moldflow在气体辅助注塑成型中的应用分析

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1、Moldflow在气体辅助注塑成型中的应用　　一.引言　　气体辅助注塑成型(简称气辅成型)是塑料加工领域的一种新方法，80年代开始用于生产实际，气体辅助注射成型比传统注射成型多一个气体注射阶段，由气体推动塑料熔体充满模具型腔，因此在气辅成型制品设计和模具设计时必须提供明确的气道来引导气体的走向。气道几何尺寸的大小、截面形状的确定和位置的布置都会影响到气体的穿透和气体对熔体流动的干涉，从而最终影响到成型制品的质量。　　根据气辅成型时射入型腔的熔融塑料的体积不同，气辅成型工艺大致可分为3种方式：a、中空成型，即熔体射入型腔充填到型腔体积的60-70%时，停止注射熔体，开始注入气体，直至保压

2、冷却定型。这种工艺主要适用于类似把手、手柄之类的大壁厚塑料制品，应用效果最理想。b、短射，即熔体充填到型腔体积的90-98%时，开始进气。该方法主要用于较大平面的厚壁或偏壁制品。c、满射，即熔体充填至完全充满型腔时才注入气体，由气体填充因熔体体积收缩而产生的空间，并将气体保压和熔体保压配合使用，使制品翘曲变形大大降低，用于较大平面的薄壁制品成型，其工艺控制较复杂。前两种方法也称为缺料气辅注射法，后者称为满料气辅注射法。　　气辅工艺原理　　第一阶段：塑料注射：熔体进入型腔遇到温度低的模壁，形成一个较薄的凝固层。　　第二阶段：气体注射：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

3、满的型腔。　　第三阶段：气体入射结束：气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔。　　第四阶段：气体保压结束：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。　　二.气辅注射成型技术的特性　　(1)可保证壁厚差异较大制品的成型质量　　采用气辅技术可将制品壁厚处“挖空”设计成气道，从而保证壁厚差异较大制品的成型质量。可简化制品的形状，可将原来因壁厚差异较大需分成几个零件成型然后组合的制品，实现一体成型。如图1所示。　　　　(2)注射压力低　　所需注射压力为普通注射成型注射压力的10%~75%，相应成型同样投影面积制品的锁模力也只需普通注射成型锁模力的10%~75%，图2为普

4、通注射与气辅技术成型过程中熔融树脂的压力行为。　　　　(3)可消除缩痕，提高制品表面质量　　从制品整体收缩的情况分析，普通注射成型采用树脂保压，保压压力较高，直到浇口封闭之前都不断向型腔内补充树脂，因而树脂密度增大，收缩减小，但浇口封闭以后其收缩部分得不到补偿，而无法保证制品表面形体完全与模具型腔表面一致。采用气辅技术气体保压压力较小，虽然树脂自身的收缩较大，但其收缩可由气体从内部膨胀予以补偿，使制件不会出现凹痕，因而可使制品表面重现模具型腔表面质量。　　另外，制品筋肋部分表面出现缩痕是由于制品的壁厚差异造成的，对于这种情况，采用气辅技术后，可将筋肋与表面相交处“挖空”减小甚至消除缩痕

5、，如图3所示。　　　　(4)可减小制品成型应力和翘曲　　采用普通注射成型需要很高的注射压力，才能使树脂填满整个型腔，并因从浇口处至填充末端的压力梯度很大而产生应力，树脂在凝结固化的过程中，应力就会“冻结”、“残留”，成为成型中的一种“记忆”，待制品脱落型腔后，可能会马上发生翘曲变形，或在使用过程中逐步变形，尤其是在喷漆、电镀等二次加工或装饰时，这种现象会更明显。　　采用气辅技术后，所需注射压力较低，而且内部填充的气压处于均等，因此可显著降低制品内部应力，又使制品在冷却时，内部气压保持恒定，可进一步减低制品的扭曲变形趋势。　　(5)可提高制品的强度与刚度　　采用气辅技术可使壁厚差异较大制

6、品实现均匀充填，避免了普通注射成型产生较大内应力缺陷，并可在不增加制品重量下，通过气道设计增加制品截面的二次惯性矩。　　综上所述，采用气辅技术后，可简化模句结构、减轻制品重量、大大节省材料(20%~30%)、降低锁模力、缩短成型周期，达到降低制品成本及提高制品质量的目的，因而气辅技术得到各行业的广泛关注。　　三.气体辅助注射成型工艺过程　　气辅成型一般包括熔融树脂注射、气体注射、气体保压、气体回收、制件顶出等几个主要步骤。　　　　首先由浇口向模具型腔内注入熔融的树脂后，再注入一定压力的惰性气体(氮气)，借助气体压力的作用推动树脂充实到模具型腔的各个部位，使塑件最后形成中孔断面而保持完整

7、外形，并从树脂内部进行保压，此时气体压力就变为保压压力。由于靠近模具表面部分塑料的温度低，表面张力高，而处于模具型腔中心部位的熔体温度高，粘度低，致使气体易于在塑件较厚的部位(如加强筋)形成空腔，而被气体所取代的熔融塑料被推向模具的末端，形成所需要成型的制件。气体可回收，其回收过程发生在冷却结束，开模之前。与传统注塑成型相比，多了一个气体辅助充填阶段，且保压阶段是靠气压进行保压的，保压压力低，可降低制品内应力，防止制品翘曲变形。由于气体能有效传