技術(shù)專欄：氣體輔助注射成型入門

氣體輔助射出成型的工作原理是通過“欠料注射法”將樹脂注入模腔中，接著將氣體注入熔化的樹脂。由于低壓高溫度，氣體能夠沿阻力最小的路徑進入鑄件的各個部分。當(dāng)氣體穿過成型件時，它會將壁厚部分的樹脂熔液均勻地推向鑄件的其他部分。樹脂填充完畢后，氣體在模具內(nèi)形成一個保壓，彌補成型產(chǎn)品體積收縮。

氣體輔助注射成型的實現(xiàn)方法主要有兩種。這兩種方法的區(qū)別在于氣體注入模腔的位置不同，一種是從噴口注入（見上圖），另一種是直接注入樹脂輸送管或成型件。這兩種方法的重要區(qū)別在于，前者要求所有輸氣管都以噴口為開始端。而采用后者，即直接將氣體注入模具內(nèi)時，只要能確保注入氣體之前樹脂的填充方式恰當(dāng)，輸氣管的設(shè)計不受輸氣口位置的限制。

氣體輔助注射成型工藝的優(yōu)點

在設(shè)計者看來，這種成型工藝最顯著的優(yōu)點在于采用空心道和內(nèi)腔使注塑件在更加堅固的同時重量并不增加，甚至還會減少。其他優(yōu)點還包括：

• 剛度更高。

• 設(shè)計自由度更大。

• 減少模內(nèi)壓力和翹曲的發(fā)生。

• 減少/消除縮痕的產(chǎn)生。

• 注塑件整合可能性增加。

• 采用空心型材有利于充填。

• 與實心型材相比，生產(chǎn)周期縮短。

氣體輔助注射成型工藝的缺點：

最大的問題是許多氣體注射成型工藝都涉及專利權(quán)的問題，必須取得許可證才能使用。最好的辦法是與技術(shù)提供者進行協(xié)商，以確定是否有必要取得使用許可證。其他缺點包括：

• 氣體、氣體控制系統(tǒng)以及可能需要的許可證增加了費用。

• 如果使用模內(nèi)成型技術(shù)，模具成本增加。

• 設(shè)計模具時要考慮氣體噴口的設(shè)計及位置。

• 在初期應(yīng)用中會經(jīng)歷一條學(xué)習(xí)曲線。

Avery

材料選擇范圍廣

大多數(shù)熱塑性材料都能應(yīng)用氣體輔助注射成型。例如聚丙烯、聚酰胺和PBT樹脂等晶體材料是比較理想的材料，因為它們都具有精確的熔點、較低的粘稠度、氣體容易穿透。要依據(jù)對產(chǎn)品性能的要求，諸如剛性、強度、特殊條件下的表現(xiàn)、耐化學(xué)腐蝕等來選擇原材料。

設(shè)計中需考慮的問題

當(dāng)設(shè)計的成型件符合下列參數(shù)中的一個或以上時，生產(chǎn)商和設(shè)計者應(yīng)該考慮使用氣體輔助射出成型：

• 成型件有許多內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致縮痕。

• 成型件表面必須平整，模內(nèi)壓力較低。

• 成型件在形狀上必須穩(wěn)定。

• 成型件構(gòu)造復(fù)雜且有較高的結(jié)構(gòu)要求。

• 由于對性能的要求，不可避免地會用到厚的型材。

使用該工藝要求注塑件的設(shè)計中包括氣體輸送導(dǎo)管。這些導(dǎo)管會將氣體和樹脂導(dǎo)向容易產(chǎn)生縮痕的地方，或在填充時需要外力推動的地方，或會產(chǎn)生以上兩種情況的地方。成型件特性設(shè)置應(yīng)最利于樹脂和氣體填充，使用盡可能少的氣孔，輸氣管管徑也盡可能小。可以對模腔填充情況進行分析來預(yù)測填料流動狀態(tài)，作為部件設(shè)計和工藝參數(shù)的一個功能。

氣體輔助射出成型工藝范例：

• 汽車部件

  • 車門把手

  • 車門硬件模塊

  • 外后視鏡外殼

  • 外飾件

  • 油門踏板臂

  • 乘客扶手

  • 玻璃刮水器臂

  • 空氣濾清器外殼

  • 格柵

  • 保險杠飾帶

• 家具

  • 桌子

  • 病床

  • 椅子（扶手、底座、椅腿）

  • 草坪和園藝用具

• 辦公設(shè)備

  • 復(fù)印機嵌版

  • 鍵盤框

  • 送紙滾筒

  • 打印機/傳真機嵌版

  • 計算機邊框

  • 計算機服務(wù)器嵌版

  • 打印機嵌版

• 娛樂設(shè)施

  • 高爾夫球桿桿身

  • 籃板

  • 高爾夫車頂板

  • 雪地機動車保險桿

• 其他

  • 用具的把手

  • 醫(yī)療分析儀器罩

  • 淋浴房基座

  • 電視機柜

  • 洗衣機波輪

  • 平板架

  • 電動工具把手

  • 馬桶座

  • 自動售貨機罩

  • 水冷機嵌板

隨著越來越多的產(chǎn)品設(shè)計者、工程技術(shù)人員、工具商和模塑商開始熟悉氣體輔助注射成型工藝，唯一的問題是如何創(chuàng)造性地運用這一工藝。正如一貫的做法，在一個新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，每一位成員都應(yīng)該在開發(fā)過程中盡可能早的階段參加進來。這樣，各方的意見和經(jīng)驗?zāi)軌蚪粎R，有助于大幅縮短新品開發(fā)的周期并降低成本。

Jack Avery在GE高新材料開發(fā)部工作了34年，于2004年退休。他是總部位于美國猶他州鹽湖城的Avery Plastics Consulting公司的創(chuàng)立者和總裁（電子郵箱：)。

Jack Avery
Avery Plastics Consulting公司

（轉(zhuǎn)載）