安全帽（頭盔）的注塑成型核心技術(shù)及品質(zhì)控制要點(diǎn)

中國(guó)注塑網(wǎng)

為了確保騎電動(dòng)自行車(chē)人員的交通安全，最近國(guó)家頒布了新交規(guī)：自2020年6月1日起，電動(dòng)自行車(chē)駕駛?cè)撕统俗司枰酪?guī)佩戴安全頭盔。導(dǎo)致頭盔的需求量猛然大增，6月1日之前馬上需要增加近2億只的用量，以后每年大約新增3千萬(wàn)只的頭盔用量，一些注塑企業(yè)紛紛進(jìn)入頭盔加工行業(yè)，緊急擴(kuò)大生產(chǎn)。 　　　　頭盔的注塑成型加工表面上看似簡(jiǎn)單，要想真正把它做好，滿(mǎn)足安全標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)的使用要求，也是不容易的；這既要有一定的技術(shù)、人才和資金，又要具有很強(qiáng)的創(chuàng)新能力。頭盔的生產(chǎn)制作是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括頭盔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、塑料種類(lèi)的選擇、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、注塑機(jī)大小的選擇、膠件顏色的確定、注塑成型工藝的設(shè)定、注塑自動(dòng)化技術(shù)、頭盔品質(zhì)的控制、沖擊強(qiáng)度的測(cè)試、二次加工技術(shù)（噴油、移印、IMD等）及頭盔配套零部件的生產(chǎn)或采購(gòu)等，每一個(gè)環(huán)節(jié)從一開(kāi)始就要做對(duì)做好，避免后續(xù)造成很大的麻煩和損失。 　　　　一、頭盔塑料種類(lèi)的選擇與確定　　　　大多數(shù)安全頭盔外殼在撞擊時(shí)由于需要承受和分散較大的沖擊力，是保護(hù)頭部的重要部件，頭盔外殼需要足夠的耐沖擊強(qiáng)度；頭盔一般使用PC、PC/ABS、PC/PBT、玻纖增強(qiáng)塑料、碳纖維復(fù)合塑料及ABS塑料等注塑成型。 　　　　二、頭盔外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求　　　　頭盔外殼產(chǎn)品需設(shè)計(jì)成流線型結(jié)構(gòu)，以減少其風(fēng)阻和噪音，膠件厚度（一般　　　　為2.5mm-4.5mm左右）需足夠，以保證其足夠的沖擊強(qiáng)度；膠件壁厚要盡量均勻，不要有直角、尖角、銳角，防止存在安全隱患，使用時(shí)手感不好且容易刮傷手，也不利于注塑成型及外觀品質(zhì)的控制。 　　　　三、頭盔模具設(shè)計(jì)的特殊要點(diǎn)　　　　1、需采用中心主流道大澆口，有外冷流道、內(nèi)冷流道和半熱流道三種（也有少數(shù)使用側(cè)澆口的，會(huì)有夾水紋）；　　　　2、模具型腔、型芯最好采用凸凹結(jié)構(gòu)新的設(shè)計(jì)理念比較好注塑成型；　　　　3、模具需采用全周排氣方式，這樣模具排氣效果好，注塑成型阻力小，注塑出的頭盔外殼外觀質(zhì)量就好； 　　　　4、模具四周要設(shè)有外定位插銷(xiāo)、模具型腔&型芯需有內(nèi)定位結(jié)構(gòu)，確保模具在長(zhǎng)時(shí)間注塑成型時(shí)，因?qū)еp導(dǎo)致膠件壁厚不均及穩(wěn)定性，防止后續(xù)膠件周邊產(chǎn)生披鋒（毛邊），確保其產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；　　　　5、模具水道盡量隨形走，水道盡量多，由于膠件比較厚，需加強(qiáng)冷卻效果，模芯可以考慮鑲鈹青銅，以提高注塑效率（產(chǎn)量）；　　　　6、脫模方式要根據(jù)頭盔結(jié)構(gòu)而定，簡(jiǎn)單的頭盔外殼兩板模就行，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的頭盔外殼需要側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。 　　　　四、頭盔外殼的注塑成型核心技術(shù)　　　　1、PC料、PC/ABS、PC/PBT合金塑料、ABS塑料在注塑之前均須充分干燥，用除濕干燥機(jī)或者抽真空干燥機(jī)進(jìn)行干燥，需測(cè)量其含水率，確保塑料的干燥質(zhì)量和干燥效果的一致性，防止注塑出的膠件沖擊強(qiáng)度下降，以免出現(xiàn)外觀質(zhì)量（銀紋、氣紋等）問(wèn)題。　　　　2、選擇合適大小噸位的注塑機(jī)（350T左右），不要過(guò)大，防止熔料在料筒內(nèi)停留時(shí)間偏長(zhǎng)，導(dǎo)致塑料分解，影響頭盔的外觀質(zhì)量和沖擊強(qiáng)度。 　　　　3、模具溫度要合適，若模溫太高，周期時(shí)間增長(zhǎng)，產(chǎn)能及注塑效率會(huì)降低；若模溫太低，注塑件內(nèi)應(yīng)力增大，會(huì)降低頭盔外殼的沖擊強(qiáng)度，外觀質(zhì)量也會(huì)變差?！　　　?、注塑成型過(guò)程中，要對(duì)熔料溫度進(jìn)行測(cè)量和控制，保壓結(jié)束后的殘留量控制在10mm左右為宜?！　　　?、頭盔外殼由于其壁厚較厚，適宜使用“中等模溫、中速、中壓、中低保壓”的注塑工藝條件進(jìn)行注塑成型；　　　　6、注塑成型技術(shù)的重點(diǎn)是要找準(zhǔn)保壓切換位置，并優(yōu)化和控制保壓壓力及保壓時(shí)間，這三個(gè)參數(shù)如果沒(méi)有搞好，注塑出來(lái)的頭盔外殼不但內(nèi)應(yīng)力大、產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度明顯降低，而且其外觀質(zhì)量及脫模效果也會(huì)受影響（如：表面縮水、內(nèi)部小縮孔、飛邊、粘模等）。 　　　　7、如果是玻纖增強(qiáng)塑料和碳纖維復(fù)合塑料注塑成型頭盔外殼，由于其熔料粘度高，導(dǎo)熱系數(shù)高（冷得快），其流動(dòng)性較差，流動(dòng)阻力大，熔料溫度和模具溫度均要提高15—20℃，適宜使用“中高模溫、中高速、中高壓、中等保壓”的工藝條件進(jìn)行注塑成型，以提高頭盔的表面質(zhì)量，降低內(nèi)應(yīng)力，確保頭盔外殼的沖擊強(qiáng)度滿(mǎn)足使用要求?！　　　?、注塑生產(chǎn)過(guò)程中要重視注塑模具的使用、維護(hù)與保養(yǎng)工作，防止排氣系統(tǒng)堵塞和冷卻水道生銹，以提高膠件質(zhì)量的穩(wěn)定性和注塑效率?！　　　?、要重視開(kāi)合模參數(shù)的優(yōu)化和控制，盡量降低鎖模力和末端合模速度，防止合模時(shí)因碰撞聲響大（沖擊力大）而損壞模具，導(dǎo)致注塑過(guò)程中頻繁出現(xiàn)模具故障和注塑異?，F(xiàn)象。 　　　　五、頭盔外殼的質(zhì)量控制要求　　　　1、注塑件表面外觀質(zhì)量及顏色要OK，防止其表面出現(xiàn)縮水、銀紋（料花）、氣紋、水波紋、流紋及產(chǎn)品變形等不良缺陷，頭盔外殼周邊禁止出現(xiàn)溢料（披鋒）及缺膠現(xiàn)象。　　　　2、建議采用稱(chēng)量重量的方法來(lái)控制頭盔外殼的質(zhì)量比較簡(jiǎn)單且有效?！　　　?、重點(diǎn)需嚴(yán)格控制頭盔外殼的沖擊強(qiáng)度（頭盔需做沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)），需滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——用3公斤重、前端頭部帶60度穿孔器的中錘，在1米高度自由下落時(shí)頭盔外殼不能穿透；從初始30N作用力逐步增大到630N時(shí)，變形量不超過(guò)40mm，恢復(fù)30N作用力時(shí)，與初始尺寸變形量不超過(guò)15mm；護(hù)目鏡破了時(shí)不得出現(xiàn)小于60度銳角的碎片(玻纖增強(qiáng)塑料、碳纖維復(fù)合塑料注塑出的頭盔外殼沖擊強(qiáng)度最好，但材料價(jià)格貴、成本比較高)?！　　　?、頭盔保護(hù)墊、緩沖帶和其他附屬功能零件的強(qiáng)度也要滿(mǎn)足沖擊時(shí)的保護(hù)要求。 　　　　六、回料（水口料）的使用要求　　　　如果機(jī)位水口料控制的好，水口料（回料）可以添加5%左右的比例，但必須要做沖擊強(qiáng)度測(cè)試，以滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的要求； 　　　　七、頭盔外殼自動(dòng)化注塑的前提條件　　　　1、首先塑料的性能要穩(wěn)定（塑料的牌號(hào)和批次應(yīng)一致），回料質(zhì)量要OK；　　　　2、水口料顆粒大小要均勻一致（6—8mm），添加比例要一致（5%左右），干燥質(zhì)量需一致，供料要及時(shí)和穩(wěn)定；　　　　3、優(yōu)化頭盔的注塑工藝條件并控制它（不要頻繁調(diào)機(jī)），模具溫度要進(jìn)行測(cè)量和控制（留意模具水道是否堵塞、生銹，水管中的水壓、水流量及水的質(zhì)量）； 　　　 　4、注塑生產(chǎn)過(guò)程中須做好模具、注塑機(jī)、周邊設(shè)備的清潔潤(rùn)滑和維護(hù)保養(yǎng)工作；　　　　5、加大注塑過(guò)程控制，確保注塑穩(wěn)定（不出注塑異常、不出模具故障、不出品質(zhì)不良、不出機(jī)器故障、不出斷料現(xiàn)象、不刮飛邊等），滿(mǎn)足自動(dòng)化注塑頭盔的需要；　　　　6、主流道澆口可以采取模內(nèi)切、機(jī)械手取出后用自動(dòng)氣剪切澆口、半熱流道等，不需要使用人手加工澆口。 　　　　八、頭盔外殼注塑品質(zhì)常見(jiàn)的三大主要不良缺陷原因分析　　　　1、頭盔外殼沖擊強(qiáng)度不足　　　　（1）頭盔外殼沖擊強(qiáng)度不足，除了不同種類(lèi)塑料本身的強(qiáng)度差異外，材料干燥不充分，熔料塑化時(shí)易水解，導(dǎo)致膠件強(qiáng)度降低；　　　?。?）注塑時(shí)頭盔外殼內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)致其沖擊強(qiáng)度降低；　　　?。?）膠件厚度不足（太?。?，直接降低其沖擊強(qiáng)度；　　　　（4）熔料塑化時(shí)溫度過(guò)高、螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)快、殘留量過(guò)大、停留時(shí)間長(zhǎng)等，導(dǎo)致熔料過(guò)熱分解，降低其沖擊強(qiáng)度。 　　　　2、頭盔外殼周邊產(chǎn)生披鋒（飛邊）　　　?。?）主要是由于保壓切換位置太遲，保壓壓力太大，使模具脹開(kāi)產(chǎn)生小縫隙形成飛邊（披鋒）；　　　?。?）膠件末端注射速度太快、粘度低及分解的熔料更容易鉆進(jìn)模具縫隙內(nèi)，產(chǎn)生飛邊（披鋒）；　　　?。?）合模時(shí)末端合模速度太快、鎖模力太大，前后模板合模沖擊力太大，導(dǎo)致模面壓傷產(chǎn)生間隙形成飛邊（披鋒）；　　　?。?）注塑過(guò)程中模面積聚的異物（膠漬、灰塵、膠絲、飛邊等）沒(méi)有定時(shí)清洗（擦模面），模面壓傷產(chǎn)生間隙形成飛邊（披鋒）； 　　　?。?）側(cè)抽芯、頂針等活動(dòng)零件由于清潔、潤(rùn)滑、保養(yǎng)工作不到位，長(zhǎng)時(shí)間磨損后產(chǎn)生間隙形成飛邊（披鋒）?！　　　?、頭盔外殼表面收縮痕（縮水）　　　　1、頭盔外殼表面縮水的主要原因是由于主流道太細(xì)太長(zhǎng)&澆口較小，冷凍封膠早，補(bǔ)膠困難，導(dǎo)致膠件表面產(chǎn)生收縮痕（縮水）； 　　　　2、模具溫度太高，膠件脫模后收縮量大，容易產(chǎn)生明顯的收縮痕（縮水）；　　　　3、保壓時(shí)間不夠（太短）或者保壓壓力不足，澆口沒(méi)有冷凍封膠時(shí)就開(kāi)模，膠件內(nèi)的熔料回流，導(dǎo)致膠件表面容易產(chǎn)生收縮痕（縮水）　　　　4、頭盔外殼表面縮水時(shí)，盡量不要拼命地加大保壓壓力，否則，就會(huì)出現(xiàn)膠件內(nèi)應(yīng)力增大而降低其沖擊強(qiáng)度、膠件脫模困難、產(chǎn)品周邊產(chǎn)生飛邊（披鋒）等問(wèn)題?！　　　÷暶鳎捍宋恼掠扇A南注塑專(zhuān)家研究撰寫(xiě)，屬原創(chuàng)作品，未經(jīng)允許，請(qǐng)勿侵權(quán)轉(zhuǎn)載到其他平臺(tái)。