| 射出成型中的排氣裝置為流動熔體排出的空氣和揮發性物質提供了一條排出通道。如果排氣不足，滯留的空氣會發生絕熱壓縮，在流動前緣的溫度可達 300°C 或更高，導致燒痕、短射和熔接線強度不足等問題。 |
排氣孔深度範圍（0.010 至 0.038 毫米）經過精心設計，範圍很窄：既足以讓氣體在註射壓力下逸出，又足以在塑料閃蒸前將其凍結。每種樹脂的黏度都不同，因此臨界深度也不同。
本文將依樹脂系列具體說明排氣深度，在註塑模具中如何放置這些排氣孔，以及如何設計一個高效率的射出式排氣系統。
為什麼通風很重要：滯留空氣的物理原理
當熔融塑膠進入模腔時，它必須將所有被擠出的空氣通過可用的排出通道排出。模腔的體積是固定的；進入的熔體幾乎沒有可壓縮性。相較之下，空氣具有很高的可壓縮性——而這種可壓縮性既是注塑成型中最容易被誤解的缺陷的根源，也是背後的物理原理。
絕熱壓縮和柴油效應
隨著熔體推進，流動前緣前方的空氣在填充末端被壓縮成越來越小的體積。在沒有排氣口的密封腔體中，這種壓縮是絕熱的——相對於傳熱時間尺度而言，幾乎是瞬時的。
溫度升高與壓縮比成正比：空氣從大氣壓力壓縮到 200–300 巴時，溫度可達 300–500°C，遠高於大多數聚合物樹脂的燃點。結果是壓縮空氣作用處的塑膠發生熱解分解——燒痕診斷工程師將這種現象稱為「柴油效應」。 [2]
通風不足導致的其他故障模式
- 短鏡頭 當壓縮空氣的壓力等於或超過驅動熔體的注射壓力時，就會發生這種情況——熔體前緣在型腔充滿之前就會停滯。
- 焊接線 當被困空氣阻礙兩個相遇的熔體前緣實現完全的分子接觸和擴散時，熔體就會減弱。
- 週期時間增加 因為壓縮氣體起到隔熱作用，減緩了熱量從塑膠傳遞到模具鋼的速度，延長了凝固時間。 [1]
通風相關缺陷：根本原因及解決方法
下表列出了每項缺陷的物理原因以及特定的排氣修正方案。製程調整（注射速度、包裝壓力）是次要的－所有與排氣相關的缺陷的首要解決方法是修正排氣系統設計。
| 缺陷 | 它看起來像什麼 | 根本原因 | 通風相關修復 |
| 燒痕（柴油效應） | 填料末端表面發黑或燒焦 | 滯留空氣發生絕熱壓縮，在流動前緣溫度可達300°C以上。 | 在燃燒位置加裝通風口； 確認特定樹脂的排氣深度； 檢查通風口是否堵塞 |
| 短鏡頭 | 填充不完整－牙腔部分區域缺少塑料 | 氣壓阻礙了熔融前緣的推進，使其無法到達填充末端。 | 在最後填充位置增加或加深通風口； 驗證注射速度和包裝壓力 |
| 焊縫強度不足 | 可見接縫；流動前緣交會處的抗拉強度降低 | 焊縫處滯留的空氣阻礙了兩個熔體前緣之間的分子充分擴散。 | 在焊縫位置設定排氣口； 提高熔體溫度； 提高噴射速度以減少空氣滯留時間 |
| 表面瑕疵（流紋、擴散） | 可見表面上的條紋、粗糙斑塊或流線 | 空氣會擾亂平穩的流動鋒面推進，導致冷卻不均勻和表面湍流。 | 找到受影響氣流路徑中的空氣滯留點並進行排氣； 降低受影響區域的注射速度 |
| 延長循環時間 | 每個循環的填充和冷卻時間延長—零件成本增加 | 壓縮空氣在封閉區域內有隔熱作用，減緩熱傳遞和凝固過程。 | 正確的排氣可以降低腔體壓力，從而加快填充速度並縮短冷卻階段。 |
| 黴菌腐蝕 | 空腔表面出現鏽蝕、點蝕及過早磨損 | 滯留氣體中的水分在較冷的模具鋼表面上凝結，並與金屬反應。 | 排出潮濕氣體積聚區； 檢查樹脂中是否有水污染； 改良乾燥方案 |
首先值得應用的診斷原則： 如果多次注射後燒焦痕跡始終出現在同一位置，則該位置的排氣孔可能缺失、尺寸過小或堵塞。如果燒焦痕跡在不同註射間移動，則根本原因更可能是製程不穩定（注射速度變化或填充壓力不一致），而非排氣孔設計缺陷。
射出模具中排氣孔的放置位置：六個主要位置
選擇合適的排氣孔位置對於注塑成型過程中排氣的成功至關重要。以下是您應該安裝排氣孔的關鍵位置：
分型線
分型線－即模具兩半的接合處－是最容易操作且最常用的排氣位置。在分型面上磨出的淺槽可以讓空氣在熔體流動過程中從型腔邊緣排出。
分型線排氣孔易於加工，無需拆卸即可在機器內進行清潔，因此是位於分型線幾何形狀上的任何填充末端位置的首選。
填充末端區域
熔體前緣最後到達的每個位置都必須設有排氣口。這些位置是空氣壓縮最強的地方——如果沒有排氣口，燒痕和短射痕跡就會集中在這些區域。
模流模擬可以在開模之前準確預測填充結束位置；排氣口位置應該在模擬輸出中指定，而不是在首件樣品製作完成後透過經驗確定。
頂針周圍
頂針與針孔之間的間隙（通常為 0.005–0.015 毫米）可用作被動排氣通道。在分型線排氣口無法觸及的深肋和盲孔中，在頂針上加工一個小平面即可形成可控的排氣通道。
銷孔間隙必須保持在規定範圍內：太緊會密封排氣口；太鬆會導致塑膠飛濺並卡住銷。
深肋排和老闆
深肋（壁深與寬度之比大於 4:1）會在肋根處滯留空氣，因為熔體從上方向下填充，將空氣壓縮到封閉的底部。在肋根處透過頂針通道或貫穿式排氣口進行排氣，可以防止此類結構出現柴油效應。
Boss 型芯也存在同樣的問題：芯的封閉端形成了一個盲袋，需要排氣銷或多孔嵌件才能排出空氣。
複雜幾何形狀和內部空腔
倒扣、隱蔽角、多腔結構和內部腔室等都會造成標準分型線排氣無法到達的區域。根據幾何形狀的不同，這些區域需要透過頂針、嵌件排氣孔、多孔嵌件或真空輔助系統進行排氣。
複雜零件的排氣口位置應在模具設計圖中明確規定，而不是在首件試製過程中發現。
滑梯和升降機
滑塊和升降器嚙合時會形成臨時密封空間－移動的嵌件與型腔之間的間隙閉合，將空氣滯留在倒扣區域。滑塊本體上或滑塊與型腔鋼板之間的排氣通道允許這些滯留的空氣在註塑過程中排出。
滑軌通風口必須隨滑軌一起縮回－固定的通風口幾何形狀在滑軌關閉時會被堵塞，這就失去了通風口的作用。
樹脂通風口深度規格
排氣槽深度是影響排氣效果最關鍵的參數。過淺：氣體無法快速排出，形成氣穴。過深：塑膠飛濺到排氣槽內，造成堵塞，並產生分型線缺陷。合適的深度完全取決於樹脂在加工溫度下的熔體黏度。
| 樹脂家族 | 通風口深度 | 土地寬度 | 工程筆記 |
| PP、PE、PS（商品） | 0.015–0.025毫米 | 3–5毫米 | 流動性最佳的樹脂；稍深的排氣孔可以接受，不會有閃蒸風險。 |
| ABS、PC、PC/ABS | 0.025–0.038毫米 | 3–5毫米 | 標準工程樹脂；兼顧氣體逸出性與防閃點性能 |
| 尼龍（PA6、PA66） | 0.013–0.020毫米 | 3–5毫米 | 吸濕性－水分會產生氣體；通常需要的通風口數量比僅憑深度所顯示的要多。 |
| LCP（液晶聚合物） | 0.010–0.015毫米 | 2–3毫米 | 黏度極低－生產過程中排氣孔最淺；黏度高於 0.015 毫米時閃蒸風險極高 |
| PPS、PEEK（耐高溫） | 0.013–0.025毫米 | 3–5毫米 | 加工溫度為 300–400°C；建議使用 H13 或碳化鎢排氣閥插件。 |
| TPE、TPU（柔性） | 0.025–0.038毫米 | 4–6毫米 | 彈性材質－在夾緊壓力下傾向於密封通風口；較寬的通風口可部分彌補此缺陷。 |
土地寬度 ——從型腔邊緣到排氣口擴展成洩壓通道的距離——控制飛邊風險。 3-5毫米的凸緣可以讓塑膠在排氣口內凍結，即使排氣口深度已達到範圍上限。超過凸緣後，通道深度可擴展至0.5-1.5毫米，以便氣體輕鬆逸出到大氣中。
通風系統維護： 對於高溫樹脂或纖維填充樹脂，分型線排氣孔必須每注塑 50,000 萬至 100,000 萬次進行檢查和清潔。排氣孔內殘留物的堆積會逐漸降低其有效深度－即使首件成型時排氣孔性能良好，如果維護不當，注塑 200,000 萬次後也可能出現燒痕。 [1]
八種注塑模具排氣方法
以下是幾種注塑模具排氣方法：
分型線排氣口
在模具分型面上磨出溝槽，通常寬 3–5 毫米，帶有 1–3 毫米的凸緣。這是最簡單、最常用的方法——無需將模具從壓機上取下即可進行檢查和清潔。適用於任何位於分型線或分型線附近的填充末端位置。
通風槽
在分型面或次表面區域磨削出較寬的通風槽，適用於氣體量較大的中大型零件。與單一狹窄的通風口相比，通風槽能將氣流分散到更長的路徑上，從而降低塑膠從單一位置飛射的傾向。
頂出銷排氣口
在頂針側面加工出的平面，可在針孔內形成可控的排氣通道。這種方法適用於深肋、凸台型芯以及分型線排氣無法觸及的任何內部結構。平面寬度通常為 0.5–1.5 毫米；深度遵循與分型線排氣相同的樹脂特定規格。
插入件通風
將帶有整合排氣通道的獨立模具鑲件壓入或旋入主模體中。這種方法無需修復主模腔即可更換排氣孔——磨損或損壞的排氣孔只需更換鑲件即可，無需對整個模具進行返工。
間隙排氣
模具組件之間的可控間隙－鑲件與型腔之間的間隙、型芯與型腔之間的間隙－可作為被動排氣通道。這需要精確的配合控制：在模具的整個工作溫度下，間隙必須保持在排氣深度規格範圍內。模具組件的熱膨脹會改變冷裝和熱生產條件下的有效間隙。
多孔插入式通風
在氣阱位置的腔體中壓入燒結金屬嵌件（通常為燒結工具鋼或青銅），可使氣體透過微孔持續滲透。這種方法適用於機械加工排氣幾何形狀不切實際的盲孔位置。
多孔嵌件必須定期更換或重新燒結，因為孔隙會被聚合物殘留物堵塞，通常每 100,000 到 300,000 次注射，具體取決於樹脂。
真空排氣系統
主動真空系統在註塑開始前將模腔抽真空至低於大氣壓力，從而消除導致「柴油效應」的壓縮空氣。對於精密零件，即使是微小的氣體滯留也是不可接受的，例如光學元件和對錶面精度要求極高的醫療器材零件，主動真空系統特別有效。
主動真空系統會增加設備的複雜性和循環時間（真空拉低時間），但可以消除被動排氣幾何形狀不足的零件中的燒痕和短射現象。
動態排氣口
氣動排氣閥在註料過程中開啟，主動輔助氣體排出；在施加填料壓力前關閉，以防止回流。適用於高空化工具和複雜幾何形狀，在這些情況下，靜態排氣閥無法在所有空腔內維持穩定的氣體流量。與被動式排氣閥相比，氣動排氣閥維護起來更複雜，但可提供閉環排氣性能，並且可以在生產運作之間進行調整。
設計一個有效的通風系統
合理的注塑模具排氣系統有助於保護零件表面，因為滯留的空氣和氣體可以排出，從而防止缺陷並改善零件外觀。設計真正有效的射出模具排氣系統需要精心考慮。
從模流模擬開始
模流模擬可以在切割鋼材之前預測氣穴位置、填充結束位置和熔接線形成。根據模擬結果確定排氣孔位置，可以減少首件樣品的迭代次數，比在首次試射後憑經驗確定排氣孔位置的方法效果更好。
模擬還可以預測空氣陷阱的相對嚴重程度——哪些位置會在標準噴射速度下產生燒痕，哪些位置只會在高噴射速度下產生燒痕——從而可以分配排氣優先級。
用樹脂指定深度，不要憑經驗法則。
上表列出了各樹脂系列的排氣孔深度初始規格。首次試驗時，請以此為基準進行調整，並根據首件樣本的結果進行修改：排氣孔位置的燒痕表示排氣孔過淺；排氣孔通道內的塑膠飛邊表示排氣孔過深。
對於多腔模具，請確認所有腔體的排氣深度規格均保持在±0.005毫米以內－腔體間的排氣差異是高腔生產中燒痕不一致的常見原因。
協調通風和冷卻
冷卻系統和排氣系統相互影響。冷卻通道如果距離排氣口過近，會導致排氣口處的模具鋼材溫度過低，增加塑膠在排氣口內凍結的風險，並隨著時間的推移降低排氣口的有效橫截面積。任何冷卻迴路與排氣槽之間應保持至少1.5倍冷卻通道直徑的距離。
維護通道計劃
所有無法在機器內清洗的排氣孔最終都需要拆卸模具進行清洗－這將造成生產停機成本。所有分型線排氣孔的設計都應確保無需拆卸模具即可從分型面進行清洗。對於需要拆卸模具的深腔排氣孔和嵌件排氣孔，應在模具維護計畫中記錄清洗週期，並將該停機時間納入生產計畫模型。
Fecision 的黴菌通風
菲西森提供 注塑模具設計服務 其中包括排氣分析——根據 Moldflow 模擬輸出確定排氣口位置，根據樹脂選擇排氣口深度，以及將排氣口整合到冷卻系統佈局中。
- 通風口設計： Moldflow 模擬可以確定模具設計圖面中規定的氣穴位置、排氣口位置和深度，然後再進行模具製造。
- 通風精度： 透過精密表面研磨，通風槽深度保持在±0.003毫米；槽寬和洩壓通道尺寸符合樹脂規格。
- 材料： H13 工具鋼標準；用於磨蝕性和高溫樹脂（GF 填充 PPS、PEEK）的碳化鎢排氣嵌件；用於盲孔位置的燒結多孔嵌件。
- 質量： 通過 ISO 9001:2015 認證。進行首件燒痕和缺料檢驗。通風口維護週期記錄在模具維護計畫中。
結語
射出成型中的排氣是精密工程問題，而非事後補救措施。排氣深度範圍（0.010 至 0.038 毫米，取決於樹脂）是由加工材料的黏度決定的物理限制，而非設計偏好。六個排氣位置對應於六種容易積聚空氣的幾何構型；每種構型都需要不同的排氣方法。
最有效的排氣方案是在模具製造之前，根據模擬結果進行設計，並根據樹脂類型而非傳統方式來確定排氣深度，並且從一開始就將維護通道納入模具設計。首件燒痕和填充末端的短射表示排氣系統設計需要改進，而不是製程參數需要調整。
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常見問題
注塑成型中正確的排氣深度是多少？
排氣深度取決於樹脂黏度。
- 按系列劃分的標準範圍：通用樹脂（PP、PE、PS）：0.015–0.025 毫米；
- 工程樹脂（ABS、PC）：0.025–0.038 公釐；
- 尼龍（PA6、PA66）：0.013–0.020 毫米；
- LCP：0.010–0.015 毫米。
樹脂深度超過上限會導致排氣通道內出現塑膠飛邊；深度低於下限會限制氣體逸出並產生燒痕。
射出成型中柴油效應的成因是什麼？
當推進的熔體前緣前方的滯留空氣被絕熱壓縮至高壓時，就會發生柴油效應。隨著模腔壓力上升至200-300巴，壓縮空氣的溫度升高至300-500℃－足以在熔體前緣接觸區熱解分解大多數聚合物樹脂。
射出模具需要多少個排氣孔？
沒有固定規則－排氣孔的數量取決於零件的幾何形狀、材料和填充路徑。作為參考：在模流模擬確定的每個填充結束位置、每個深肋根部、每個凸台型芯以及每個滑塊/頂桿界面處都設置排氣孔。對於多腔模具，每個型腔都必須單獨設置排氣孔，且排氣深度必須相同。
射出模具排氣孔該多久清洗一次？
- 分型線排氣孔：對於標準樹脂，每注射 50,000 至 100,000 次檢查一次；對於纖維填充樹脂和高溫樹脂，由於會留下碳化殘留物，應更頻繁地檢查。
- 多孔嵌件：依樹脂的不同，每 100,000 至 300,000 次注射後更換或重新燒結。
在生產週期內，燒痕嚴重程度逐漸增加，這表示通風口部分堵塞，需要清潔。
什麼情況下應該使用真空排氣而不是被動排氣？
當零件幾何形狀妨礙足夠的被動排氣覆蓋時，就需要進行真空排氣——通常是複雜的 3D 內部空腔、填充時間太短而無法被動排氣的薄壁零件，或者任何燒痕造成的表面污染都是不可接受的光學/醫療零件。
參考
造訪時間：2026 年 XNUMX 月。
[1] Rosato, DV & Rosato, MG 射出成型手冊，第 3 版。 Kluwer Academic Publishers，2000 年。
[2] Menges, G., Mohren, P. & Michaeli, W. 如何製作射出成型模具，第 3 版。 Hanser 出版社，2001 年。
[3] 巴斯夫股份公司。 Ultramid 聚醯胺加工指南－模具設計建議。 https://plastics-rubber.basf.com/emea/en/performance_polymers/products/ultramid
