气辅成型的物性

气辅成型应用在最近一、二年来有越来越多的趋势，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、调试的困难。本文说明了气辅成型的物性，希望在气辅产品调试时有所参考。

1、 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%）注入高压惰性气体，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新兴的注塑成型技术（如图1所示）。



气体的功能有两种：

1、 驱动塑胶流动以继续填满模腔；

2、成中空管道，减少塑料用量，减轻成品重量，缩短冷却时间及更有效传递保压压力。

由于成型压力可降低而保压却更为有效，更能防止成品收缩不均及变形。

气体易取最短路径从高压往低压（最后充填处）穿透，这是气道布置要符合的原则。在浇口处压力较高，在充填最末端压力较低。

2、 气辅成型优点

1、减少残余应力、降低翘曲问题：传统注塑成型，需要足够的高压以推动塑料由主流道至最外围区域；此高压会造成高流动剪应力，残存应力则会造成产品变形。GIM中形成中空气体流通管理（Gas Channel）则能有效传递压力，降低内应力，以便减少成品发生翘曲的问题。

2、消除凹陷痕迹：传统注塑产品会在厚部区域如筋部（Rib＆Boss）背后,形成凹陷痕迹(Sink Mark),这是由于物料产生收缩不均的结果,但GIM则可借由中空气体管道施压,促使产品收缩时由内部向外进行,则固化后在外观上便不会有此痕迹.

3、降低锁模力：传统注塑时高保压压力需要高锁模力,以防止塑料溢出,但GIM所需之保压压力不高,通常可降低锁模力需求达25~60%左右.

4、减少流道长度：气体流通管道之较大厚度设计,可引导帮助塑料流通,不需要特别的外在流产设计,进而减低模具加工成本,及控制熔接线位置等.

5、节省材料:由气体辅助注塑所生产的产品比传统注塑节省材料可达35%,节省多少视产品的形状而定.除内部中空节省料外,产品的浇口(水口)材料和数量亦大量减少,例如38寸电视前框的浇口(水口)数目就只有四点,既节省材料的同时亦减少了熔接线(夹水纹).

6、缩短生产周期时间:传统注塑由于产品筋位厚、柱位多，很多时都需要一定的注射、保压来保证产品定形，气辅成形的产品，产品外表看似很厚胶位，但由于内部中空，因此冷却时间比传统实心产品短，总的周期时间因保压及冷却时间减少而缩短。

7、延长模具寿命：传统注塑工艺在打产品时，往往用很高的注射速度及压力，使浇口（水口）周围容易走"披峰"，模具经常需要维修；使用气辅后，注塑压力，注射保压及锁模压力同时降低，模具所承受的压力亦相应降低，模具维修次数大大减少。

8、降低注塑机机械损耗：由于注塑压力及锁模力降低，注塑机各主要受力零件：哥林柱、机铰、机板等所承受的压力亦相应降低，因此各主要零件的磨损降低，寿命得以延长，减少维修及更换的次数。

9、应用于厚度变化大之成品：厚部可应用为气道，用气体保压来消除壁厚不均匀而形成的表面缺陷。

3、 气辅成型流程

气辅成型的流程为：①合模②塑胶充填③气体注入④保压、冷却⑤排气，开模在图2中,A为塑胶注入,B为气体注入,C为气体保压D为排气。



气辅成型的第一阶段为塑胶注入模腔，如图3所示。熔融塑胶注入模腔，接触到温度较低的模具面后，在表面形成一层凝固层，而内部仍为熔融状态，塑胶在注入90%~99%时即停止。


第二阶段为气体注入，如图4所示。氮气进入熔融塑胶，形成中空以推动熔融塑胶向模腔未充满处流动。



第三阶段为气体注入结束，如图5所示。气体继续进入熔融塑胶直至推动塑胶完全填满模腔，此时仍有熔融塑胶存在。



第四阶段为气体保压，即气体二次穿透阶段，如图6所末。在保压阶段，高压气体压实塑胶，同时补偿体积收缩，保证制件外部表面质量。



四 ，模具冷却水的接法和注意事项

面壳模具动模主要针对胶位较厚的局部冷却。比如四个角的码胆柱，尽量使码胆柱温度降低。当正常生产时模温升高，码胆柱位的温度也随之升高，容易产生缩水、凹陷、流胶等现象，是制约效率的一个关键因素。因此应该将四角的码胆柱单独接冷却水。其余模芯部位必须做到左右对半接法，使模温处于可控状态。

面壳模具定模接冷却水视模具结构而定。对于有喇叭网孔的模具必须使喇叭网面保持温度较高，可加快材料在模腔里的流动速度，减少压力损失。所以接水时应将两侧面和中心主流道冷却，尽量使喇叭网面保持温度较高。

五．进气方式的设计

一般情况下，气辅成型有以下3种进气方式

1，注塑喷嘴直接进气 进气通道合成在注塑喷嘴内，喷嘴需要设置封闭阀，阻止高压氮气反灌螺杆。优点是模具上不要设置气针，缺点是每注塑一次注射台都必须回退来进行排气，喷嘴内部残余的材料因为包含气道，可能造成下一模产品表面缺陷而无法生产合格零件。

2，流道进气 气针设计在流道上，进料口设计在产品厚壁处或气道上，进料口同时也是进气口。适用于气道形状比较简单的产品。但流道要采取特殊措施，如局部截面减薄，或者采用针阀封闭浇口，阻止高压氮气反灌螺杆。

3，产品上直接进气 在产品合适的位置上设计气针，高压氮气直接进入产品内部。这种方式最常用也最灵活。

六．气针位置的选择

产品上直接进气时，气针位置的选择请遵循以下原则

1， 气针与进料口保持适当的距离，否则浇口或流道要采取特别措施，阻止高压氮气反灌螺杆。

2， 气针设计在厚壁处

3， 气针不可以设计在充填的末端（满射可以除外）

4， 尽可能保持多条气道等长

七．气针图纸

在华威，气针有两种规格（如图所示），请设计时合理选用。条件允许的情况下，请选用大号气针。

八．气针的密封

气针顶面一般情况下深入到气道的中心，过高时产品表面可能被高压氮气挤得太薄，过低时多余的料可能引起表面缩印。从气针里出来的高压氮气就是靠包裹在气针周围的塑料来密封的。被塑料包裹的气针长度要求大于5MM，这样可以保证可靠的气体密封。如下图。

九．气道

气道的理想截面为圆形，气道的末端必须渐变到零，不可以突然结束。在气道比较复杂时要通过试模进行调整。试模过程中，先对产品过度冲气，使产品爆裂，逐步调整冲气参数，分析气道的合理性并进行调整。一般情况下要求气道的厚度大于等于2倍塑件主体壁厚，否则冲气时易产生手指效应。

十．溢料包的设计

气辅成型有两种状态：半射和满射

半射：开始冲气时型腔没有被完全冲填满。

对于一般的壳体类零件，型腔已经基本填满，气辅是代替注塑保压提高塑件表面质量的最有效的手段。由于没有多余的材料，无需设计溢料包。

对于一般把手类零件或厚壁件，型腔仅被充填了70%~90%，通过高压氮气的推动塑料充满型腔，通过控制料量，无需设计溢料包。产品表面在注塑结束的位置会有明显的停顿痕迹，对外观要求较高的产品不适用。

满射：开始冲气时型腔已经被完全冲填满。

对于外观要求比较高的产品，建议采用满射注塑工艺。由于冲气时型腔有多余的料存在，要求在冲气的末端设计溢料包，溢料口要求设计在厚壁处。

对于简单的把手类零件，溢料包可以不设计开关阀门。对于局部存在薄壁的零件，为了保证薄壁能够在溢料前充分充填，溢料包必须设计开关阀门。

溢料包的体积等于塑件中空的体积，溢料包在设计时必须考虑体积可调整，方便试模过程中工艺调整时引起溢料量的变化。

十一.工艺参数调试的注意事项及解决方法：

1、对于多根气针模具来讲，最容易产生进气不平衡，造成调试更加困难。其主要现象为局部缩水。解决方法为放气时检查气体流畅性。

2、塑胶料的温度是影响生产的关键因素之一。气辅产品的质量对塑胶料温度更加敏感。射嘴料温过高会造成产品料花、烧焦等现象；料温过低会造成冷胶、冷嘴，封堵气针等现象。产品反映出的现象主要是缩水和料花。解决方法为检查塑胶料的温度是否合理。

3、对于注塑喷嘴直接进气的模具，手动状态下检查封针式射嘴回料时是否有溢料现象。如有此现象则说明气辅封针未能将射嘴封住。注气时，高压气体会倒流入料管。主要反映的现象为水口位大面积烧焦和料花，并且回料时间大幅度减少，打开封针时会有气体排出。主要解决方法为调整封针拉杆的长短。

4、冲气的起始时间调整非常重要，过早冲气：高压气体可能反灌螺杆，产品表面易产生手指效应；过晚冲气：塑料固化，产品冲气不足，表面易产生缩水。

5、检查气辅感应开关是否灵敏，否则造成不必要的损失。

6、气辅产品是靠气体保压，产品缩水时可适当减胶。主要是降低产品内部的压力和空间，让气体更容易穿刺到胶位厚的地方来补压。


图文来源于网络，仅供学习交流，非商用，如有侵权，请联系删除，谢谢！