经典氮气辅助成型技术讲义.ppt
《气辅成型模具》课件
操作后检查
检查成型件是否符合要求，对不合格 品进行修整或报废处理。
操作注意事项
严格遵守操作规程，确保安全操作， 防止意外事故发生。
模具维护保养方法
01
02
03
日常保养
保持模具表面清洁，定期 检查密封件、气路、电路 等是否正常，对易损件进 行更换。
定期保养
对模具进行全面检查和维 护，清洗或更换冷却水路 ，对损坏部件进行维修或 更换。
05
案例分析
某公司气辅成型模具应用案例
案例概述
某公司在生产过程中面临成型困难的问题，通过引入气辅 成型模具技术，成功解决了问题并提高了生产效率。
技术应用
该公司采用了气辅成型模具技术，通过引入气体来辅助塑 料的成型过程，提高了产品的质量和生产效率。
经验教训
在应用气辅成型模具技术时，该公司遇到了一些技术难题 和挑战，但通过不断尝试和改进，最终成功实现了技术的 稳定应用。
绿色化
采用环保材料和节能技术，降低气辅成型模具的生产能耗和排放，满 足可持续发展要求。
气辅成型模具的市场需求预测
行业应用拓展
随着气辅成型技术的不断成熟， 气辅成型模具在汽车、家电、航 空航天等领域的应用将进一步拓
展。
定制化需求增长
随着个性化消费的兴起，气辅成型 模具的定制化需求将逐渐增长，对 模具的设计和制造能力提出更高要 求。
准备图纸
根据设计要求，制作详细的模 具图纸。
组装与调试
将各部分组装在一起，并进行 初步调试。
抛光与验收
对模具表面进行抛光处理，确 保表面质量，并进行最终验收 。
03
气辅成型模具的使用与维护
模具操作规程
操作前准备
检查气辅成型模具是否完好，确认气 源、电源是否正常，准备好所需材料 。
气体辅助注射成型技术
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ｒ一传境注射戚型的压力发展；ｂ－－－ＧＡＩＮ的压力发展 圈３ ＣＡＩＮ与传统注射成型的压力发晨比较
从以上分析可以看出，在ＣＡＩＮ过程中．气体对型腔中 熔体流动行为的影响是显而易见的。不论是改变成型加工 的各种控制参数，迁是在模具设计中改变气道的设置．都会 影响到气体的填充状况，进而影响到最终制件的质量和性 能。由于成型过程中各种参数搭配不当等因素弓Ｉ起的制件 缺陷主要有下列几种：
ＧＡＩＭ所需的设备是利用普通的注射机，再加装一套气
体注射装置（见图１）。该气体注射装置由气体压力制备系 统、喷气嘴和特殊的气压控制系统三部分组成。如图１所 示，由工业气瓶出来的气体经柱塞式气缸１时受到预压缩， பைடு நூலகம்缸里所含气体的最大容量能完垒满足预充气的需要量．换 言之，气缸Ｉ的气压螗保证开始充气时所需要的低压压力。 气体在柱塞式气缸Ⅱ内被压缩到充气时所需的高压压力是 通过一个比例阀来控制的。整个气体镧备过程对注射循环 周期不会产生任何不利影响，因为它与注射成型中的计量过 程是同时发生的，不占用设备的注射时间。
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术的应用
● 管状和棒状零件，如门把手、转椅支座、吊 钩、扶手、导轨、衣架等。这是因为，管状结 构设计使现存的厚截面适于产生气体管道，利 用气体的穿透作用形成中空，从而可消除表面 成型缺陷，节省材料并缩短成型周期。
气体辅助注射成型技术原理及应用
在进行模具设计之前，利用MoldFlow MPI 5.0对设计方案进行了模拟。 分析模型如图8所示，在该分析模型中确定了浇口及进气口位置。在模拟中， 设定预注射量为70%，熔体温度为230℃，注射时间为3s，延迟时间为1.5s， 气体压力为20MPa。
气体辅助注射成型技术原理及应用
● 可通过气体的穿透减轻制品重量，节省原材料 用量，并缩短成型周期，提高生产率。
● 该技术可适用于热塑性塑料、一般工程塑料及 其合金以及其他用于注射成型的材料。
气体辅助注射成型技术原理及应用
气体辅助注射成型技术的缺点是：
●需要增加供气和回收装置及气体压力控制单元， 从而增加了设备投资；对注射机的注射量和注射 压力的精度要求有所提高；制品中接触气体的表 面与贴紧模壁的表面会产生不同的光泽；制品质 量对工艺参数更加敏感，增加了对工艺控制的精 度要求。
气体辅助注射成型CAE分析的主要作用是：
1.分析产品的成型工艺性 2.评价模具的设计是否合理 3.优化成型工艺参数 4.预测制品可能出现的缺陷
气体辅助注射成型技术原理及应用
下面以成型把手为例，介绍气体辅助注射成型 CAE分析的过程。
如图7所示的把手材料为ABS，手柄位置壁厚为14mm。由于是外观件，对 其成型要求很高。
气体辅助成型
氣體輔助射出成型技朮氣體輔助射出成型是在射出成型過程中將氮氣射入模穴內，並以氮氣進行保壓，因而使成品掏空減重，防止成品收縮凹陷並降低成型所需壓力，因此又稱為「氮氣中空射出成型」或「低壓中空射出成型」，簡稱氣輔。
氣體輔助成型技朮分內部成型和外部成型內部氣體輔助射出成型主要包含下列步驟：1.將定量塑料注入模具內。
2.氮氣射出：使成品掏空減重，並輔助塑料流動。
3.氮氣保壓：因塑料冷卻收縮，因此氮氣會進行二次滲透（secondary penetration），並防止成品凹陷翹曲。
4.釋放高壓氮氣：將模穴內的氮氣釋放出來。
內部氣體輔助射出成型有哪些優點?1. 對粗厚型成品：a.節省塑料，成品輕量化20~50%。
b.成型週期縮短（冷卻時間縮短）可達20%。
c.減少後加工。
2. 對平板型成品：a.設計多樣化。
b.外觀改良，電鍍效果佳。
c.消除成品厚肋骨的凹陷現象。
d.實現低壓成型、鎖模力降低。
e.成品殘留應力小、降低成品翹曲變形。
f.可用較厚的肋﹐角板等補強件﹐增加成品結構剛性﹐使產品的厚度減少。
g.減少零件數。
應用氣輔成型有無塑料的限制?氣輔成型已成功應用於各種熱塑性塑膠如PP、PE、ABS、PC/ABS、PC、PS、PVC、PPO、PBT、TPU…等塑料，但是熱固性塑膠較不適用，而高含量之填充材塑料則會有表面品質問題要使用氣體輔助射出技術需有下列設備：1.射出成型機2.氣體輔助射出裝置3.氮氣產生機或氮氣瓶4.空氣壓縮機5.必要的成型週邊設備氣體輔助射出成型所牽涉的技術包括模具設計、成品設計、氣針位置的分析設計、氣輔裝置本身的技術、射出成型技術、成型不良的排除、模流分析技術等。
模具設計時需注意﹕氣道盡可能循二或多面交匯處或粗厚處行﹐主氣道以一氣呵成（一氣道）為原則﹔避免閉路式氣道﹔避免氣道相臨太近﹔准確的熔膠射入量非常必要﹔均勻的冷卻非常必要﹔延伸氣道至最后充填處﹐最后充填處應處在非外觀面上﹔當氣道分支時﹐支氣道末端可以階梯式縮小﹐以防氣體加速﹔氣道太小可能引起滲透﹐太大可能引起融合線或氣陷。
氮气辅助成型技术讲义
能够缩短成型周期，提高生产效率。
氮气辅助成型技术的优势与局限性
• 低成本：能够降低原材料和能源消耗，降 低生产成本。
氮气辅助成型技术的优势与局限性
技术门槛高
需要专业的技术人员和设备，增加技 术难度和成本。
应用范围有限
目前主要应用于塑料制品的成型，对 于其他材料的成型仍需进一步研究。
02
氮气辅助成型技术的基本原理
防止氧化
在高温成型过程中，氮气可以替代空气中的氧气， 避免产品氧化和烧焦。
降低成型温度
由于氮气的热导率较低，可以降低成型温度，减 少能源消耗。
氮气辅助成型技术的工艺流程
注入氮气
在模具型腔内注入 高纯度氮气，确保 气体分布均匀。
冷却和脱模
将模具冷却至适当 温度，然后打开模 具取出成型产品。
准备材料
根据产品需求准备 合适的材料和模具。
氮气的性质与特点
01
氮气是一种无色、无味、无毒的 气体，在标准条件下密度约为 1.25kg/m^3，大约是空气的 78%。
02
氮气的化学性质相对稳定，不 易与其他物质发生化学反应。
03
氮气的热导率低，具有良好的 隔热性能。
氮气在成型过程中的作用
保护环境
氮气辅助成型技术可以减少生产过程中的有害气 体排放，降低对环境的污染。
时间控制
合理安排成型时间，确保材料完全固化，提高产品性能和稳定性。
04
氮气辅助成型技术的应用案例
汽车制造业的应用
总结词
氮气辅助成型技术在汽车制造业中广泛应用于制造复杂零部件，如保险杠、仪表 盘和座椅骨架等。
详细描述
通过氮气辅助成型技术，汽车零部件能够以较低的成本和较短的生产周期实现高 质量、高强度和复杂形状的成型。该技术有助于提高汽车的安全性能和外观质量 ，同时降低生产成本和减少废料。
气体辅助注塑工艺简介
气体辅助注塑工艺简介1.气体辅助注塑目前所指的气体辅助注塑：是指将氮气注射入产品内，使产品内部形成中空。
模具打开前，控制器会将塑胶工件内的氮气释放回大气中。
2.气辅注塑成形工艺的优势1)低射胶、低锁模力；2)压力分布均匀、收缩均匀、残余应力低、不易翘曲，尺寸稳定；3)消除凹陷，型面再现性高；4)省塑料，可用强度及价格更低的塑料；5)可用强度和价格更低的模具金属；6)厚薄件一体成型，减少模具及装配线数目；7)可用较厚的筋，角板等补强件，提高制品刚性，使得制件公称厚度得以变薄。
8)增强设计自由度。
3.气辅射胶控制工艺1)短射工艺，即胶料未完全充满型腔时，继之以氮气注射；2)满射工艺，塑胶熔体充满型腔之后，停止注射，继之以氮气注射。
短射工艺的特点：在气辅注塑中，塑胶注射取决于胶件形状及胶料性能，在以下条件才可进行短射。
1)胶件必须有独立完整的气体通道，即气流在穿透胶件时，无分支气道可走。
2)气体通道中多余胶料有足够的溢流空间。
3)胶料流动性优良，粘度不可太低，尽量避免使用含破坏高分子键的填充物的胶料。
4)胶料导热度较低，有可较长时间保持熔融状态的能力。
满射工艺特点：胶件射胶完成，通过气体代替啤机，防止胶件收缩。
其优点在于，啤机保压是以射胶量及压力来防止胶件收缩，气辅保压，则以气体穿透塑胶收缩后的空间，防止胶件表层埸陷。
4.气辅压力分析：现我们看以下气辅压力与啤机压力的对比：1)气辅压力a)低气压800psi=56.34kg/cm2b)中气压1500psi=105.63 kg/cm2c)高气压2500psi=176.06kg/cm22)啤机压力a)100 TON注塑最大压力188Mpa=1917 kg/cm2b)280 TON注塑最大压力150Mpa=1530 kg/cm2c)650TON注塑最大压力153Mpa=1560 kg/cm2从以上压力对比可知，氮气压力只相当于普通啤机注塑压力的十分之一，甚至更少。
气辅产品成型工艺培训教材
气辅产品成型工艺培训教材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.一、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。
二、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。
6.9.气体辅助射出成型课件
模後固化速度快，能進行快速的成型循環。/
2、2．RIM設備的工作原理
2、3．RIM設備的組成
RIM設備主要由以下三個系統組成： 蓄料系統、計量和注射系統、混合系統。
①蓄料系統主要有蓄料槽和接通惰性氣體的管 路系統。
其作用:是分別獨立貯存兩種原料，防止貯存 時發生化學反應，同時用惰性氣體保護，防止空 氣中的水分進入貯罐與原料發生反應。/
丙烯酸系共聚物、有機矽等幾種樹脂的單體， 但目前RIM產品以聚氨酯體系為多， 主要應用在汽車工業、電器製品、民用建築及其
他工業承載零件等方面。 ／
2、RIM成型設備
是一組帶有軸向活塞泵的計量裝置． 主要組成：組分儲存槽、篩檢程式、軸向柱塞泵、
電動機以及帶有混合頭的液壓系統。 RIM成型設備要求有很高的靈活性和計量精度。 近年來，採用電腦對計量裝置、工藝操作程式和
⑸氣體釋放階段： 使氣體入口壓力降到零。 ⑹冷卻開模階段： 將製品冷卻到具有一定剛度和強度後開模取出
製品。 /
2、氣體輔助注射成型設備
氣體輔助注射成型是通過在注射成型機上增 設氣輔裝置和氣體噴嘴實現的。
⑴、注射機 要求注射機的注射量和注射壓力有較高的精
度，在±0.5％以內. ⑵．氣輔裝置 由氣泵、高壓氣體發生器、氣體控制單元和
6.10.氣體輔助注射成型
氣體輔助注射成型
1、氣體輔助注射成型工藝過程
氣體輔助注射成型與普通注射成型相比，多一 個氣體注射階段，
在原來注射成型的保壓階段，由壓力相對低的 氣體進行保壓，成型後的製品中就有由氣體形 成的中空部分。/
氣體輔助注射成型週期可分為六個階段：
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輸出控制壓力
Output Control Pressure (bar/psi)
氣輔控制迴路
Gas Control Circuit
GCU-1 7/100~350/5000
1
GCU-2 7/100~350/5000
2
GCU-3 7/100~350/5000
3
GCU-4 7/100~350/5000
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進氣位置 (一) 由射嘴進氣
資料來源: 〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GEPLASTICS Resins〞---GE PLASTICS
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• 須用特製的切斷式 (shut-off)噴嘴
• 所有氣道須和料頭 連 接，氣道設計易 受限制
氣輔控制在射出成型的應用
Gas-Assistant Control in the Application
of Injection Mold Process
報 告 人：林 進 生 J a s o n L i n
資 料 來 源:富 益 成 科 技 有 限 公 司
( V i t e k T e c h. , L T D , B. C. C A N A D A )
正常保養與使用情況下，可無限期使 用(壹年僅需更換兩支前置過濾器)
使用16~18個月後性能下降30%，24個 月後即須更換分子篩，而更換分子篩 的費用約為機台售價的1/3~1/2
一般在99%下為3:1
99%下為4.5:1
35℃
由於須使水分子蒸發為最小直徑，所 以必須要求至少在50℃以上
低
高
容易
困難
較好且穩定
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採用VITEK氣輔設備廠商實績
➢ 汽機車- 亨福實業 ➢ 家電產品- 松下電器,成發塑膠,川慶塑膠,勝檳興業,大城
仁和興業,韋翔塑膠,東桂塑膠,良盈實業,嘉晉塑膠,恆嘉 塑膠,海國樂器 ➢ 3C電子產品- 精泉塑膠,迎廣科技,仕欽科技,協益電子,高 塑開發科技,竹永成精密 ➢ 試模廠- 緒茂塑膠 ➢ 百貨業- 華博科技
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Bauer (德國) 英文介面 壓力控制 比例閥 全閉型 不一定 固定型PID
有 無 無 無 有 普通 普通 普通 有
Vitek (加拿大) 中文介面 壓力控制 伺服閥 全閉型 否 人工智慧 自調型PID 有 有 有 有 有 容易 高 高 有
13
VITEK(富益成)氣輔成型控制器規格
型號
Model NO
普通
因機台內部有完善的前處理設備，所 以無此疑慮，故入口端之前不需再加 裝冷凍乾燥機
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僅有簡單過濾設備，水分及油污較易 進入薄膜而污染，故入口端之前必須 加裝冷凍乾燥機
11Байду номын сангаас
VITEK(富益成)氣輔成型控制器設計理念
➢ 可控制兩台注塑機
➢ 可儲存1000組成型條件
➢ 觸控式多彩顯示液晶螢幕
➢ 中文Windows人機介面
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何謂氣體輔助射出成形:
就是在射出成形加工的融熔樹脂射出後或 是在射出中，將惰性氣體(氮氣)注入樹脂 內，利用該高壓氣體壓力，將射出品的收 縮或翹曲問題降至最低的成形方法
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可應用氣輔射出成型項目與產業別
➢ 汽機車- 保險桿, 後視鏡,儀錶板,內飾件等 ➢ 家電產品- 電視機,投影機,冷氣機,洗衣機,電子琴,音響 ➢ 3C電子產品- NB,PDA,LCD TV,DVD,手機,印表機,滑鼠 ➢ 家俱業- 桌子,椅子,棧板 ➢ 百貨業- 置物箱,把手等
➢ 快拆式迴路模組設計
➢ 斜坡式緩增壓緩降壓
➢ 精密型全閉迴路控制器
➢ 具備線上清除氣針功能
➢ 即時壓力曲線及數值顯示
➢ 具備關機狀態記憶
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氣輔成型控制器比較一覽表
機械製造商 軟體系統環境 成型控制類別 氣體迴路控制閥
控制迴路 易受高壓氮氣源壓力變動的影響
控制邏輯
緩增壓或緩降壓 提供與射出機電阻尺連線 快拆式迴路模組的設計
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進氣位置 (三) 由模穴進氣
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氣輔射出成型的優點
➢ 提高產品品質 ➢ 增加產品強度 ➢ 縮短產品製程 ➢ 節省生產成本
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傳統成型與氣輔成型射壓比較圖
傳 統 成 型
氣 輔 成 型
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Pressure
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氣體輔助射出成型原理(一)
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Battenfeld (德國) 英文介面 壓力控制
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Gas Injecition (英國) 英文介面 壓力控制 快速電磁閥 半閉型 是 無
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壓力擺盪式(PSA)與薄膜式氮氣機比較表
優缺點 氮氣純度(%)
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空壓機型式及壓力
吸附劑壽命
空氣/氮氣置換比例 壓縮空氣進口溫度要求
空壓機平均耗電量 保養方式
氮氣純度及品質
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流程1: 開始射入原料(短射)
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氣體輔助射出成型原理(二)
流程3:保壓(第二次氣體穿透)
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氣輔成型系統示意流程圖
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VITEK氮氣產生機的設計理念
➢ 最先進壓力擺盪式(PSA)製氮法 ➢ 採用高效能吸附劑(CMS)，吸附能力永不衰減 ➢ 隨機配置數位式氧氣偵測儀 ➢ 採用運作穩定，操作簡易的PLC控制架構 ➢ 可靠且簡易的操作程序 ➢ 對吸入空氣僅需簡易的前處理 ➢ 節能設計，低耗電量 ➢ 低保養成本，維護度高
• 不適用於熱澆道 • 模具修改較容易
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進氣位置 (二) 由流(澆)道系統進氣
• 可減少水口料 • 氣道須和流道/澆口
連接 • 不適用於熱澆道 • 仍須切斷式噴嘴，防 止氣體逆流
資料來源:〝Gas-assisted Injection Molding Design and Processing Guide for GE-PLASTICS Resins〞---GE PLASTICS