安全帽（头盔）的注塑成型核心技术及品质控制要点

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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。　　　　声明：此文章由华南注塑专家研究撰写，属原创作品，未经允许，请勿侵权转载到其他平台。