气体辅助注射成型装置优化方案

气体辅助注射成型（GAM）是通过在普通的注射机上安装一套附加的气体注射装置来实现的。气体注射装置由气体压力制备系统、注气系统和特殊的气压控制系统三部分组成。

1.气体压力制备系统

气体压力制备系统如图2-8所示。从图2-8可以看出，由工业用氮气瓶出来的气体经低压气液缸8时受到预压缩，气液缸里所含气体的最大量能够完全满足预充气时的需要量，即低压气液缸8的气压能保证开始充气时所需的低压压力；气体在高压气液缸27内被压缩到充气时所需的高压压力。整个气体制备过程与注射中的计量过程同时发生，对注射循环周期不会产生任何不利影响，且不占用机器的注射时间。该装置的工作过程如下：

1）开启氮气瓶10，氮气充满气液缸8、27上腔，开动齿轮泵18，三位四通换向阀14、23居右位，使两缸氮气均压缩，由减压阀16控制气液缸8中的氮气压力，由溢流阀21控制高压气液缸27中的氮气压力，这样便形成了低、高压氮气储备。

2）注射机向塑料模型腔注入适量的塑料熔体，延时一定时间后，脉宽调制数字阀4和29分别打开，经安装在模具适当位置的气体喷嘴1迅速注气并保压，完成注气动作后，接着阀14、23换至左位卸压，液压油流回油箱，剩余氮气推动活塞排油，完成一次工作循环。

GAM要求采用反应活性较低的惰性气体，因氮气价廉且来源广泛，不与高温、高压熔体发生反应，无毒、不易燃，即使泄露也不会造成大气污染，所以氮气常被选用。氮气的提供方式有三种，即瓶装氮气、液体氮气和氮气发生器，同时气体压力分布可根据需要选择，气体压力一般为5～32MPa，最高可达到100MPa。氮气纯度是一个很重要的因素，当纯度低于95％时，氮气会由于高的氧气含量而使塑件出现烧焦等缺陷。

2.注气系统

图2-8 气体压力制备系统

1—气体喷嘴 2—数字显示气压表 3、6—单向阀 4、29—脉宽调制数字阀 5、28—节流阀 7、15、22—压力表 8—低压气液缸 9、11、26—截止阀 10—氮气瓶 12—可调节流阀 13、24—液控单向阀 14、23—三位四通换向阀 16—减压阀 17—电动机 18—齿轮泵 19—滤油器 20—油箱 21—溢流阀 25—单向可调节流阀 27—高压气液缸(www.xing528.com)

注气系统主要由气体喷嘴和连接管道构成。气体喷嘴分主流道式喷嘴和专用气体喷嘴两类，其中专用气体喷嘴又可分为弹簧复位型和间隙充气型两种，如图2-9所示。专用气体喷嘴必须满足三个方面的要求：①尺寸要小，以便于安装在模具流道间的空位中；②必须能提供足够的气流，并能有效地控制所需的气压；③必须能释放气压并保证通道不被塑料熔体阻塞。

3.气压控制系统

将氮气用喷嘴或专用喷嘴（气针）注入模具中，需要有一套气体输送控制装置。根据气体压力产生的特点不同，可将气压控制方法分为气体体积控制法（或称不连续压力法）和气体压力连续控制法两种。气体体积控制法通过一个增压器产生不连续的压力，按设计计算精确控制注入型腔的高压气体量。此法的可控性较差，一般不能实现保压功能，已逐步被淘汰。

气体压力连续控制法对整个注射成型过程中气体的注气量和压力均可进行严格控制，具有不同压力需求的几个注射点或几台气体辅助注射机可共用一套注气系统，在注射过程的不同阶段可根据需要选择不同的气体压力，故该法得到广泛应用。气压控制系统通常由压力产生装置和气体压力控制装置组成。压力产生装置通过专门设置的压力发生器（压缩机）使气体压力达到设定值，并保持稳定，通过各种管件与注射机连接。气体压力控制装置则由压力控制模块和电子控制模块组成，压力控制模块通常设计为集成单元，一个电动控制器上最多可以连接四组，并且彼此独立；电子控制模块可受注射机控制系统控制，也可单独控制。

此外，为减少气体消耗，气体辅助注射成型系统需要配备气体回收装置，用于回收气体注射通路中残留的氮气，回收的氮气进入低压罐。回收的气体不包括制品气道中的氮气，因为气道中的氮气可能混有其他气体。有些塑料中含有挥发性物质（如单体、添加剂、脱模剂、阻燃剂等），如被回收会损坏气体回收系统，同时还会影响成型制品的质量。

图2-10所示为我国台湾富强鑫公司开发生产的GU-25气体辅助注射成型系统的构成示意图。

图2-9 气体喷嘴结构

a）主流道式喷嘴 b）、c）弹簧复位型喷嘴 d）间隙充气型喷嘴