氣輔注射成型GRIM( Gas-Assisted Injection Mold-ing)為一種新型的注射成型工藝，近幾年已在國外得到廣泛的應用，國內的使用也越來越多。其原理是利用壓力相對低的惰性氣體(氮氣因為價廉安全又兼具冷卻劑的作用而被常用，壓力為0.5一300 MPa)代替傳統模塑過程中型腔內的部分樹脂來保壓，以達到制品成型性能更加優良的目的。

一、氣輔注射成型的優點

氣輔注射成型克服了傳統注射成型和發泡成型的局限性，具有以下優點：

1、制件性能良好

(1)消除氣孔和凹陷在制件不同壁厚連接處所設的加強筋和凸臺中合理開設氣道，欠料注射后氣體導入，補償了因熔體在冷卻過程中的收縮，避免氣孔和凹陷的產生。

(2)減少內應力和翹曲變形在制件冷卻過程中，從氣體噴嘴到料流末端形成連續氣體通道，無壓力損失，各處氣壓一致，因而降低了殘余應力，防止制件翹曲變形。

(3)增加制件的強度制件上中空的加強筋和凸臺的設計，使強度重量比比同類實心制件高出大約5，制件的慣性矩工大幅度提高，從而提高制件使用強度。

(4)提高設計的靈活性氣輔注射可用來成型壁厚不均的制品，使原來必須分為幾個部分單獨成型的制品實現一次成型，便于制件的裝配。例如國外一家公司原來生產的以幾十個金屬零件為主體、形狀復雜的汽車門板，通過GAIM技術并采用塑料合金材料實現了一次成型。

2、成本低

(1)節約原材料氣輔注射成型在制品較厚部位形成空腔，可減少成品重量達10%一50%

(2)降低設備費用氣輔注射較普通注射成型需要較小的注射壓力和鎖模力(可節省25%一50%)，同時節約能量達30%

(3)相對縮短成型周期由于去除了較厚部位芯料，縮短冷卻時間可達50%正是基于這些優點，氣輔注射適用于成型大型平板狀制品如桌面、門、板等;大型柜體如家用電器殼體、電視機殼、辦公機械殼體等;結構部件如底座、汽車儀表板、保險杠、汽車大前燈罩等汽車內外飾件。

二、成型材料的選擇

理論上講，所有能用于常規注射成型方法的熱塑性塑料均適用于氣輔注射成型，包括一些填充樹脂和增強塑料。一些流動性非常好，難以填充的塑料如熱塑性聚氨酷成型時會有一定困難;粘度高的樹脂所需氣體壓力高，技術上也有難度;玻璃纖維增強材料對設備有一定的磨損。

在氣輔成型過程中，由于制件的成型壁厚和表面缺陷在很大程度上由原料性能決定，改變過程參數對其影響并不很大，因此成型原料的選擇極為重要。表1是用于氣輔注射成型的常用塑料。

PA(聚酰胺)和PBT(聚對苯二甲酸丁二酸酯)具有獨特的結晶穩定性，尤其適合用于氣輔注射成型;PA6,PA66和PP也經常被用于氣輔成型;一些部分結晶型樹脂，成型時內部靠近氣道一側由于冷卻速率相對較慢，無明顯無定型邊界層產生.

但外側因為模壁的陜速冷卻會產生無定型邊界層，從而影響制品質量；對于玻璃纖維增強塑料，在模壁處會產生輕微的分子定向，且在模壁下一定距離處(約距制品外表面1mm處)沿料流方向達到最大成型高強度制件可選用具有較高彈性模量的樹脂，實際生產過程中應根據制件使用要求和具體成型條件選擇合適的樹脂材料。

三、制件中氣道的設計

氣道設計是氣輔成型技術中最關鍵的設計因素之一，它不僅影響制品的剛性同時也影響其加工行為，由于它預先規定了氣體的流動狀態，所以也會影響到初始注射階段熔體的流動，合理的氣道選擇對成型較高質量的制品至關重要。

1、常見氣道的幾何形狀

對于帶加強筋的大型板件，氣輔注射成型時，其基板厚度一般取3一6mm，在氣體流動距離較短或尺寸較小的制件中，基板厚度可減至1.5一2.5 mm；加強筋的壁厚可達到與其相接部分壁厚的100%一125%而不會產生凹陷；氣道的幾何形狀相對于澆口應是對稱或是單方向的，氣體通道必須連續，體積應小于整個制件體積的10%。

2、制件的強度分析

成型傳統帶加強筋的制件經常出現凹陷、翹曲變形等，而圖1所示各種斷面幾何形狀加強筋的板件采用氣輔注射成型，既保證了制品強度，又克服了傳統注射成型的缺點。通常，相同基板厚度條件下，類似圖1(e)帶有空心寬T型加強筋的比帶空心窄T型加強筋的制件強度要高，后者又比相同截面帶有類似圖1(a)的空心半圓型加強筋板件的強度要高。

制件強度隨受力大小和其形式不同變化很大，雖然采用加強筋可增大制品剛度，但若對其施加局部集中應力，就會大大削弱制品強度。

3、氣道尺寸

氣道的尺寸設計與填充氣體的流動方向密切相關，氣體在流道內總是沿著阻力最小的方向流動。穩0定的牛頓流體通過直徑為D的圓管，其壓降公式為ΔP＝32μVL/D　，其中μ為流體粘度，V為平均流速，L為流體段長度，D為管徑，因為氣全粘度極小，低于樹脂的0.1%，而且壓降在長度方向上可被忽略，因而只需考慮樹脂壓降產生的阻力。

假塑性流體在圓管中流動的壓降公式與牛頓流體形式相似，因此利用上述公式而不必與慮實際流體及氣體的狀況，比較基于氣體近澆點不同方向的壓降ΔP（即比較各段的L和D的大?。涂啥ㄐ缘亟鉀Q氣體朱充動方向問題ΔP小的方向即為氣體的優先流動方向。

改變流道尺寸直接導致不同方向壓降的變化，從而改變氣體的流動方向，并影響制件的成型質量。

四、模具設計

由于氣輔注射成型采用相對較低的注射壓力和鎖模力，所以除可采用一般模具鋼制做模具外，還可采用鋅基合金、鍛鋁等輕合金材料制造。

氣輔注射成型過程的模具設計與普通注射成型相似，模具及制件結構設計造成的缺陷并不能通過調整成型過程中的參數來彌補，而是應及時修改模具和制件結構的設計，普通注射成型中所要求的設計原則在氣輔注射成型過程中依然適用，以下主要介紹其不同部分設計時應注意事項:

(1)要絕對避免噴射現象雖然現在氣輔注射有朝著薄壁制品、生產特殊形狀彎管方向發展的趨勢，但傳統的氣輔注射仍多用來生產型腔體積比較大的制件，料流通過澆口時受到很高的剪應力，容易產生噴射和蠕動等熔體破裂現象。設計時可適當加大進澆口尺寸、在制品較薄處設置澆口等方法來改善這種情況。

(2)型腔設計由于氣輔注射中欠料注射量、氣體注射壓力、時間等參數很難控制一致，因此氣輔注射時一般要求一模一腔，尤其制品質量要求高時更應如此。實際生產中有過一模四腔的例子，采用多型腔設計時，要求采用平衡式的澆注系統布置形式。

(3)澆口設計一般情況只使用一個澆口，其位置的設置要保證欠料注射部分的熔體均勻充滿型腔并避免產生噴射。若氣針安裝在注射機噴嘴和澆注系統中，澆口尺寸必須足夠大，防止氣體注入前熔體在此處凝結。

氣輔注射中最為常見的一個問題是氣體穿透預定的氣道進入制件薄壁部分，在表面形成類似指狀或葉狀的氣體流紋(Gas fingering)，甚至少數幾個這樣的“指紋"效應對制品的影響也是致命的，應該極力避免。

研究表明〔s]，形成這類缺陷的主要原因是由于進澆口尺寸和氣體延遲時間設置不當造成的，而且這兩種因素常常相互作用，比如當采用較小的淺口和較短的延遲時間時，就極易產生這種不良后果，既影響了制品外觀質量又極大地降低了制件強度。一般可采用縮短氣道長度，加大進澆口尺寸，合理控制氣體壓力的方法避免這種不利情況的發生。

(4)流道的幾何形狀相對于澆口應是對稱或單方向的，氣體流動方向與熔融樹脂流動方向必須相同。

(5)模具中應設計調節流動平衡的溢流空間，以得到理想的空心通道。

氣輔注射成型技術近些年在家用電器、汽車、家具、辦公用品等行業廣泛應用，并且朝著提高制品尺寸穩定性、制造表面性能優良的薄壁制品、生產特殊形狀管材、取代汽車工業中金屬制件等方向發展，相信在以后的工業生產中氣輔注射技術仍將發揮其重要作用。