气体辅助注射成型
剩余壁厚-材料
下图表明，材料对制品的剩余壁厚有比较明显的影响。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-填料
下图表明了矿物和纤维等填料对 PA 气辅成型制品的剩余壁 厚的影响程度。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-制品形状
型腔的横截面积对制品的剩余壁厚有比较大的影响， 一般是截面积越大则剩余壁厚也越大.
气体辅助注射成型
3.10 气体辅助 注 塑 成 型
四川大学高分子学院
气体辅助注射成型
内容
概 述 气辅成型中的制品设计原则 气辅成型的模具设计
气体辅助注射成型
3.10.1 概 述
什么是气体辅助注塑成型？
气体辅助注射成型
工艺过程
成型方法包括短射(short shot)和满射(full shot)
气体辅助注射成型
(气辅)制品设计原则
塑料的气道部分和实心部分的壁厚应相差悬殊，以确保气体 在预定的通道内流动，而不会进入邻近的实心部分，如果气 体穿透到实心部位将其淘空，则产生所谓的手指效应，这将 影响制品的总体强度和刚性。
气体辅助注射成型
(气辅)制品设计原则
塑件的壁厚除了棒状手把类制品外，对于 非气体通道的平板区而言壁厚不宜大于 3.5mm 。壁厚过大也会使气体穿透到平板 区，产生手指效应。
气体辅助注射成型
气辅成型缺点
气体辅助注塑成型的缺点是什么？
• • • • • • • • 额外费用：气体、控制单元、针阀等； 制品横截面的壁厚不一致； 从进料到进气转换时会在制品表面产生痕迹； 不易改变原料和壁厚； 通常进气点是向外开放式的； 用于多腔模时，会有不小的困难； 中空截面形状通常难以预测； 熔合线位臵也难以预测；
气体辅助注射成型
气道长度
如图所示的制品总体积为 100 单位体积单位，用 PP成型时体积收缩率为 20%,如果气体通道横截面 积为 1 个单位面积 , 则气道的长度为 20 个单位 , 能满 足要求 .但对体积收缩率为 10%的 ABS则达不到要 求 .可以把气道的外围尺寸设计成 1X1单位面积 ,则 气道的尺寸变成0.5个单位面积.这样便能使气道的 长度变成20个单位。
气体辅助注射成型
气道长度
下图为抽模芯法形成和控制气体通道的模具.
FLASH
气体辅助注射成型
气道长度
满射成型时气体通道是由于塑料熔体冷却收 缩形成的，所形成气道长度主要取决于原材 料体积收缩率，体积大小和气道断面尺寸， 对于 ABS 、聚苯乙烯类塑料虽然其模塑收缩 率只有 0.6 ％～ 0.8 ％，但注塑时熔体体积收 缩率仍有 10 ％。对于 PE 、 PP 类塑料其体积 收缩率可达20％，即气体约占20％体积。
进气位臵
通过模具型腔进气
气体辅助注射成型
制品形状-加强筋
普通塑件加强筋的厚度应比塑件主体壁厚薄 ( 约为其一半 ) ，即使这样也免不了在加强筋所 在壁的对面产生凹陷，因此应尽量少采用。在 气辅注塑中加强筋可设计得比塑件主体壁厚大 得多，作为气体通路，不但可避免产生凹陷， 而且可大大地增加塑件的刚度，粗大的加强筋 通常不会增加制品总重，因为平板部分可减薄， 在筋中的大量气体也可减轻重量。
气体辅助注射成型
制品和模具设计
制品设计的特点是：设计者的自由度大,制品壁厚可相 差悬殊，这样就可把普通注塑时由多个零件组装而成的 制品重新设计成一体。采用粗大的加强筋作为气体通道， 制品刚性好，浇口数目减少。 制品和模具设计的重要问题是根据所成型制品形状决定 塑料熔体进浇位臵、气体入口位臵和气道的位臵。 较早期的气辅注塑成型，气体注入口与塑料熔体浇口同 在一处，现在气体入口可根据需要设臵，在任意时间进 入塑件的任何部位。气辅注塑成型可以成型许多用普通 注塑成型方法不能或难以成型的制品。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-熔体温度
对PC（ Makrolon® 2458）有相似的结果，尽管制品的剩 余壁厚要随熔体温度的增加而减小，但也只有不到0.5mm.
气体辅助注射成型
剩余壁厚-气压
对PC（ Makrolon® 2458）的实验结果显示：即使气压增 加了一倍，而制品的剩余壁厚也基本上没什么变化。
卡车前部零件
气体辅助注射成型
外装饰条
气体辅助注射成型
剪草机的扶手
气体辅助注射成型
车内抓紧用的手柄
气体辅助注射成型
键
气体辅助注射成型
调节椅子用的操纵杆
气体辅助注射成型
调节车用变速器的操纵杆
气体辅助注射成型
进气阀结构
Cinpres 公司进气阀例子
气体辅助注射成型
内容
概 述 气辅成型中的制品设计原则 气辅成型的模具设计
气体辅助注射成型
Weld line
传统的预测熔结痕的方法对气辅成型不适用.
气体辅助注射成型
可能的问题-气道太短
气体辅助注射成型
可能的问题-气道太短
解决方案：
减少熔体注入量 减少延迟时间 增加气体压力 注意模具排气 增加浇口尺寸
气体辅助注射成型
可能的问题-短射
气体辅助注射成型
可能的问题-短射
气体辅助注射成型
气辅成型优点
气体辅助注塑成型的优点是什么？
• • • • • • • • • 气体保压压力梯度很小，保压效果更好； 制品的内应力小，减小壁厚差异大的制品的翘曲变形； 能消除表面的凹陷，表面光滑； 减少了进料点，故熔结痕减少； 可以成型流动长度更大的薄壁制品； 塑件尺寸精度和形位精度高； 节约原料，最高可达40~50％； 可使厚壁制品的生产周期缩短50%甚至更多； 采用短射技术使注塑压力降低，气辅注塑压力约7～ 25MPa，而普通注塑为 40～80MPa或更高； • 锁模力大幅度降低。
气体辅助注射成型
气道形状与筋的关系
参考下面的数据或许可以避免手指效应和缩痕。
气体辅助注射成型
气道形状与筋
气体辅助注塑成型制品上筋的设计参考，s为塑件 主体的壁厚。
气体辅助注射成型
气道形状与筋
气体辅助注射成型
气道形状与筋
下面是复印机门的例子,3mm的壁厚也没产生手指效应,当然 这还与材料与气道的尺寸有关.
气体辅助注射成型
翘曲和变形
气辅成型能消除制品 的翘曲和变形吗？
气体辅助注射成型
翘曲和变形
气体辅助注射成型
剩余壁厚-注入树脂量
太少
太多
气体辅助注射成型
剩余壁厚-注入树脂量
气体辅助注射成型
剩余壁厚-模温
以PC（Makrolon® 2458）为例子，模温变化大于 30°C而 制品的壁厚基本上不变，平均壁厚的改变量仅 0.02mm.
气体辅助注射成型
适用的制品
气体辅助注射成型
适宜成型的制品
气体辅助注射成型
适宜成型的制品
气体辅助注射成型
适宜成型的制品
例子:一条形带翼的 制品,浇口在一端的 中心,两边有加强盘 筋,两侧有两个进气 口,在加强筋中心分 别形成了矩形和三 角形的气体通道.
气体辅助注射成型
适宜成型的制品
例子:美国生产的31英寸彩电，原料为HIPS,由于有 对称的两个互不相通的半环形气道传递压力,使浇口 数量减少,仅为一个,由于壁厚减薄使总重量减轻了 43％，循环时间缩短51％，合模力减少了30％。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-气体延迟时间
延迟时间较短时，对制品的壁厚影响不大，而延迟时间较长 时也基本上只是增加了进气前的塑料冻结层的厚度。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-气体延迟时间
对PC（ Makrolon® 2458 ）的实验结构显示：延迟时间的 增加肯定会稍微增加制品的剩余壁厚，但下图中只增加不到 0.40mm.
气体辅助注射成型
洗衣机
制品旋转冀的根 部的厚度是壁厚 的 3.5 倍，决定了 注塑成型的周期 , 因此希望用气辅 成型.
气体辅助注射成型
洗衣机例子
模拟软件预 测到了与实 际一样的气 体穿透-手指 效应.
气体辅助注射成型
洗衣机例子
塑料温度的 降低使成型 周期从 70S 到 43S 减 少 了 38%。
气体辅助注射成型
气道形状与筋
气道的末端应该渐变,不要突然结束,否则气体可能 进入薄壁处或者出现缩痕.
气体辅助注射成型
制品形状-横截面
棒状制品
气体辅助注射成型
制品形状-横截面
棒状制品
气体辅助注射成型
制品形状-长度
气体辅助注射成型
制品形状-圆角
气体辅助注射成型
气道布局-平板制品
气道布局不 好可能导致 手指效应或 者气体冲破 制品表面。
气体辅助注射成型
剩余壁厚-熔体温度和粘度
以 Durethan® PA6 为例，熔休温度增加50°C对制品的壁厚也只稍微 有点影响，尽管相应的粘度变化量达到了 65%；再用改变材料的方法， 使粘度增加一倍后，制品的剩余壁厚也基本上没什么变化。所以结论是： 这两个参数似乎对制品的剩余壁厚影响不是很明显。
减小主要壁厚尺寸
气体辅助注射成型
可能的问题-制品破裂
浇口封闭，气体尚未排除的结果。
气体辅助注射成型
可能的问题-制品破裂
解决方案：
改善气体的排除方法
气体辅助注射成型
影响气辅成型的五因素
Process Parameters • Delay Time • Gassing Time • Degree of Prefill • Melt/Mold Wall Temperature
气体辅助注射成型
气道布局-平板制品
一般一个进气点只充填一个气道,如果多个气道 相交可能导致熔结痕和缩痕.
气体辅助注射成型
气道布局
气体辅助注射成型
气道长度-预填充熔体量
气体辅助注射成型