注射成型在過去、現(xiàn)在和將來都是塑料制品的主要成型方法之一，目前正向著節(jié)能、精密成型、降低噪音和高度自動(dòng)化方向發(fā)展。影響成型工藝和制品性能的各種問題正逐步進(jìn)行解決，注塑機(jī)、模具也更多的采用CAD/CAM/CAE技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。使設(shè)備水平進(jìn)一步趨向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、通用化。也出現(xiàn)了一些新的加工技術(shù)和設(shè)備，如氣體輔助注塑成型技術(shù)、熱流道模具技術(shù)等，對(duì)改善成型工藝和制品性能效果顯著。
氣體輔助注塑成型技術(shù)最早可追溯到1971年美國人嘗試采用加氣注射成型制造后中空鞋跟并獲得專利。1983年英國人從結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型制造機(jī)房裝修材料衍生出“Cinpres”控制內(nèi)部壓力的成型過程。該過程在1986年德國國際塑料機(jī)械展覽會(huì)上展出后很快就被人們作為新工藝加以接受，并稱之為塑料加工業(yè)的未來技術(shù)。它從20世紀(jì)80年代開始實(shí)際應(yīng)用至今，已使傳統(tǒng)的注射成型工藝發(fā)生了根本的變革，并越來越引起人們的重視。目前幾乎所有用于注射成型的熱塑性塑料和部分熱固性塑料都可采用氣體輔助注塑成型技術(shù)。該技術(shù)在節(jié)省原料、防止縮痕、縮短冷卻時(shí)間、提高表面質(zhì)量、降低制品內(nèi)應(yīng)力及變形程度、減小鎖模力、提高生產(chǎn)效率，以及降低生產(chǎn)成本等方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。它突破了傳統(tǒng)注射成型的局限性，可靈活地運(yùn)用于多種制件的成型。
例如，利用其充填階段注入氣體能節(jié)省原料、降低成本、縮短冷卻時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)柱狀制件(如衣服架、斧柄、沙灘椅腿等);利用其具有減小鎖模力、減輕翹曲變形、提高制件表面質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)平板狀的設(shè)有內(nèi)置式氣道的制件(如汽車儀表板、家用電器外殼、大型家具等);利用其可將復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件一次成型的優(yōu)點(diǎn)、可加工厚、薄壁一體結(jié)構(gòu)的制件(如汽車車窗滑槽、辦公和文具用品)等等。氣體輔助注塑成型技術(shù)尚存在的缺點(diǎn)是：目前專用設(shè)備成本較高，排氣孔可能會(huì)引起制件表面質(zhì)量間題，加工某些制件所需鎖模力較大，以及氣體輔助注塑成型模具的設(shè)計(jì)和制造需要額外地考慮氣道的設(shè)置等。此外，加工過程中增加了許多控制參數(shù)，諸如氣體壓力、熔體注射量、熔體一氣體注射之間的延遲時(shí)間、氣體保壓時(shí)間等，這些對(duì)于缺乏氣體輔助注塑成型加工、模具設(shè)計(jì)及制造經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員都具有一定的難度。
氣體輔助注塑成型的基本工作原理是借助氣體的作用將熔融塑料注入模具型腔，在保持外形完整的情況下，利用受壓氣體在塑料熔體內(nèi)的膨脹使熔料形成中空斷面。由于靠近模具表面部分的熔體溫度低，粘度高，面處于模具型腔中心部位的熔體溫度高，枯度低，易使氣體在塑料件較厚的部位(如加強(qiáng)筋)形成空腔，面熔融塑料在氣體的推動(dòng)下向著模具的末端繼續(xù)充填，形成所要成型的制件。
氣體輔助注塑成型的主要過程可分為3個(gè)階段：熔體注射，即聚合物熔體注入模具型腔，該過程與傳統(tǒng)注射成型相同，一般熔體充滿型腔的60%一97%(隨產(chǎn)品而異);氣體注射，即把高壓高純氮?dú)庾⑷肴垠w芯部，熔體流動(dòng)前沿在高壓氣體馭動(dòng)下繼續(xù)向前流動(dòng)，直至充滿整個(gè)型腔;氣體保壓，即在保持氣體壓力情況下使制件冷卻，在冷卻過程中，氣體由內(nèi)向外施壓，保證制品外表面緊貼模壁，并通過氣體二次穿透從內(nèi)部補(bǔ)充因熔體冷卻凝固帶來的體積收縮4然后，使氣體泄壓并回收循環(huán)使用，打開模腔，取出制件。
氣體輔助注塑成型所需的設(shè)備是利用普通的注塑機(jī)，再加裝一套氣體注射裝置。該氣體注射裝置由氣體壓力制備系統(tǒng)、噴氣嘴和特殊的氣壓控制系統(tǒng)3部分組成。由工業(yè)氣瓶出來的氣體經(jīng)第二個(gè)柱塞式氣缸時(shí)受到預(yù)壓縮，氣缸里所含氣體的最大容量能完全滿足預(yù)充氣的需要量，氣體在第二個(gè)柱塞式氣缸內(nèi)被壓縮到充氣時(shí)所需的高壓壓力。整個(gè)氣體制備過程對(duì)注射循環(huán)周期不會(huì)產(chǎn)生任何不利影響，因?yàn)樗c注射成型中的計(jì)量過程是同時(shí)發(fā)生的，不占用設(shè)備的注射時(shí)間。
熱流道技術(shù)
熱流道技術(shù)是應(yīng)用于塑料注塑模流道系統(tǒng)的一種先進(jìn)技術(shù)。熱流道元件相當(dāng)于將注塑機(jī)的噴噴延伸至模具型腔的進(jìn)料口，通過電熱元件加熱和精確控溫，使流道系統(tǒng)內(nèi)的塑料在注射成型過程中始終處于熔融狀態(tài)，使射出壓力損失最小，實(shí)現(xiàn)無冷凝料把的注射成型。從國內(nèi)外的理論研究和實(shí)踐表明，在注射成型模具中采用熱流道技術(shù)對(duì)提高塑料制品質(zhì)量、節(jié)材、節(jié)能和提高生產(chǎn)效率起重要作用。因此熱流道注射成型必將逐步取代普通流道注射成型。
模具的工作原理如下：注塑機(jī)內(nèi)的熔融料通過熱流道噴嘴注入模具型腔，待塑料冷卻定型后，動(dòng)模打開，注塑機(jī)的推桿帶動(dòng)卸料板，將塑料制品從凸模上卸下。
熱流道技術(shù)系統(tǒng)主要由熱流道元件、電熱元件和溫度控制器3部分組成。熱流道元件的結(jié)構(gòu)形式主要分為用于單型腔模具的熱噴噴元件和用于多型腔或單型腔多點(diǎn)進(jìn)料的熱流道組件。熱流道組件一般由熱流道板和熱噴嘴組成。常用的熱噴嘴形式有外熱式噴嘴和內(nèi)熱式噴嘴。外熱式噴嘴加熱圈在噴嘴外部，熱電偶裝于噴嘴中部，其結(jié)構(gòu)簡單，控溫準(zhǔn)確，流道暢通無阻力，熔料壓力損失小。采用陶瓷隔熱圈使熱傳導(dǎo)僅為鋼材的7%，與模具接觸面僅為整體的6%，熱量損失小。采用點(diǎn)澆口可使制品內(nèi)部殘留應(yīng)力極低。使用范圍寬，可用于流動(dòng)性差的塑料。內(nèi)熱式噴嘴的電熱元件裝在魚雷體內(nèi)，熔融樹脂在魚雷體外的流道中通過，加熱效率高。采用點(diǎn)澆口，魚雷體尖端保持在澆口中心，利于注射后澆口剪斷，且可使制品內(nèi)部殘留應(yīng)力極低。適應(yīng)范圍廣，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另外還有閥式噴嘴，能夠防止流涎，適用于高流動(dòng)性樹脂。熱流道板一般為以棒狀電熱元件加熱的鋼質(zhì)板塊，其中間開有流道通路，熔融樹脂經(jīng)過此通路及熱噴嘴進(jìn)人模具型腔。此種熱流道板工作可靠，熔體壓力損失小，易于更換電熱元件。
