浅谈气辅模具注塑成型技术

  气辅模具注塑成型是通过把高压气体引入到制件的厚壁部位，在注塑件内部产生中空截面，完全充填过程、实现气体保压、消除制品缩痕的一项新颖的塑料成型技术。传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型，而且制件残余应力大，易翘曲变形，表面时有缩痕。新发展的气辅技术通过把厚壁的内部掏空，成功地生产出厚壁、偏壁制品，而且制品外观表面性质优异，内应力低。轻质高强。现已开发成功气辅产品结构和模具设计包括浇注系统、进气方式和气道分布设计技术，气辅注塑工艺设计技术，气辅注塑工艺设计技术，气辅模具注塑过程计算机仿真技术，气辅模具注塑产品缺陷诊断与排除技术，气辅模具工艺专用料技术。

    电视机、家电、汽车、家具、日常用品、办公用品、玩具等为塑料成型开辟了全新的应用领域，气辅模具注塑技术特别适用于管道状制品、厚壁、偏壁（不同厚度截面组成的制件）和大型扁平结构零件。

    气体辅助装置：包括氮气发生和增压系统，压力控制单元和进气元件。投资约 40--200万元（视规模和对设备要求的档次不同而不同）。气辅工艺能完全与传统注塑工艺（注塑成型机）衔接。

    减轻制品重量（省料）可高 40%，缩短成型周期（省时达30%，消除缩痕，提高成品率；降低注塑压力达60%，可用小吨位注塑机生产大制件，降低操作成本；模具寿命延长、制造成本降低，还可采用如粗根、厚筋、连接板等更稳固的结构，增加了模具设计自由度。通常6-18个月可收回增加的设备成本（具体经济效益随制件而议）。

我国气辅模具注塑技术研发获重大突破

 
    中国工业报2007年2月5日报道  南昌大学柳和生教授承担的第二批江西省主要学科跨世纪学术和技术带头人培养计划项目——气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具气辅模具注塑成型技术研究及气辅注塑成型机研制项目，日前在南昌通过由江西省科技厅主持的验收。该项目的研制成功，为推动我国注塑成型技术进步，为塑料制品企业改进气辅注塑工艺奠定了扎实的理论和实验基础。
    专家认为，该项目在国内外率先对气辅模具注塑成型进行了较为成熟的理论和实验研究，建立了三维薄壁制件的气辅模具注塑成型充填过程数学模型，自主开发的一套基于Windows平台的气辅注塑成型注气控制系统软件，实用性较强，可以通过模拟注塑过程，提前发现成型工艺缺陷。据此建立的气辅注塑成型实验装置，成功地实现了气辅挤出，气辅压力控制范围大，相对误差小。
    另外，该项目通过对气辅模具注塑成型过程中充模流动过程CAE分析以及成型工艺和制品形成缺陷进行理论和实验研究，得出了气辅模具注塑制品的表观及内在质量与气体辅助注塑模具结构、操作工艺参数和原料物性参数之间的规律性关系，进而提出了可用于指导模具设计、工艺路线制定和操作的准则，并对气体注塑装置及相应控制系统进行了研制，提出了变积分—不完全微分—带死区的多模态智能PID跟踪控制算法。同时，在自主开发的实验设备上，对气辅成型的关键因素——气垫膜层的形成和影响进行了实验研究，对不同截面口模在不同工艺参数、不同物性参数条件下的气辅挤出进行了三维、非等温粘弹数值模拟，得到了各种场量分布。研究表明，和传统工艺相比，应用该气辅技术，生产中口模压降降低20％～30％，挤出胀大率由10％～28％降到1％以下。
    目前，该气辅注塑装置及技术已在江西省多家塑料制品企业投入运行，使用效果明显，能用传统注塑机生产出工艺复杂的薄壁制品，成为传统注塑成型机械技术改造的更新换代产品。专家指出，该项目研究成果达国际先进水平，应进一步完善气辅注塑机，使其尽早实现产业化。