气体辅助注射成型技术原理及应用.doc

气体辅助注射成型技术原理及应用 气体辅助注射成型(Gas-Assisted Injection Molding, GAIM)技术最早可追溯到20世纪70年代，该技术在20世纪80年代末得到了完善并实现了商品化。从20世纪90年代开始，作为一项成功的技术，气体辅助注射成型技术在美、日、欧等发达国家和地区得到了广泛应用。目前该技术主要被应用在家电、汽车、家具、日常用品、办公用品等加工领域中。气体辅助注射成型技术的工艺过程气体辅助注射成型技术的工艺过程是：先向模具型腔中注入塑料熔体，再向塑料熔体中注入压缩气体。借助气体的作用，推动塑料熔体充填到模具型腔的各个部分,使塑件最后形成中空断面而保持完整外形。在成型后的制品中，由气体形成的中空部分被称为气道。由于具有廉价、易得且不与塑料熔体发生反应的优点，因此一般所使用的压缩气体为氮气。根据具体工艺过程的不同，气体辅助注射成型可分为标准成型法、副腔成型法、熔体回流法和活动型芯法四种。1、标准成型法标准成型法是先向模具型腔中注入经准确计量的塑料熔体（如图1a所示)，再通过浇口和流道注入压缩气体。气体在型腔中塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空（如图1b所示），最后推动塑料熔体充满整个模具型腔并进行保压冷却（如图1c所示)，待塑料制品冷却到具有一定刚度和强度后，开模将其顶出(如图1d所示)。2、副腔成型法副腔成型法是在模具型腔之外设置一个可与型腔相通的副型腔。首先关闭副型腔，向型腔中注射塑料熔体，直到型腔充满并进行保压(如图2a所示)。然后开启副型腔，向型腔内注入气体。由于气体的穿透，使多余出来的熔体流入副型腔(如图2b所示)。当气体穿透到一定程度时，关闭副型腔，升高气体压力以对型腔中的熔体进行保压补缩(如图2c所示),最后开模顶出制品(如图2d所示)。3、熔体回流法熔体回流法与副腔成型法类似，所不同的是模具没有副型腔。气体注入时，多余的熔体不是流入副型腔，而是流回注射机的料筒, 如图3所示。4、活动型芯法活动型芯法是在模具型腔中设置活动型芯。首先使活动型芯位于最长伸出位置，向型腔中注射塑料熔体，直到型腔充满并进行保压(如图4a所示)。然后注入气体，活动型芯从型腔中逐渐退出以让出所需的空间(如图4b所示)。待活动型芯退到最短伸出位置时，升高气体压力实现保压补缩（如图4c所示）, 最后制品脱模（如图4d所示）。 气体辅助注射成型技术的设备配置气体辅助注射成型技术所需配置的设备主要包括注射机、气体压力控制单元和供气及回收装置。1、注射机?气体辅助注射成型对注射机的注射量和注射压力的精度要求较高。一般情况下，要求注射机的注射量精度误差应在±0.5%以内，注射压力波动相对稳定，控制系统能和气体压力控制单元匹配。此外，气体辅助注射成型有时要求注射机使用弹弓射嘴以防止熔体倒流，并通过反映螺杆行程的位移触发器(电子尺)触发气体压力控制单元。2、气体压力控制单元气体压力控制单元包括压力控制阀和电子控制系统，有固定式和移载式两种。固定式气体压力控制单元是将压力控制阀直接安装在注射机上，将电子控制系统直接安装在注射机控制箱内，即气体压力控制单元和注射机连为一体。移载式气体压力控制单元是将压力阀和电子控制系统做在一套控制箱内，使其在不同的情况下能和不同的注射机搭配使用，如图5所示。3、供气和回收装置供气装置由备用氮气罐、氮气发生器、低压氮气罐、增压装置和高压氮气罐组成。氮气发生器制备的氮气首先进入低压罐，然后经增压装置进入高压罐，高压氮气再经由气体压力控制单元按设定压力进入模具。回收装置用于回收气体注射通路中残留的氮气，回收后的氮气进入低压罐。氮气发生器如图6所示。? 气辅工艺控制 1．注气参数 气辅控制单元是控制各阶段气体压力大小的装置，气辅参数只有两个值：注气时间（秒）和注气压力（MPa）。 2．气辅注塑过程是在模具内注入塑胶熔体的同时注入高压气体，熔体与气体之间存在着复杂的两相作用，因此工艺参数控制显得相当重要，下面就讨论一下各参数的控制方法： a．注射量 气辅注塑是采用所谓的“短射”方法（short size），即先在模腔内注入一定量的料（通常为满射时的70－95％），然后再注入气体，实现全充满过程。熔胶注射量与模具气道大小及模腔结构关系最大。气道截面越大，气体越易穿透，掏空率越高，适宜于采用较大的“短射率”。这时如果使用过多料量，则很容易发生熔料堆积，料多的地方会出现缩痕。如果料太少，则会导致吹穿。 如果气道与流料方向完全一致，那么最有利于气体的{HotTag}穿透，气道的掏空率最大。因此在模具设计时尽可能将气道与流料方向保持一致。 b．注射速度及保压 在保证制品表现不出现缺陷的情况下，