气辅成型工艺条件分析

作者：叶炯朱云辉。

**：《科技资讯》2014年第20期。

摘要：气辅成型（gim）是指在塑胶充填到型腔适当的时候注入惰性高压氮气，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。

关键词：成本使用条件气体发生装置溢料槽。

中图分类号：tq320 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0081-01

气辅成型（gim）是指在塑胶充填到型腔适当的时候注入惰性高压氮气，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。作为模具生产企业和产品制造企业关注气辅成型的主要原因还在于气辅成型所拥有的许多优势。2005年以前，中国国内存在气辅成型或者有能力进行气辅成型的企业非常少，其主要原因还在于气体发生装置设备的短板。

早先依赖进口设备，比如日系的进口设备体积小重量轻，移动灵活，调整精度高，氮气压缩的纯度能达到90%以上。随着中国模具行业的发展，特别是广东深圳地区模具企业日新月异的变化，一些国内企业也开始对氮气发生装置进行了研发升级，从最原始的固定压力供气到后期的可通过调整供气压力时间曲率来进行调整的方式，大大提高了这些装置的实用性。

气辅成型优势很多，但被各企业看中的主要原因还在于在保证产品外观尺寸质量的同时，又能够减少实体产品的自身重量。网上很多数据表明气辅成型最大能减少产品30%的重量，当然这个比较趋于理论化，从实际生产的角度理性的生产分析应为7%～15%。作为模具的研发当然提高了模具制造的技术难度和模具制造成本，但从产品的角度分析，一个塑胶制品其最大的生产成本往往是塑胶原材料的**决定，减少10%的产品质量无疑成为减少材料成本10%，这里的成本优势我想作为企业肯定能够看的到。

那么气辅成型是不是所有产品都可以进行使用呢？答案当然是否定的。使用气体辅助成型技术需要对产品及模具进行整体分析，有许多使用条件的限制。

本文就简单从材料、产品、模具、软件、硬件设备等几个方面表达一下个人对气辅成型部分工艺条件的分析。

1 材料选择。

从技术条件来看首先是材料性能的要求。当成型射胶部分基本完成但保压部分还未进行时，此时由于靠近型腔及型芯壁的胶体冷却较快开始凝固，但中心区域温度仍然很高有足够的流动性，这使得气体辅助成为可能。所以从材料选择上看，冷却速度适中的塑胶比较适合，冷却过快会造型气道狭窄，而冷却过慢也会对气道的均匀性造成影响，甚至可能由于气压过大之后破坏产品外观。

比如pc/abs这一类的塑胶材料，成型温度在245 ℃～260 ℃之间，流动性也相对不错，气辅效果较为明显。

2 壁厚。第2个影响的条件是产品的基本壁厚问题，一般根据产品使用性能和材料特性问题，传统的注塑工艺都会给材料一个比较适合的基本壁厚。比如pp材料类型的一般赋予2 mm左右的壁厚，abs系列的材料一般2.

5～3 mm左右，而作为流动性较差的pc材料，一般其基本壁厚可以放到3 mm以上，过低的壁厚会造成因冷却过快而材料注塑工艺范围狭窄，不利于注塑成型。但是基本壁厚过大又会引起成型后收缩明显对产品表面造成明显缩影，这个问题其实也是气辅成型能够存在的原因之一，壁厚越大的产品使用气辅的效果会更明显，不仅可以减少后收缩问题，同时还能大幅减少原材料使用。所以在这里作为气辅的条件之一，气体填充位置产品的壁厚最好能大于4 mm以保证效果。

当然具体问题还应具体分析，特别是平板类产品气体穿透问题，更多的需要靠模具其他的结构去进行解决。

3 溢料槽。

除去材料和产品本身结构的问题以外，模具的结构设计需要进行改变。塑胶熔融状态为液体，比气体的压缩量要小的多。当气辅成型开始时，整个模具腔体处于被塑胶几乎填满的状态，此时很难控制气体填充量与气路通畅。

如果填充过量气体，造成的结果会使气体因压缩温度急剧升高，其原理类似柴油机，会造成后果有很多。其一高温使材料本身碳化，并释放出难闻气味，碳化出粉末会污染产品；其二氮气无法排开塑胶造成无法按预先设计的气道前进，使得进气位置产品饱满，而未进气位置产品凹陷严重，即使通过控制射胶量对成型工艺来进行调整，其效果也非常差。最合理的方法是在模具设计阶段在气道末端设计溢料结构，可以使氮气填充气路通畅，对成型工艺使用范围也是很好的支持。

当然溢料槽的结构需要根据产品形状及尺寸进行设计调整，广东的某些企业在这方面就有较多的经验，曾经有一套汽车用后视镜模具，广东开发时就是用了可调式溢料槽，在成型时随时调整溢料程度来辅助成型的实施，效果显著。

4 模拟流动分析。

作为新兴的技术，在使用之前做好充足的准备也是非常必要的。现在比较流行的模流分析软件很多，比如moldflow软件在使用中相对比较广泛。由于气辅成型的对象产品一般壁厚都比较厚，普通的单式和复式网格很难满足分析的要求，使用3d网格分析能更好分析材料在注塑成型时的流动状态和填充效果，为之后的模具制造及成型作出非常重要的前提工作。

比如预先设置镶块位置进行良好模具分型面排气和溢料槽位置选取等问题，这类软件能很好的进行事先预料，并明确气路走向和问题。这样能够在成型时与实际产品进行比对分析，为制定及时有效的修正方案指明了方向。

5 硬件条件。

工欲善其事，必先利其器，良好的硬件设备是提供优良产品的必要条件。气辅成型要求的产品注塑量平稳，每个产品的重量偏差不能超过0.5%。

所以在这样的情况下，注塑精度越高且支持气辅成型的成型机品种对产品有较大优势。在以前这样的成型机基本依赖进口，现在国产的成型机比如宁波海天公司有许多精度较高的产品也能符合气辅成型的注塑要求了。许多注塑企业已经开始使用这些设备，相信国产设备在以后注塑企业当中所占的比例会越来越大。

气辅成型技术是近10年才发展起来的新技术，现在也主要运用到汽车、家电、办公用品行业等大型注塑件产品。随着模具行业的发展，相信这项技术能越来越多的运动到其他产品领域，造福社会。

参考文献。1] 气辅注塑成型工艺探索与市场前景[eb/ol].雅式工业专网，2006，11，1.

2] 丁宏。气辅注塑成型工艺的研究与应用[d].厦门大学，2009.

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