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安全帽(頭盔)的注塑成型核心技術及品質控制要點

點擊:1530 日期:2020-05-20 選擇字號:

      為了確保騎電動自行車人員的交通安全,最近國家頒布了新交規:自2020年6月1日起,電動自行車駕駛人和乘坐人均需依規佩戴安全頭盔。導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3千萬只的頭盔用量,一些注塑企業紛紛進入頭盔加工行業,緊急擴大生產。

      頭盔的注塑成型加工表面上看似簡單,要想真正把它做好,滿足安全標準和用戶的使用要求,也是不容易的;這既要有一定的技術、人才和資金,又要具有很強的創新能力。頭盔的生產制作是一個系統工程,包括頭盔產品結構的設計、塑料種類的選擇、模具結構的設計、注塑機大小的選擇、膠件顏色的確定、注塑成型工藝的設定、注塑自動化技術、頭盔品質的控制、沖擊強度的測試、二次加工技術(噴油、移印、IMD等)及頭盔配套零部件的生產或采購等,每一個環節從一開始就要做對做好,避免后續造成很大的麻煩和損失。
一、頭盔塑料種類的選擇與確定

      大多數安全頭盔外殼在撞擊時由于需要承受和分散較大的沖擊力,是保護頭部的重要部件,頭盔外殼需要足夠的耐沖擊強度;頭盔一般使用PC、PC/ABS、PC/PBT、玻纖增強塑料、碳纖維復合塑料及ABS塑料等注塑成型。

二、頭盔外殼的結構設計要求

      頭盔外殼產品需設計成流線型結構,以減少其風阻和噪音,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,使用時手感不好且容易刮傷手,也不利于注塑成型及外觀品質的控制。

三、頭盔模具設計的特殊要點

1、需采用中心主流道大澆口,有外冷流道、內冷流道和半熱流道三種(也有少數使用側澆口的,會有夾水紋);

2、模具型腔、型芯最好采用凸凹結構新的設計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量就好;

4、模具四周要設有外定位插銷、模具型腔&型芯需有內定位結構,確保模具在長時間注塑成型時,因導柱磨損導致膠件壁厚不均及穩定性,防止后續膠件周邊產生披鋒(毛邊),確保其產品質量的一致性;

5、模具水道盡量隨形走,水道盡量多,由于膠件比較厚,需加強冷卻效果,模芯可以考慮鑲鈹青銅,以提高注塑效率(產量);

6、脫模方式要根據頭盔結構而定,簡單的頭盔外殼兩板模就行,結構復雜的頭盔外殼需要側抽芯結構。

四、頭盔外殼的注塑成型核心技術

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,用除濕干燥機或者抽真空干燥機進行干燥,需測量其含水率,確保塑料的干燥質量和干燥效果的一致性,防止注塑出的膠件沖擊強度下降,以免出現外觀質量(銀紋、氣紋等)問題。

2、選擇合適大小噸位的注塑機(350T左右),不要過大,防止熔料在料筒內停留時間偏長,導致塑料分解,影響頭盔的外觀質量和沖擊強度。

3、模具溫度要合適,若模溫太高,周期時間增長,產能及注塑效率會降低;若模溫太低,注塑件內應力增大,會降低頭盔外殼的沖擊強度,外觀質量也會變差。

4、注塑成型過程中,要對熔料溫度進行測量和控制,保壓結束后的殘留量控制在10mm左右為宜。

5、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”的注塑工藝條件進行注塑成型;

6、注塑成型技術的重點是要找準保壓切換位置,并優化和控制保壓壓力及保壓時間,這三個參數如果沒有搞好,注塑出來的頭盔外殼不但內應力大、產品沖擊強度明顯降低,而且其外觀質量及脫模效果也會受影響(如:表面縮水、內部小縮孔、飛邊、粘模等)。

7、如果是玻纖增強塑料和碳纖維復合塑料注塑成型頭盔外殼,由于其熔料粘度高,導熱系數高(冷得快),其流動性較差,流動阻力大,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”的工藝條件進行注塑成型,以提高頭盔的表面質量,降低內應力,確保頭盔外殼的沖擊強度滿足使用要求。

8、注塑生產過程中要重視注塑模具的使用、維護與保養工作,防止排氣系統堵塞和冷卻水道生銹,以提高膠件質量的穩定性和注塑效率。

9、要重視開合模參數的優化和控制,盡量降低鎖模力和末端合模速度,防止合模時因碰撞聲響大(沖擊力大)而損壞模具,導致注塑過程中頻繁出現模具故障和注塑異常現象。

五、頭盔外殼的質量控制要求

1、注塑件表面外觀質量及顏色要OK,防止其表面出現縮水、銀紋(料花)、氣紋、水波紋、流紋及產品變形等不良缺陷,頭盔外殼周邊禁止出現溢料(披鋒)及缺膠現象。

2、建議采用稱量重量的方法來控制頭盔外殼的質量比較簡單且有效。

3、重點需嚴格控制頭盔外殼的沖擊強度(頭盔需做沖擊強度試驗),需滿足國家標準——用3公斤重、前端頭部帶60度穿孔器的中錘,在1米高度自由下落時頭盔外殼不能穿透;從初始30N作用力逐步增大到630N時,變形量不超過40mm,恢復30N作用力時,與初始尺寸變形量不超過15mm;護目鏡破了時不得出現小于60度銳角的碎片(玻纖增強塑料、碳纖維復合塑料注塑出的頭盔外殼沖擊強度最好,但材料價格貴、成本比較高)。

4、頭盔保護墊、緩沖帶和其他附屬功能零件的強度也要滿足沖擊時的保護要求。

六、回料(水口料)的使用要求

      如果機位水口料控制的好,水口料(回料)可以添加5%左右的比例,但必須要做沖擊強度測試,以滿足擠壓強度和沖擊強度的要求;

七、頭盔外殼自動化注塑的前提條件

1、首先塑料的性能要穩定(塑料的牌號和批次應一致),回料質量要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),干燥質量需一致,供料要及時和穩定;

3、優化頭盔的注塑工藝條件并控制它(不要頻繁調機),模具溫度要進行測量和控制(留意模具水道是否堵塞、生銹,水管中的水壓、水流量及水的質量);

4、注塑生產過程中須做好模具、注塑機、周邊設備的清潔潤滑和維護保養工作;

5、加大注塑過程控制,確保注塑穩定(不出注塑異常、不出模具故障、不出品質不良、不出機器故障、不出斷料現象、不刮飛邊等),滿足自動化注塑頭盔的需要;

6、主流道澆口可以采取模內切、機械手取出后用自動氣剪切澆口、半熱流道等,不需要使用人手加工澆口。

八、頭盔外殼注塑品質常見的三大主要不良缺陷原因分析

1、頭盔外殼沖擊強度不足

(1)頭盔外殼沖擊強度不足,除了不同種類塑料本身的強度差異外,材料干燥不充分,熔料塑化時易水解,導致膠件強度降低;

(2)注塑時頭盔外殼內應力過大,導致其沖擊強度降低;

(3)膠件厚度不足(太薄),直接降低其沖擊強度;

(4)熔料塑化時溫度過高、螺桿轉速過快、殘留量過大、停留時間長等,導致熔料過熱分解,降低其沖擊強度。

2、頭盔外殼周邊產生披鋒(飛邊)

(1)主要是由于保壓切換位置太遲,保壓壓力太大,使模具脹開產生小縫隙形成飛邊(披鋒);

(2)膠件末端注射速度太快、粘度低及分解的熔料更容易鉆進模具縫隙內,產生飛邊(披鋒);

(3)合模時末端合模速度太快、鎖模力太大,前后模板合模沖擊力太大,導致模面壓傷產生間隙形成飛邊(披鋒);

(4)注塑過程中模面積聚的異物(膠漬、灰塵、膠絲、飛邊等)沒有定時清洗(擦模面),模面壓傷產生間隙形成飛邊(披鋒);

(5)側抽芯、頂針等活動零件由于清潔、潤滑、保養工作不到位,長時間磨損后產生間隙形成飛邊(披鋒)。

3、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太長&澆口較小,冷凍封膠早,補膠困難,導致膠件表面產生收縮痕(縮水);

2、模具溫度太高,膠件脫模后收縮量大,容易產生明顯的收縮痕(縮水);

3、保壓時間不夠(太短)或者保壓壓力不足,澆口沒有冷凍封膠時就開模,膠件內的熔料回流,導致膠件表面容易產生收縮痕(縮水)

4、頭盔外殼表面縮水時,盡量不要拼命地加大保壓壓力,否則,就會出現膠件內應力增大而降低其沖擊強度、膠件脫模困難、產品周邊產生飛邊(披鋒)等問題。


聲明:此文章由華南注塑專家研究撰寫,屬原創作品,未經允許,請勿侵權轉載到其他平臺。

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