3).降低產(chǎn)品出模后殘余內(nèi)應(yīng)力，減輕饒曲變形，提高產(chǎn)品強(qiáng)度。(4).縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。(5).可減輕制品重量，節(jié)省材料，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下大幅度降低成本。(6).所需注射壓力和鎖模力小，可大幅度降低對(duì)注塑機(jī)和模具的要求。(7).改善材料在制品斷面上的分布，改善制品的剛性。2氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。

氣輔技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)氣輔成型制品的結(jié)構(gòu)形狀不同,大致分為3類(lèi):

(1).棒類(lèi)制品,類(lèi)似把手之類(lèi)大壁厚制件;

(2).板類(lèi)制品,容易產(chǎn)生翹曲變形和局部表面收縮的大平面制件;

(3).特殊制品,由傳統(tǒng)注塑技術(shù)難以一次成型的特殊結(jié)構(gòu)的制件。3氣輔成型技術(shù)在棒狀制件的成型中顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。一般采用中空注射的氣輔工藝，即氣體穿透整個(gè)制件的壁厚部位形成氣道（見(jiàn)圖1）。因此制件的設(shè)計(jì)主要是氣道的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮以下方面：（1）.制品截面最好接近圓形。避免尖角，采用大的圓角過(guò)渡；避免熔體在角部產(chǎn)生堆積；保證整個(gè)制件壁厚均勻。（2）.采用矩形截面時(shí)，氣道通常為橢圓形。為保證氣體穿透的均勻性，應(yīng)滿(mǎn)足b≤(3-5)h(見(jiàn)圖2)。（3）.制件長(zhǎng)度應(yīng)大于制件截面高度h的5倍，保證沿制件長(zhǎng)度方向氣體盡量穿透，以得到均勻的壁厚。（4）.氣道轉(zhuǎn)彎處制件應(yīng)有足夠大的圓角半徑，避免內(nèi)外轉(zhuǎn)角處的壁（5）.氣道截面尺寸變化應(yīng)平緩過(guò)渡，以免引起收縮不均。（6）.氣道入口不應(yīng)設(shè)置在外觀面或制件承受機(jī)械外力處。

（7）.進(jìn)氣口位置應(yīng)接近澆口，以保證氣體與熔體流動(dòng)方向一致，但兩者距離應(yīng)>30mm，

以避免氣體反進(jìn)入澆口。

圖1圖21棒類(lèi)制品42.板類(lèi)制品氣輔注塑成型技術(shù)的主要應(yīng)用之一就是板類(lèi)制件的成型。因?yàn)闅怏w總是沿著阻力最小的方向前進(jìn)，容易在較厚的部位進(jìn)行穿透，因此，在板類(lèi)制品設(shè)計(jì)時(shí)常將加強(qiáng)筋作為氣道，氣道一般設(shè)在制品的邊緣或壁的轉(zhuǎn)角處。對(duì)制品的設(shè)計(jì)也就是對(duì)加強(qiáng)筋和肋板的設(shè)計(jì)，即氣道的設(shè)計(jì)?；驹瓌t如下：（1）.在設(shè)計(jì)制作加強(qiáng)筋時(shí)，應(yīng)避免設(shè)計(jì)又細(xì)又密的加強(qiáng)筋。（2）.“手指”效應(yīng)是大平面制件容易產(chǎn)生的主要問(wèn)題。（3）.當(dāng)制件僅由一個(gè)氣針進(jìn)氣而形成多個(gè)加強(qiáng)筋或肋板（氣道）時(shí)，氣道不能形成回路。（4）.為避免熔體聚集產(chǎn)生凹陷，氣道末端的外形應(yīng)采用圓角過(guò)渡。（5）.采用多點(diǎn)進(jìn)氣時(shí)，氣道之間的距離不能太近。（6）.氣道布置盡量均勻，盡量延伸至制品末端。5

如果塑件有的地方有大平面，或由于有特殊要求,某處平面的厚度偏厚,采用普通方法，將產(chǎn)生收縮痕,氣孔,扭曲等現(xiàn)象,如果在此處加適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣口，利用氣體在進(jìn)行此處的成型和保壓,就可以避免上述缺陷,,如圖3所示。

圖3大平面零件的氣輔注射

氣道進(jìn)氣口3特殊制品6氣輔模具1.氣輔模具進(jìn)氣方式選擇(1)氣輔射嘴進(jìn)氣方式

射嘴進(jìn)氣方式，即使用專(zhuān)用的自封閉式或主動(dòng)式氣輔射嘴，在塑料注射結(jié)束后，將高壓氣體依靠射嘴直接進(jìn)入塑料內(nèi)部，按氣道形成一個(gè)延展的封閉空間－氣腔并保持一定壓力，直至冷卻，在模具打開(kāi)之前，通過(guò)座臺(tái)后退使射嘴與制品料道強(qiáng)行分離，使氣體排出制品。圖4自封閉氣輔射嘴圖5主動(dòng)式氣輔射嘴7(2)氣針進(jìn)氣方式

氣針進(jìn)氣方式即在模具的某個(gè)特定位置，安裝排氣裝置－氣針。當(dāng)塑料注入型腔后，即將氣針包裹在塑料內(nèi)部；此時(shí)高壓氣體排出，氣針在塑料內(nèi)部按氣道形成一個(gè)延展的封閉空間－氣腔，并保持一定壓力，直至冷卻，在模具打開(kāi)之前，氣腔內(nèi)的氣體依靠氣針由控制裝置排出塑料內(nèi)部。圖6氣針8（1）.澆注系統(tǒng)應(yīng)采用點(diǎn)澆口，普通流道、熱流道均可，熱流道必須是針閥式可封閉結(jié)構(gòu)。（2）.氣體輔助注射成型由于氣道可起流道的作用，容易充填，因此，澆口數(shù)可大大減少。（3）.一般情況下，氣體往往不能達(dá)到氣道尾部，如氣道必須穿通，可在氣道尾部加設(shè)“溢料井”。（4）.氣輔成型模具由于塑件筋數(shù)減少，因此模具制造容易。但模具加工必須保證塑件和氣道的壁厚，由于氣體對(duì)壁厚十分敏感，因此當(dāng)壁厚制造超差時(shí)，氣體就可能亂竄。同時(shí)，氣輔注射成型模具的冷卻系統(tǒng)十分重要。

2.氣輔模具設(shè)計(jì)常識(shí)9

（1）模具型腔的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證流動(dòng)平衡以減小氣體的不均勻穿透，保證流動(dòng)平衡也是普通注射成型模具的一條設(shè)計(jì)原則，但對(duì)氣輔成型制品來(lái)說(shuō)這一點(diǎn)更重要。圖7對(duì)比了管狀型腔中平衡與非平衡方式充填時(shí)氣體穿透的情況，箭頭處是熔體和氣體的入口處。圖7流動(dòng)是否平衡對(duì)氣體穿透的影響3.氣輔模具設(shè)計(jì)方面對(duì)氣輔成型的影響10（2）.模具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對(duì)工藝參數(shù)的影響，因?yàn)闅廨o成型對(duì)工藝參數(shù)比普通成型敏感得多。

圖8模壁溫度的微小變化差異引起的氣體穿透不均勻

11（1）.決定工藝參數(shù)時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)氣體穿透的影響，氣輔成型的一次穿透主要取決于塑料熔體體積在型腔中所占的比例，并受流體力學(xué)規(guī)律的支配，二次穿透發(fā)生在較厚的部位并向各個(gè)方向擴(kuò)展。工藝參數(shù)對(duì)氣體穿透的強(qiáng)度的影響主要表現(xiàn)在氣體穿透長(zhǎng)度和氣道表層塑料厚度上。一般來(lái)說(shuō)，較高的氣體注射壓力、較高的熔體溫度，較低的熔體粘度和較短的切換延遲時(shí)間導(dǎo)致較短的穿透長(zhǎng)度和較薄的氣道壁厚。（2）.充模時(shí)建議采用低壓氣體，保壓時(shí)再增加壓力補(bǔ)償收縮，原因是熔體與氣體接觸的邊界層中會(huì)溶解一些氣體，如果保壓結(jié)束后塑料尚未完全固化，則瀉壓時(shí)這些氣體會(huì)膨脹造成氣道內(nèi)表面氣泡，充模時(shí)氣體壓力越大，熔體表界層中溶解的氣體越多，保壓結(jié)束后氣體的膨脹效應(yīng)越強(qiáng)。（3）.要注意避免瀉壓太陡在氣道內(nèi)表面引起廣泛的氣體膨脹。（4）.塑料溶體在充模時(shí)，應(yīng)采用型腔按逆重力方向，在制品最薄處開(kāi)始充填，可以避免噴射。因?yàn)槌霈F(xiàn)噴射現(xiàn)象會(huì)使制品表面出現(xiàn)不光滑的紋路。氣輔工藝1氣輔工藝特點(diǎn)12（5）.在熔體注射結(jié)束后，氣體注射尚未開(kāi)始時(shí)的切換時(shí)間內(nèi)應(yīng)盡力避免熔體流動(dòng)速度發(fā)生較大變化，因?yàn)檫@種變化會(huì)在制品表面引起遲滯線(xiàn)和光澤改變。（6）.料量及計(jì)料精度：影響實(shí)際氣輔工藝的核心就是料量，料量的多少以及注塑機(jī)的計(jì)料精度，都會(huì)影響氣輔工藝的效果及穩(wěn)定性。原因是：當(dāng)模具型腔內(nèi)充滿(mǎn)塑料時(shí)，氣體是很難在塑料內(nèi)部形成空腔的，只有在缺料的狀態(tài)下，留出氣腔的位置，當(dāng)氣體注入型腔后，缺省的塑料在內(nèi)部氣體的膨脹推動(dòng)下，充滿(mǎn)整個(gè)型腔。因此，料量多少直接關(guān)系到氣輔工藝的成型效果，塑機(jī)計(jì)料精度的誤差將關(guān)系到氣輔工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性。氣輔注塑時(shí)勿必保證塑料全部注入型腔。（7）．影響氣輔工藝的還有注塑速度、料溫、注射壓力等因素。因?yàn)槿笔〉乃芰弦瓿沙錆M(mǎn)型腔的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則料的流動(dòng)性也會(huì)影響成型的效果，都過(guò)調(diào)整注射速度、料溫、注射壓力等參數(shù)可使料的流動(dòng)性得到提高。13氣輔工藝在調(diào)整時(shí)，建議按照以下順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整：(1)在不注氣的情況下，先將制品打滿(mǎn)并觀察塑料的流動(dòng)狀態(tài)以及模具的狀態(tài)；(2)逐漸減少料量，觀察缺料時(shí)各澆口料流的分配平均性，應(yīng)當(dāng)盡量保證模具的料流對(duì)稱(chēng)性；(3)通常的氣輔工藝一般采用兩段或三段式注氣，薄壁零件壓力適合高壓力注氣2500--4000psi，厚壁或棒狀制品適合低壓力注氣1000--2500psi。(4)當(dāng)缺料達(dá)到90%左右時(shí)開(kāi)始注氣，若制品局部仍有收縮現(xiàn)象，建議再適當(dāng)減少料量直至出現(xiàn)制品不滿(mǎn)現(xiàn)象后，在添加料量至打滿(mǎn)狀態(tài)。(5)適當(dāng)調(diào)整氣體壓力，氣體保壓時(shí)間以及啟動(dòng)延時(shí)達(dá)到適合的狀態(tài)。(6)射嘴進(jìn)氣方式中務(wù)必注意采用后退座臺(tái)方式排氣。(7)氣針進(jìn)氣方式中務(wù)必注意氣針排氣是否通暢，如排氣不暢需及時(shí)清理。2氣輔工藝的調(diào)整方法146.氣輔注塑設(shè)備介紹圖9整套氣輔設(shè)備組圖AB模具1模具2高壓氮?dú)釩C壓力控制器壓力控制器潔凈空氣低壓氮?dú)獍l(fā)生器潔凈空氣壓縮系統(tǒng)高壓氮?dú)鈮嚎s機(jī)氮?dú)馔暾臍廨o注塑系統(tǒng)，應(yīng)由A高壓氮?dú)庠丛O(shè)備、B高壓氮?dú)鈧鬏敼艿兰癈氣輔壓力控制器三部分組成。如下圖所示：15全系統(tǒng)包含進(jìn)口螺桿空氣壓縮機(jī)、蓄能型壓縮空氣冷凍干燥機(jī)、壓縮空氣過(guò)濾器三大部分構(gòu)成，系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)生產(chǎn)。系統(tǒng)過(guò)濾后顆粒精度≤0.01μm、過(guò)濾后除油精度≤0.001mg/m3。其特點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)壓縮空氣品質(zhì)極高，保護(hù)措施嚴(yán)密，可靠性高；操作方便，維護(hù)工作量?。幌到y(tǒng)加載多點(diǎn)保護(hù)及報(bào)警裝置，嚴(yán)密監(jiān)控，保證壓縮空氣品質(zhì)

PSA變壓吸附制氮裝置是一種采用碳分子篩左右吸附塔變壓吸附的方式提取高純氮?dú)獾脑O(shè)備。氮?dú)獍l(fā)生器具有大排量，高純度,低噪音等特點(diǎn)。氮?dú)獍l(fā)生器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汉娇蘸教?、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)、國(guó)防軍工和科學(xué)試驗(yàn)等行業(yè)。特點(diǎn):系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可靠性高；操作方便，維護(hù)工作量??；氮?dú)馄焚|(zhì)高。(1)潔凈空氣壓縮系統(tǒng)(2)低壓氮?dú)獍l(fā)生器16進(jìn)氣閥排氣閥下缸蓋上缸蓋膜片組液壓裝置

隔膜式壓縮是氣體壓縮領(lǐng)域中最高級(jí)別的壓縮方式，這種壓縮方式本質(zhì)上沒(méi)有二次污染，國(guó)際上通常應(yīng)用這種壓縮方式進(jìn)行易燃易爆氣體，有毒氣體，氧氣等特種氣體的高壓壓縮。隔膜式高壓壓縮機(jī)的原理是液壓系統(tǒng)控制油壓推動(dòng)一組合金膜片中部往復(fù)彈性變形，使膜片與上鋼蓋之間的氣腔體積變化，將氣體增壓，被壓縮的氣體介質(zhì)與液壓油之間徹底隔離。氣體輔助注塑成型工藝中，高壓氣體要大量注入在產(chǎn)品內(nèi)部，如果高壓氣體中含油量過(guò)高，將會(huì)直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)和表面質(zhì)量，甚至還會(huì)影響后級(jí)壓力控制器設(shè)備。因此在氣輔工藝中使用隔膜式壓縮，不僅可以保護(hù)壓力控制器的靈敏度和可靠性，而且對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的保證更有突出的意義。

圖7.隔膜式壓縮原理圖單路氣輔壓力控制器可按設(shè)定時(shí)間精確控制一路高壓氣體的工藝輸出；專(zhuān)用鍵盤(pán)編程器靈活編寫(xiě)氣輔工藝參數(shù)，并可同時(shí)顯示設(shè)定的壓力時(shí)間曲線(xiàn)和實(shí)際注氣過(guò)程的壓力時(shí)間曲線(xiàn)、以及實(shí)際壓力數(shù)碼顯示；系統(tǒng)