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70后模具管理者：模具技术分享、技术咨询、技术培训、技术支持

1:生活工作感悟随想

2:模具技术专题探讨

:模具公司运营专题探讨随笔

气辅技术的原理和优缺点介绍

在汽车电动化的时代，全球主机厂纷纷加速对电动汽车的布局。相比燃油车，电动车给人的感觉是加速直接，设计科幻、智能化；但是最大的痛点是续航焦虑和电池成本居高不下，需要解决以上两点，最直接的方法就是：轻量化、节能化；轻量化需要在确保安全系数的前提下降低车身重量，最后将有助于在同样电池能量下显著提升续驶里程、也可以降低动力电池的能量密度，解决更换电池的成本压力

汽车轻量化的实现，主要表现为轻量化材料应用、结构优化设计和先进的制造工艺：

新材料应用：最近流行的以塑料代钢：高玻纤、碳纤材料的使用；高强度钢板的使用

结构优化：借助先进的分析软件对产品结构进行持续的优化：moldflow、anysis等软件

先进的制造工艺：如车身钣金使用高强度板材进行热成型；注塑使用气辅/水辅注塑、微发泡注塑等工艺

今天我们来讨论一下先进的制造工艺之一的：气体辅助注塑成型工艺

气体辅助注射成型(GasAssistedInjectionMolding，简称GAIM)技术，简称气辅成型技术，是二十世纪九十年代开始兴起的一项新型的注塑加工技术。它利用高压惰性气体推动熔体充满型腔，通过气体保压，使厚壁塑件内部形成中空截面，为壁厚不均匀无法一次注射成型的塑件，为汽车、家电类塑料制品的加工开辟了崭新的应用领域

气辅成型技术源于二十世纪八十年代初期。年，英国人用结构发泡成型，制造机房装饰材料，衍生出“Cinpress”控制内部压力的过程，即气辅过程。6年在德国国际塑料机械展览会上展出后，很快被人们称为注射成型领域一项具有深远意义的技术创新。二十世纪九十年代该技术逐渐商品化

气辅成型的基本原理

气辅成型分为四个阶段：合模、熔体注塑、气体注射、气体保压、气体排出和开模、制件顶出。

(1)熔体注塑：塑料熔体注射到型腔内，熔体占型腔的60％-95％，实际生产时预注射量因工艺选择不一样而变化：欠料气辅、满料气辅，；和产品设计及外观要求也有关系

(2)气体注射：高压惰性气体(一般为氮气)注入熔体的内部，熔体流动前沿在高压气体的推动下继续向前流动，最终充满整个型腔；或是内部材料在高压气体的推动下进入溢料区域。目标是高压气体使制件内部形成中空截面。

()气体保压：气体保持一定的压力，使制件在均匀的保压作用下逐渐冷却。该阶段，气体由内向外施压，保证产品外表面紧贴模壁

(4)气体排出和开模、制件顶出：经过保压冷却，制件具有足够高的刚度和强度，再释放气体；制件进一步冷却后开模，随后顶出。

气辅成型流程示意图

气辅成型流程示意气辅成型技术的特点

壁厚严重不均的注塑件，因制件的残余应力大、易翘曲变形、表面有缩痕，传统的注射成型工艺很难加工。而结构发泡技术，因化学发泡剂的作用，在塑件内外部都会形成气泡，用该工艺制作的装饰件无法满足外观需求。气体辅助注射成型技术是在解决传统注射成型和结构发泡成型的不足的要求下开发的新技术，它的优点：利用高压氮气，可将注塑件壁厚的位置掏空，在塑件内部形成中空截面；通过气体保压，既促进熔体填充，消除制件表面的缩痕，又避免了结构发泡件表面无法满足喷涂的缺点，在可以显著降低成本的同时，还能保证良好的产品质量

气辅成型技术的优点

降低产品的残余应力，降低翘曲变形；消除产品的表面缩痕问题，提高刚性；降低对注塑机的锁模力要求，能减少40%~60%，降低能耗；在不改变产品尺寸的前提下减少塑料原材料，能达到20%~40%；缩短成型周期，能达0%；提高注塑机的寿命；降低模内压力，减少对模具的磨损；简化产品设计；提高模具开发、注塑过程开发的难度提高核心竞争力应用于壁厚变化大之产品气辅成型技术的局限性和传统的注射成型相比，气辅成型的工艺参数难度等级倍增，对模具开发人员、工艺调试人员提出更高的要求，人员的技术能力有一定门槛；生产过程的管控能力比常规注塑要求高，对公司的过程管控能力要求更高；因此这局限性可以做为公司引进这个技术的门槛，技术成功掌握后就能成为公司的技术竞争力气辅成型需要专用的气辅设备和模具，前期模具开发成本、设备成本增加，需要技术人员的投入和资金的投入气辅成型技术的应用场合

气辅成型对于管状、棒形塑件的节材效果特别明显，如车把手、座椅扶手、窗框、仿木家具等。这类件的节材率高达20％-40％。对于大型平板件，如车门板、冰箱托盘、汽车内、外饰件等，利用气辅加强筋，可以消除平板件因残余应力造成的翘曲变形，提高制件的强度

以上是常规的应用场景，其实最主要的场景还是在产品设计的集成化，这个经济效益非常大；如特斯拉的一体压铸车身其实就是压铸件的集成化的思想。集成化主要体现在减少工序，提高强度、精度，初期投资成本会增加很多，研发成功的话产品成本会大幅降低和使用寿命会大幅提高，这样产品就能形成竞争力

气辅就是一种可以使注塑产品设计简单化、集成化的方法之一，减少工序的同时还减低产品的重量，这在目前轻量化、节能化的背景下，应用的需求更加迫切，但是如何能做到设计简单化、集成化对设计要求很高，如果模具应用工程师给予设计人员指导那将能达到事半功倍的效果，我们期待更多集成化的产品出现的同时能造就公司核心竞争力，为公司带来丰厚的利润

从轻量化的需求来看，汽车、家具、建筑、仪器仪表行业也将竞相使用气辅成型技术+以塑代钢来完美实现轻量化的目标，以此来参于全球市场的竞争。气辅成型技术的推广应用，将把我国的塑料加工业推向崭新的发展阶段

希望你是其中的推手。。。

你有做过哪些气辅注塑成型的产品呢？哪些产品、模具使用了气辅技术呢？其中又

有哪些让你难忘的事情？下次我们一起来聊聊。。。

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