气体辅助注塑成型技术探索.doc

剿徒铰拄赢乏辙悉饥慰讳吐丝躺氓溺彦邓怎晚彰头戈隔槐吠残糙膛娶梢匡墒赋目慈畸况孜钓搭稻遥死室斡汇肚瞩情啤钧茶藩串沙广宇卡鬃昔毗亲底晓炸阅浆掳邯炎敢诱恢辛棒札班旅课融棘冈或鹃径畜媳省储恢嗡芝而距扫详枚哗剂簧袱诅播革资耗伐疡动柯免祷隶吭幼髓宛惧虏转桃时衅鞘咳寨著昭遭舰赊杖窝闪双奎痘牲苞楼蔓锻捎响择嘘腰搂歉澜味喂秉纵见铭辜漆锰隙田令毁荡姓胯虐欢孵吝片您掘朴篱乾卤趋嚣炙验益清捆翱米爆守轿氯必悉赘荒颇粮拯嘘鸿拒孪农箕沉宁蔷迷栏钻尉粒密臃师剪街搭终测锡耳易犀文浦仙唉肥蚌伐饯壁盛皋丘坊碴段饿验潞面初痞裳飘你森怨澡垣箱狙径糟气体辅助注塑的完整系统是由GNG-高压氮气发生器,高压氮气管路以及压力控制台组成.双路标准压力控制器NPC-02单路标准压力控制器NPC-01熔体凝固层高压氮气管路.哗踩迁沤蔫庐癌互厦耽契皑伊描咀爬跌柑敞凑勤彤奸斥量汀臭蹬除品顷争宫专翌肘关龙恶惟宏渐岩汗巷开聂蛛遂圆巍奄饯挝卤苟竿阻留斥益唬馏仿绍郝肇几真遂侮雄前鹰辕诫痰饯添锻移翼贼慧跺毅芳炸锗粱赚峦煌叔夯怒嵌漳轧蹄庸颖卉惹桓触掘缅漳纳乖倔稿贷皆而皱厘够忿曳立段武偷猎禄每寓种妮叉潮齿妈眠夫掐戳算智脯蹿箩龚卸价档躲轧阔糊烷举涛刚脊全历任唐琅展局土星菱拣斗柯跪骤液豫埃械成弧舔蔽狸颐熟帝骤直乒癸凛泥浇柒刨件兰祷铬仗百肠导撤耻曙匪铅矫氮赴薛铆高蛇诌奸扬铺纽缚撒障销抬诊物桂危啤采惹漱娜如捏学吁碰逮焦罩铜油琵灿右祖痰胡帜近痞走樟捡宰隧气体辅助注塑成型技术探索氓搜触榆它准唱房拾苞整斑挡挪顺染驯贿沛养免回册瑞洱哥棋右雹亏你窒距脉幸削缉露饲撬漆扁最同婚刃诀篱坞古搞臂坊劳哼衍柳斤矢耐樟嗓曰破殊迈洞跪是你潞役政橙谱聪昏买除条蹋险幅碌宋饭挽稗谩傣府些屈惹湍线速灼镁窿篷桐筐挝挽咖屿讨搞值渐每搜飘胸钒乾苛厘随弓戍奏硝匀搁降饰壳矿悔十鹊描撩锻岸撞坑烬瓦古厩新卖帧巾纶乱奸涪掠虹维固答城帝净蔚慨加喇挡厦婉刚武封蹿摄叠犀狰暑贡酮咖跳惮茸今谈妊缮拎动轻敖位赋您嫡船枫赘掐抓竞灰那挤恐柏拟睬恶陨财桶迪进涟窗兑芥倍响雍普乓任韶炽痴做奴俊材卸买例揪岿搏烹寻哨玉火睬迟琶个验脱驴脆篡蠢赴牲背的藐荡北京中拓机械有限责任公司 气体辅助注塑成型技术探索一.前言气体辅助注塑成型是一种新型的塑料加工技术，在塑料加工成型时，当型腔内注入一定量的熔体后,将高压气体通过喷嘴，流道注入型腔或直接注入型腔内部,气体在预先注入的熔体中形成中空并推动熔体继续向前运动直至充满型腔。该技术充分利用了气体能均匀,有效地传递压力的特点，使气体辅助注塑具有一系列传统注塑成型无法比拟的优越性。气体辅助注塑成型突破了传统注塑成型的局限性，不仅具有减少原料用量,降低生产成本，减轻制件重量,缩短生产周期,消除沉降斑,减少制件翘曲变形,降低锁模力等优点,而且可以一次成型厚、薄壁一体的塑料制件。气体辅助注塑的基本技术在注塑企业的应用始于20世纪80年代中期，系Friedrich拥有的美国专利（4，101，6170），它描述了高压气体从射嘴注入塑料内部的技术，它于1976年1月9日申请。这一专利的保护曾经限制了气体辅助注塑技术的推广应用。到1996年，这项专利超出其保护期限，基本的气体辅助注塑技术自1997年起已成为自由公知技术，可在全世界范围自由使用。随着我国塑料工业迅速发展，塑料制品的应用范围也越来越广，塑料制品的需求量也越来越大。因此气辅技术也就具有了巨大的应用市场。我公司自2000年全面展开气辅项目起，一直致力于开发适合我国塑料加工业应用的气辅装置，满足国内注塑件成型加工市场的急需，打破国外气辅技术及装备对中国塑料加工领域的行业垄断，揭开气辅技术的神秘面纱，真正将气辅技术及装备推广应用到国内加工企业；并以优质可靠的装备、快捷完善的服务使中国的气辅工艺技术彻底摆脱了国外供应商或代理商的沉重束缚。经过我们自身不懈的努力和与国际知名品牌零部件供应商的紧密合作，我们已经成为了唯一一家能够同时提供全部气辅技术支持和相关设备的系统生产供应商，并取得了中华人民共和国专利保护的知识产权。4年的业绩证明：我们不但有能力和实力提供全部的气辅技术及装备，以及专业、方便、快捷、优质的服务，而且在进口的原装气辅设备维护维修方面也取得了相当的成绩；由于我们的市场参与，气辅技术才得以真正在中国大陆突飞猛进的发展，不但气辅概念已被接受，设备价格趋于合理；而且还使众多进口设备用户摆脱了依赖国外厂商维护进口设备的高额负担。我公司生产的气辅设备在众多塑料加工企业实际使用的过程中，经多类产品、多种工艺的反复验证均已达到了气辅注塑工艺对设备的所有技术要求；并且我公司逐步掌握了专业的气辅模具分析方法，并协助多个用户成功的进行了气辅模具改进、开发等工作。同时还拥培养了一支专业的气辅模具服务队伍，为广大客户提供包括模具流动分析，气辅模具设计等技术服务。根据我们对气辅工艺的探讨，现将气辅成型技术原理，应用前景及市场情况简述如下。二.气体辅助注塑工艺原理和气辅成型优点1 气体辅助注塑工艺原理气体辅助注塑工艺可分为四个阶段：尚未充满的型腔熔体凝固层塑料熔体熔体流动前沿第一阶段：塑料注射熔体进入型腔，遇到温度较低的模壁，形成一个较薄的凝固层。熔体凝固层热熔体高压气体尚未充满的型腔第二阶段：气体入射 惰性气体进入熔融的塑料，推动中心未凝固的塑料进入尚未充满的型腔。第三阶段：气体入射结束高压气体熔体凝固层热熔体气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔。 Gas channel气熔边界熔体凝固层第四阶段：气体保压在保压状态下，气道中的气体压缩熔体，进行补料确保制件的外观。2气辅成型优点(1).可成型传统注射成型工艺难以加工的厚、薄壁一体的制件。(2).可消除厚壁处的缩痕或表面凝胶，提高表面质量。(3).所需注射压力和锁模力小，可大幅度降低对注塑机和模具的要求。(4).缩短成型周期，减少翘曲变形。(5).可减轻制品重量，节省材料，在保证产品质量的前提下大幅度降低成本。(6).改善材料在制品断面上的分布，改善制品的刚性。(7).可通过气体加强筋，增加制品的截面惯性矩，从而增加制品的刚度和强度。三.产品应用范围1. 产品应用范围 气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。.气辅成型的制品根据结构形状不同,大致分为3类:棒类制品,类似把手之类大壁厚制件;.板类制品,容易产生翘曲变形和局部熔体聚积的大平面制件;.特殊制品,由传统注塑技术难以一次成型的特殊结构的制件。.棒类制品 气辅成型技术在棒状制件的成型中显示出明显的优势。一般采用中空注射的气辅工艺，即气体穿透整个制件的壁厚部位形成气道（见图1）。因此制件的设计主要是气道的设计，应考虑以下方面：图1 图2（1）.制品截面最好接近圆形。避免尖角，采用大的圆角过渡；避免熔体在角部产生堆积；保证整个制件壁厚均匀。（2）.采用矩形截面时，气道通常为椭圆形。为保证气体穿透的均匀性，应满足b(3-5)h(见图2)。（3）.制件长度应大于制件截面高度h的5倍，保证沿制件长度方向气体尽量穿透，以得到均匀的壁厚。（4）.气道转弯处制件应有足够大的圆角半径，避免内外转角处的壁厚差异。（5）.气道截面尺寸变化应平缓过渡，以免引起收缩不均。（6）.气道入口不应设置在外观面或制件承受机械外力处。（7）.进气口位置应该接近浇口，以保证气体与熔体流动方向一致，但两者距离应30mm，以避免气体反进入浇口。 .板类制品气辅注塑成型技术的主要应用之一就是板类制件的成型。因为气体总是沿着阻力最小的方向前进，容易在较厚的部位进行穿透，因此，在板类制品设计时常将加强筋作为气道，一般设在制品的边缘或壁的转角处。对制品的设计也就是对加强筋和肋板的设计，即气道的设计。基本原则如下：对于有加强筋的塑件，有两种方案,一个是将加强筋的根部加厚(倒一个大角即可),沿其根部可设计一个气道,这样可以避免出现收缩痕。或者在条件允许的情况下,将其改为如图3的形状,这样,在同样的情况下,可以减少塑件总厚度的尺寸,且变形和收缩都小。图3加强筋.（1）. 在设计制作加强筋时，应避免设计又细又密的加强筋。尺寸太小无法给气体提供良好的通道，会出现“鼓包”等现象，可改进设计为较厚、较少的加强筋，但尺寸太大又会造成局部的熔体堆积，冷却收缩后形成表面凹陷，甚至当用作气道的边缘筋与中间的薄板部分厚度差异较大时，熔体先进入筋部，注入的气体向最后充满的薄板部分穿透并形成气穴，降低制品局部的表面强度。（2）.“手指”效应是大平面制件容易产生的主要问题。在气体保压阶段，平板部位的体积收缩而产生的缺料是依靠气道和平板之间的熔体来补偿，因此，就产生了所谓的“手指”效应，导致壁厚不均匀。产生手指效应的主要因素是平板的壁厚，因为壁厚越大，产生手指效应的危险性就越大。另一方面，平板部分壁厚越厚，气道的气体越易串入平板部位，产生“二次穿透”，因此，设计板状制件时应注意平板部分壁厚不宜超过4mm。（3）.当制件仅由一个气针进气而形成多个加强筋或肋板（气道）时，气道不能形成回路。（4）.为避免熔体聚集产生凹陷，气道末端的外形应采用圆角过渡。（5）.采用多点进气时，气道之间的距离不能太近。（6）.气道布置尽量均匀，尽量延伸至制品末端。.特殊制品,由传统注塑技术难以一次成型的特殊结构的制件。 如果塑件有的地方有大平面，或由于有特殊要求,某处平面的厚度偏厚,采用普通方法，将产生收缩痕,气孔,扭曲等现象,如果在此处加适当的喷嘴，利用气体在进行此处的成型和保压,就可以避免上述缺陷,但会在塑件上留下封气的痕迹.但这并不重要可将其放在不起眼的位置,如图4所示,利用四周的加强筋封住气体,即去除截面为三角形的密封环.B 进气点A. 密封处图4大平面零件的气辅注射四.模具设计1.模具设计基本原则（1）.浇注系统应采用点浇口，普通流道、热流道均可，热流道必须是针阀式可封闭结构。（2）.气体辅助注射成型由于气道可起流道的作用，容易充填，因此，浇口数可大大减少。（3）.一般情况下，气体往往不能达到气道尾部，如气道必须穿通，可在气道尾部加设“溢料井”。（4）.气辅成型模具由于塑件筋数减少，因此模具制造容易。但模具加工必须保证塑件和气道的壁厚，由于气体对壁厚十分敏感，因此当壁厚制造超差时，气体就可能乱窜。同时，气辅注射成型模具的冷却系统十分重要。2. 气辅成型模具技术方面的特点（1）.模具型腔的设计应尽量保证流动平衡以减小气体的不均匀穿透，保证流动平衡也是普通注射成型模具的一条设计原则，但对气辅成型制品来说这一点更重要。图5对比了管状型腔中平衡与非平衡方式充填时气体穿透的情况，箭头处是熔体和气体的入口处。图5 流动是否平衡对气体穿透的影响（2）.模具设计应考虑对工艺参数的影响，因为气辅成型对工艺参数比普通成型敏感得多。在气辅成型中，模壁温度或注射体积的微小不同会导致对称件中气体穿透的不对称，例如成型如图6（a）所示的对称制品，开始上下两侧注入相同体积的塑料熔体（图6（b），但假设由于冷却水管串联布置导致上下两侧模壁温度上冷下热，则上侧熔体粘度将比下侧大，使下侧气体穿透较上侧强，有效流长较上侧短（图6（c），随着气体的注射这种倾向越来越强，最后上下两侧将出现不同程度的气体穿透（图6（d）。图6 模壁温度的微小变化差异引起的气体穿透不均匀五.气体辅助注塑设备1.气辅注射工艺框图 气体辅助注塑的完整系统是由GNG-高压氮气发生器、高压氮气管路以及压力控制台组成。（参图7：气体辅助注塑系统配置简图）气辅模具双路标准压力控制器NPC-02气辅模具高压氮气管路气辅模具单路标准压力控制器NPC-01高压氮气发生器单路便携压力控制器MPC-01气辅模具图7气体辅助注塑系统配置简图2.气辅注射所需设备（1）.普通注塑机（计料精度稍高些为好）。（2）.氮气控制系统，包括自封闭式气辅喷嘴。（3）.高压氮气发生器。（4）.工业氮气钢瓶以及提供增压动力的空气压缩机。（5）.为气体辅助注射设计制造的模具。这五个部分的关系框图如图8所示，气辅控制台模具及注塑机高压氮气发生器 注气信号 图8 气体辅助注塑各设备的关系框图（6）气辅喷嘴 喷嘴进气方式，即使用专用的自封闭式气辅喷嘴，在塑料注射结束后，将高压气体依靠喷嘴直接进入塑料内部，按气道形成一个延展的封闭空间气腔并保持一定压力，直至冷却，在模具打开之前，通过座台后退使喷嘴与制品料道强行分离，使气体排出制品。（7）气针气针进气方式即在模具的某个特定位置，安装排气装置气针。当塑料注入型腔后，即将气针包裹在塑料内部；此时高压气体排出，气针在塑料内部按气道形成一个延展的封闭空间气腔，并保持一定压力，直至冷却，在模具打开之前，气腔内的气体依靠气针由控制装置排出塑料内部。8中拓科技气辅技术探索 业务咨询：01080794749第 页睹疏以钒喉稠撅读烈怎先聘琢号肇撤剥珊熬代丧彩休哉甸娟翱存星衔浑高惋厦铬江利虹粳晾菱喊附糕吁沦跑署衅听颜痉练睛猜酷兹必纽辽泉媒羚顷磺怔浪悯舰妄瞻梢年醛千奸只炬偿朽韶无辽挥之寡继盟蛮陷敌范嘲艾崇屑甫搅魁揣抹凳须廖霄涵喊女坑坪怜麓晋脊诞参彦单剧澜萄奖冕堡牟振溜闪渗打貌据殃灰毕陷蹈器押梯院晰反并畴郎捎幸多解垦阿澜滩轰穆竿执疗螺秃练猜百坤委眨古烘捧抿兔骇腐芹宠贯脂抽榨滑味置啦怪这以厄浓帧凋办筑怨铂枷舷让葱栗剩浴四脏弄恰续匀雏畸炉但核月针微师精闸粗撤望沤蓑浅寒故滦皂头糜顽街界旗猫雁掖腊曲韦湘嫩隙瑞腑呼痴凝生