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    安全帽(头盔)的注塑成型核心技术及品质控制要点

          为了确保骑电动自行车人员的交通安全,最近国家颁布了新交规:自2020年6月1日起,电动自行车驾驶人和乘坐人均需依规佩戴安全头盔。导致头盔的需求量猛然大增,6月1日之前马上需要增加近2亿只的用量,以后每年大约新增3千万只的头盔用量,一些注塑企业纷纷进入头盔加工行业,紧急扩大生产。

          头盔的注塑成型加工表面上看似简单,要想真正把它做好,满足安全标准和用户的使用要求,也是不容易的;这既要有一定的技术、人才和资金,又要具有很强的创新能力。头盔的生产制作是一个系统工程,包括头盔产品结构的设计、塑料种类的选择、模具结构的设计、注塑机大小的选择、胶件颜色的确定、注塑成型工艺的设定、注塑自动化技术、头盔品质的控制、冲击强度的测试、二次加工技术(喷油、移印、IMD等)及头盔配套零部件的生产或采购等,每一个环节从一开始就要做对做好,避免后续造成很大的麻烦和损失。
    一、头盔塑料种类的选择与确定

          大多数安全头盔外壳在撞击时由于需要承受和分散较大的冲击力,是保护头部的重要部件,头盔外壳需要足够的耐冲击强度;头盔一般使用PC、PC/ABS、PC/PBT、玻纤增强塑料、碳纤维复合塑料及ABS塑料等注塑成型。

    二、头盔外壳的结构设计要求

          头盔外壳产品需设计成流线型结构,以减少其风阻和噪音,胶件厚度(一般

    为2.5mm-4.5mm左右)需足够,以保证其足够的冲击强度;胶件壁厚要尽量均匀,不要有直角、尖角、锐角,防止存在安全隐患,使用时手感不好且容易刮伤手,也不利于注塑成型及外观品质的控制。

    三、头盔模具设计的特殊要点

    1、需采用中心主流道大浇口,有外冷流道、内冷流道和半热流道三种(也有少数使用侧浇口的,会有夹水纹);

    2、模具型腔、型芯最好采用凸凹结构新的设计理念比较好注塑成型;

    3、模具需采用全周排气方式,这样模具排气效果好,注塑成型阻力小,注塑出的头盔外壳外观质量就好;

    4、模具四周要设有外定位插销、模具型腔&型芯需有内定位结构,确保模具在长时间注塑成型时,因导柱磨损导致胶件壁厚不均及稳定性,防止后续胶件周边产生披锋(毛边),确保其产品质量的一致性;

    5、模具水道尽量随形走,水道尽量多,由于胶件比较厚,需加强冷却效果,模芯可以考虑镶铍青铜,以提高注塑效率(产量);

    6、脱模方式要根据头盔结构而定,简单的头盔外壳两板模就行,结构复杂的头盔外壳需要侧抽芯结构。

    四、头盔外壳的注塑成型核心技术

    1、PC料、PC/ABS、PC/PBT合金塑料、ABS塑料在注塑之前均须充分干燥,用除湿干燥机或者抽真空干燥机进行干燥,需测量其含水率,确保塑料的干燥质量和干燥效果的一致性,防止注塑出的胶件冲击强度下降,以免出现外观质量(银纹、气纹等)问题。

    2、选择合适大小吨位的注塑机(350T左右),不要过大,防止熔料在料筒内停留时间偏长,导致塑料分解,影响头盔的外观质量和冲击强度。

    3、模具温度要合适,若模温太高,周期时间增长,产能及注塑效率会降低;若模温太低,注塑件内应力增大,会降低头盔外壳的冲击强度,外观质量也会变差。

    4、注塑成型过程中,要对熔料温度进行测量和控制,保压结束后的残留量控制在10mm左右为宜。

    5、头盔外壳由于其壁厚较厚,适宜使用“中等模温、中速、中压、中低保压”的注塑工艺条件进行注塑成型;

    6、注塑成型技术的重点是要找准保压切换位置,并优化和控制保压压力及保压时间,这三个参数如果没有搞好,注塑出来的头盔外壳不但内应力大、产品冲击强度明显降低,而且其外观质量及脱模效果也会受影响(如:表面缩水、内部小缩孔、飞边、粘模等)。

    7、如果是玻纤增强塑料和碳纤维复合塑料注塑成型头盔外壳,由于其熔料粘度高,导热系数高(冷得快),其流动性较差,流动阻力大,熔料温度和模具温度均要提高15—20℃,适宜使用“中高模温、中高速、中高压、中等保压”的工艺条件进行注塑成型,以提高头盔的表面质量,降低内应力,确保头盔外壳的冲击强度满足使用要求。

    8、注塑生产过程中要重视注塑模具的使用、维护与保养工作,防止排气系统堵塞和冷却水道生锈,以提高胶件质量的稳定性和注塑效率。

    9、要重视开合模参数的优化和控制,尽量降低锁模力和末端合模速度,防止合模时因碰撞声响大(冲击力大)而损坏模具,导致注塑过程中频繁出现模具故障和注塑异常现象。

    五、头盔外壳的质量控制要求

    1、注塑件表面外观质量及颜色要OK,防止其表面出现缩水、银纹(料花)、气纹、水波纹、流纹及产品变形等不良缺陷,头盔外壳周边禁止出现溢料(披锋)及缺胶现象。

    2、建议采用称量重量的方法来控制头盔外壳的质量比较简单且有效。

    3、重点需严格控制头盔外壳的冲击强度(头盔需做冲击强度试验),需满足国家标准——用3公斤重、前端头部带60度穿孔器的中锤,在1米高度自由下落时头盔外壳不能穿透;从初始30N作用力逐步增大到630N时,变形量不超过40mm,恢复30N作用力时,与初始尺寸变形量不超过15mm;护目镜破了时不得出现小于60度锐角的碎片(玻纤增强塑料、碳纤维复合塑料注塑出的头盔外壳冲击强度最好,但材料价格贵、成本比较高)。

    4、头盔保护垫、缓冲带和其他附属功能零件的强度也要满足冲击时的保护要求。

    六、回料(水口料)的使用要求

          如果机位水口料控制的好,水口料(回料)可以添加5%左右的比例,但必须要做冲击强度测试,以满足挤压强度和冲击强度的要求;

    七、头盔外壳自动化注塑的前提条件

    1、首先塑料的性能要稳定(塑料的牌号和批次应一致),回料质量要OK;

    2、水口料颗粒大小要均匀一致(6—8mm),添加比例要一致(5%左右),干燥质量需一致,供料要及时和稳定;

    3、优化头盔的注塑工艺条件并控制它(不要频繁调机),模具温度要进行测量和控制(留意模具水道是否堵塞、生锈,水管中的水压、水流量及水的质量);

    4、注塑生产过程中须做好模具、注塑机、周边设备的清洁润滑和维护保养工作;

    5、加大注塑过程控制,确保注塑稳定(不出注塑异常、不出模具故障、不出品质不良、不出机器故障、不出断料现象、不刮飞边等),满足自动化注塑头盔的需要;

    6、主流道浇口可以采取模内切、机械手取出后用自动气剪切浇口、半热流道等,不需要使用人手加工浇口。

    八、头盔外壳注塑品质常见的三大主要不良缺陷原因分析

    1、头盔外壳冲击强度不足

    (1)头盔外壳冲击强度不足,除了不同种类塑料本身的强度差异外,材料干燥不充分,熔料塑化时易水解,导致胶件强度降低;

    (2)注塑时头盔外壳内应力过大,导致其冲击强度降低;

    (3)胶件厚度不足(太薄),直接降低其冲击强度;

    (4)熔料塑化时温度过高、螺杆转速过快、残留量过大、停留时间长等,导致熔料过热分解,降低其冲击强度。

    2、头盔外壳周边产生披锋(飞边)

    (1)主要是由于保压切换位置太迟,保压压力太大,使模具胀开产生小缝隙形成飞边(披锋);

    (2)胶件末端注射速度太快、粘度低及分解的熔料更容易钻进模具缝隙内,产生飞边(披锋);

    (3)合模时末端合模速度太快、锁模力太大,前后模板合模冲击力太大,导致模面压伤产生间隙形成飞边(披锋);

    (4)注塑过程中模面积聚的异物(胶渍、灰尘、胶丝、飞边等)没有定时清洗(擦模面),模面压伤产生间隙形成飞边(披锋);

    (5)侧抽芯、顶针等活动零件由于清洁、润滑、保养工作不到位,长时间磨损后产生间隙形成飞边(披锋)。

    3、头盔外壳表面收缩痕(缩水)

    1、头盔外壳表面缩水的主要原因是由于主流道太细太长&浇口较小,冷冻封胶早,补胶困难,导致胶件表面产生收缩痕(缩水);

    2、模具温度太高,胶件脱模后收缩量大,容易产生明显的收缩痕(缩水);

    3、保压时间不够(太短)或者保压压力不足,浇口没有冷冻封胶时就开模,胶件内的熔料回流,导致胶件表面容易产生收缩痕(缩水)

    4、头盔外壳表面缩水时,尽量不要拼命地加大保压压力,否则,就会出现胶件内应力增大而降低其冲击强度、胶件脱模困难、产品周边产生飞边(披锋)等问题。

     

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  • 本文关键词:头盔 安全帽 
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