安全帽的成型设计

安全帽的成型设计姓名:班级:学号:一. 安全帽形状及性能要求形状规格要求安全帽是防止冲击物伤害头部的防护用品。

由帽壳、帽衬、下颊带和后箍组成。

帽壳呈半球形，坚固、光滑并有一定弹性，打击物的冲击和穿刺动能主要由帽壳承受。

帽壳和帽衬之间留有一定空间，可缓冲、分散瞬时冲击力，从而避免或减轻对头部的直接伤害。

帽壳形状应呈圆形或椭圆形，内径长195~250mm宽170~220mm高120~150mm帽壳留有透气孔以散热，其大小应根据帽壳强度综合考虑，电工安全帽不允许有透气孔，帽壳颜色应鲜明，帽壳内突出物不超过5mm周围有软垫，以防冲击压缩变形时伤害头部。

性能要求冲击吸性性能、耐穿刺性能、侧向刚性、电绝缘性、抗静电性能、阻燃性是对安全帽的基本技术性能的要求。

品质好的安全帽透气性良好、轻型、危险系数低。

安全帽能承受压力的三种原理：1•缓冲减震作用：帽壳与帽衬之间有25~50mm勺间隙，当物体打击安全帽时，帽壳不因受力变形而直接影响到头顶部。

2•分散应力作用：帽壳为椭圆形或半球形，表面光滑，当物体坠落在帽壳上时，物体不能停留立即滑落；而且帽壳受打击点的承受的力向周围传递，通过帽衬缓冲减少的力可达2/3以上，其余的力经帽衬的整个面积传递给人的头盖骨，这样就把着力点变成了着力面，从而避免了冲击力在帽壳上某点应力集中，减少了单位面积受力。

3•生物力学：国标中规定安全帽必须能吸收4900N。

这是因为生物学试验，人体颈椎在受力时最大的限值，超过此限值颈椎就会受到伤害，轻者引起瘫痪，重者危及生命。

二•成型工艺安全帽的种类丰富，原材料也多种多样。

聚脂树脂、玻璃纤维布、超高分子聚乙烯塑料、改性聚丙烯塑料、ABS塑料、聚碳酸酯塑料等都是常见的安全帽原材料。

手糊成型(1)工艺流程玻璃钢安全帽壳生产工艺图将不饱和聚酯树脂、引发剂、促进剂、功能填料、着色剂、投入反应釜内，搅拌后放入稠化剂，然后将增强材料用反应液进行浸渍，按安全帽重量的规定进行定量铺层设计。

为提高防穿刺性能，在帽壳顶①120范围多铺一层方格布。

在压机上进行模压成型，固化在60C烘箱中处理3~5h。

按样模划线，进行机加工，最后得到制品。

(2)手糊成型工艺的优点•是复合材料成型最基本的方法，或者说是一种万能”方法。

能够成型任意形状、任意大小的制品；中国风电材•操作简便，操作者容易培训；•设备简单、投资少；• 一般情况下不需要加压操作，工艺最为简单•所用模具材料来源广，制造相对简单。

(3)手糊成型工艺的缺点•劳动强度大、生产效率低、速度慢、生产周期长(2h以上)；•产品质量受操作人员技能水平及制作环境条件的影响，故产品质量稳定性差；•制品的力学性能较其它方法低；•不够“绿色、环保”总之，手糊成型技术依赖于操作者的技能水平，所以，制品质量不易保证和控制。

此外，手糊成型技术生产效率低、生产周期长，产品的力学性能也较其他成型方法的产品低。

喷射成型喷射成型工艺流程图.1喷射工艺参数(1)纤维选用经前处理的专用无捻初纱。

制品纤维含量控制在25%~45%低于25%寸，滚压容易，但强度太低；大于45%寸，滚压困难，气泡较多。

纤维长度一般为25~50mm小于10mn，制品强度降低，大于50mn!寸，不易分散。

(2)树脂含量喷射制品采用不饱和聚酯树脂，含胶量越为60%左右.含胶量过低，纤维浸润不均，粘结不牢. 主要通过喷枪控制胶液喷射量.(3)胶液黏度应控制在易于喷射雾化，易于浸润玻璃纤维，易于排气泡而又不易流失.黏度在~。

触变度以~4为宜。

在此范围内胶液易于喷射雾化。

(4)喷射量在喷射成型过程中，应始终保持胶液喷射量与纤维切割量的比例适宜且稳定•在满足这一条件下，喷射量太小，生产效率低，喷射量过大，影响制品质量。

喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关，喷嘴直径在~之间选定，可使喷胶量在8~60g/s之间调变.柱塞泵供胶的胶液喷射量是通过柱塞的行程和速度来调控的。

(5)喷枪夹角对树脂与引发剂在枪外混合均匀度影响极大•不同夹角喷出来的树脂混合交距不同•为操作方便，选用20度夹角为宜。

喷枪口与成型表面距离350~400mm确定操作距离主要考虑产品形状和树脂液飞失等因素. 如果要改变操作距离，则需调整喷枪夹角以保证树脂在靠近成型面处交集混合。

6.喷雾压力要能保证两组分树脂均匀混合。

压力太小,混合不均匀；压力太大,树脂流失过多。

适宜的压力同胶液黏度有关，若黏度在时，雾化压力为~。

设备喷射设备主体是喷枪、催化剂供应系统及树脂供应系统三大部分，与支架、移动杆及材料过滤、计量等部件组成完整的喷射成型机，其中有专用的胶衣喷射机和积层专用喷射机。

喷射成型的核心是喷枪。

喷射工艺优缺点优点：1）生产效率比手糊法提高2~4倍；2）利用粗纱代替织物，降低了材料成本；3）成型过程中无接缝，制品的整体性好；4）减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗；5）可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比例及纤维的长度。

缺点：用喷射成型方法虽然可以制成复杂形状的制品，但其厚度和纤维含量都较难精确控制，树脂含量一般在60%^上，孔隙率较高、制品强度较低、施工现场污染和浪费较大。

三.工程分析1.玻璃钢安全帽主要用于冶金高温作业场所、油田钻井、森林采伐；供电线路、高层建筑施工以及寒冷地区施工。

2.从安全帽壳的主要性能来看，是要是冲击性能、耐穿剌性能、阻燃性能、侧压刚性、夜光性、抗静电性及外观质量，冲击性能的测试是用5kg半球面钢锤自1m高自由下落，冲击帽顶，帽内头模受冲击力应不大于4900N,帽壳不允许出现大于50mm t勺大裂纹，带栓绳不允许拉断。

所以在配方中选用韧性好、强度高的196不饱和聚酯树脂，引发剂用MEKP^fl，并在配方中加入聚硫橡胶作为增韧剂以提高其抗冲击性能。

另外采用自制的功能填料，对提高抗冲击性能也有一定作用。

另外，从安全帽壳的结构来看，帽壳形状呈等高度流线状，而且表面光滑，当飞来物或坠落物砸在帽壳上向侧向滑去时，冲量被分解，作用到帽壳上的冲量减少。

耐穿刺性能的测试是用重3kg的钢锥（硬度HR45锥度60°,锥尖半径自1m自由落下，冲击帽顶，钢锥不应与头模接触。

从生产实践来看，冲击性能达到国家标准的的安全帽，其耐穿剌性能一般也较好，在成型时，帽壳的顶部①120mn范围内多铺一层方格玻纤布以提高在此部位的耐穿剌性能，并在配方中加入增韧剂及功能填料，以更好地保证其耐穿刺性。

安全帽的侧压刚性是在安全帽侧向加载424N压力时，帽壳侧向变形不大于40mm卸压后，残余变形小于15mm要想满足玻璃钢安全帽的侧向刚性要求，就只有选择刚度高的树脂及性能好的增强材料，并且在不影响帽壳总重的情况下，在帽壳的周边采取补强措施。

玻璃钢安全帽的阻燃性能测试是将70号汽油装入2kg汽油喷灯，燃烧帽体10s，移开火焰，帽体应在5内自熄（帽壳燃点温度为790± 40 E ），试验的环境10~30C。

为了使安全帽壳达到阻燃的要求，在配方中的功能填料中加有氯化石蜡化石蜡（含氯量为70%）及三氧化二锑，实践证明通过功能填料中加入阻燃剂，然后用功能填料填充到不饱和聚酯树脂中，可以使其安全帽的阻燃性达到国家标准。

抗静电性能按GB2812-89标准的测试方法,测定帽壳表面电阻,要求不大于1X109欧。

主要是在功能填料中加入适量的抗静电剂，降低其表面电阻，从而起到抗静电的作用。

3.标志包装1每顶安全帽应有以下四顶永久性标志：A制造厂名称、商标、型号；B制造年、月；C生产合格证和验证；D生产许可证编号。

2安全帽出厂装箱，应将每顶帽用纸或塑料薄膜做衬垫包好再放入纸箱内。

装入箱中的安全帽必须是成品。

3箱上应注有产品名称、数量、重量、体积和其他注意事项等标记。

4每箱安全帽均要附说明书。

5安全帽上如标有“ D"标记，是表示安全帽具有绝缘性。

4．影响安全因素（1）安全帽本身存在质量问题有的安全帽存在抗冲击、抗穿刺能力不强，帽箍吸汗、透气性差，采用金属材料制做零部件等质量问题。

在实际使用中应选用符合国标的、通过ISO 质量体系认证和强制性产品认证的优质名牌产品。

（2）安全帽当头盔、当凳子这一现象在出产职员骑机动车去功课现场时比较普遍，由于进入出产现场须戴安全帽，有人嫌去现场途中戴头盔时再携带安全帽比较"麻烦"，就将安全帽兼做头盔使用。

由于安全帽的主要功能是防止高空物体坠落击伤人的头部，而头盔是用来防止骑车人受到撞击、摔跌而造成头部的伤害，两者的防护重点不同，功能也就各有侧重，因此用安全帽替换头盔是不答应的。

出产现场有少数人，喜欢将安全帽当凳子坐，一不经意，就可能"坐"出违章、隐患或事故。

进入出产现场就得戴安全帽，随意摘下安全帽会构成违章行为，将其当凳子使用，会划伤帽沿、帽顶，压损帽衬，造成安全帽损坏或使用寿命下降。

（3）超周期使用" 不坏"不换安全帽的正常使用期为年，但现场安全帽超期使用相称普遍，有的安监职员对此也熟视无睹。

某单位有只安全帽用了近10年，由于外观比较"新"，看上去没有"坏" ，还在继承使用。

实在安全帽即使不使用，时间长了也会老化，如不及时更换，使用过程中一旦泛起险情，后果不堪设想。

（4）存放不当安全帽的合用温度为-10至+50C，应摆放在透风干燥处，并避免接触火（热）源和侵蚀性物质，以免影响其正常使用的寿命。

应尽量缩短安全帽的库存期，最好随买随用；购置出厂时间不长的产品，以免因库存时间过长而影响实际有效使用时间。

（5）不能准确使用主要题目有：无带（或有带不套紧在下巴下）、无芯、不按头型大小调节帽箍长度、帽壳与帽衬划伤或破损后不及时按原规格更换等。

（6）使用前缺少必要的检查使用前应进行下列项目的例行检查：帽壳无损伤、无裂纹、无显著变形；帽衬无破损；帽箍完好，与帽壳连接牢固；帽带无侵蚀、无伤痕；锁扣完整有效；遇有严峻冲击后应立刻报废，切忌再用。

（7）混戴造成治理混乱有的工作职员将安全帽作为公共安全器具，想用时就随便拿上一只。

这种混戴现象造成治理混乱，时间一长，安全帽出厂日期等原始数据都丢失了，是否过时使专心中无数，只能凭主观经验臆断，而且部门脏帽子大家都不愿意戴。

因此应按划定对安全帽进行同一编号，定编号、定使用职员，按工作性质分色配戴，并建立相应的使用台账。