Πώς να Βελτιώσετε την Αντοχή σε Παραμόρφωση των Ανθεκτικών σε Σφαίρες Κρανών

Βασικός Ορισμός της Αντοχής σε Παραμόρφωση και Πρότυπα της Βιομηχανίας

Η αντοχή σε παραμόρφωση ενός ανθεκτικού σε σφαίρες κρανού αναφέρεται στη δυνατότητα του κελύφους και της εσωτερικής επένδυσης του κρανούς να αποφύγουν μόνιμες εντοπισμένες παραμορφώσεις όταν υποβάλλονται σε πλήγματα υψηλής ταχύτητας (π.χ., από σφαίρες ή σφηνάκια) ή σε πλήγματα από αμβλεία όργανα. Συνήθως, το μέγιστο επιτρεπόμενο βάθος παραμόρφωσης είναι ≤15 mm, σύμφωνα με πρότυπα όπως τα NIJ STD 0106.01 και GA 293. Αυτή η απόδοση αποτελεί έναν κρίσιμο δείκτη για τη μέτρηση της προστατευτικής ακεραιότητας του κρανούς, καθώς επηρεάζει άμεσα την πιθανότητα επιβίωσης του χρήστη σε πλήγματα που δεν προκαλούν διάτρηση.

Βελτιώσεις Υλικού: Δημιουργία Στέρεων Βάσεων για Προστασία από Ενδείξεις

1. Επανάληψη Υλικών Κελύφους

Σύνθετα υλικά υψηλού μέτρου ως προτιμώμενη επιλογή: Επιλέξτε σύνθετα υλικά υψηλού μέτρου, όπως ίνες πολυαιθυλενίου υψίστου μοριακού βάρους (UHMWPE) και αραμίδιο (Kevlar) τάξης IIIA ή ανώτερης. Βελτιώστε την αντοχή σε κρούση αυξάνοντας την επιφανειακή πυκνότητα των ινών (προτεινόμενη ≥600g/㎡). Αυτές οι ίνες έχουν όριο θραύσης πάνω από 3,5 GPa, οι οποίες μπορούν αποτελεσματικά να διασπείρουν την ενέργεια της κρούσης και να μειώσουν τοπικές ενδείξεις.

Σχεδιασμός ενδιάμεσου στρώματος σύνθετης κεραμικής: Σύνθετες πλάκες κεραμικού οξειδίου του αλουμινίου (Al₂O₃) ή καρβιδίου του πυριτίου (SiC) (πάχους 3-5 mm) στην εσωτερική πλευρά του κελύφους ινών. Αξιοποιήστε την υψηλή σκληρότητα των κεραμικών για να αποτρέψετε τον εντοπισμό τάσεων στο σημείο κρούσης, και συνδυάστε το με την απορροφητική αντοχή του στρώματος ινών, δημιουργώντας ένα διπλό σύστημα προστασίας «σκληρή αντίσταση + μαλακή απορρόφηση».

2. Βελτιστοποίηση Υλικών Επένδυσης

Επίχρισμα από πολυουρεθάνη υψηλής πυκνότητας (PU): Αντικαταστήστε τα παραδοσιακά υλικά EVA με επιχρίσματα από αφρό PU υψηλής πυκνότητας (πυκνότητα ≥80kg/m³). Με ποσοστό ανάκαμψης συμπίεσης ≥90%, αυτά τα επιχρίσματα μπορούν να απορροφούν ενέργεια μέσω ελαστικής παραμόρφωσης κατά τη στιγμή της επίδρασης, αποτρέποντας τη μεταφορά ενδείξεων στο κέλυφος στο κεφάλι.

Καινοτόμος δομή πυρήνα από εξαγωνικό αλουμίνιο: Ενσωματώστε πυρήνες από κράμα αλουμινίου σε σχήμα εξαγωνικού πλέγματος στο επίχρισμα PU (μέγεθος κελιού πλέγματος: 5-8 mm· πάχος τοιχώματος: 0,1-0,2 mm). Χρησιμοποιήστε τη θλιπτική σταθερότητα της δομής του εξαγωνικού πλέγματος για να διασπάσετε περαιτέρω τα φορτία κρούσης και να μειώσετε τον κίνδυνο τοπικών ενδείξεων.

Καινοτομία Σχεδιασμού Δομής: Βελτιστοποίηση Διαδρομών Μετάδοσης Δυνάμεων

1. Βελτιστοποίηση Ακτίνας Καμπύλης Επιφάνειας

Υιοθετήστε ένα σχεδιασμό «ομοιάζοντα με σφαιροειδές» για το κέλυφος του κράνους. Ελέγξτε την ακτίνα καμπυλότητας της κορυφής στα 120-150 mm και την ακτίνα καμπυλότητας των πλευρών στα 80-100 mm. Αυτό αποφεύγει τον εντοπισμό ενέργειας κρούσης που προκαλείται από επίπεδους ή μικρής καμπυλότητας σχεδιασμούς, και διασπείρει την ενέργεια σε όλο το κέλυφος του κράνους μέσω απόκλισης στην καμπύλη επιφάνεια.

2. Πολυστρωματική Σύνθετη Δομή

Εφαρμόστε μια τριστρωματική σύνθετη δομή που αποτελείται από «κέλυφος + προστατευτικό στρώμα + εσωτερικό επένδυση»:

Το κέλυφος κατασκευάζεται από σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες·

Το προστατευτικό στρώμα χρησιμοποιεί πηκτωμένο πυρίτιο ή βουτυλικό καουτσούκ (πάχους 5-8 mm)·

Η εσωτερική επένδυση κατασκευάζεται από αφρό PU.

Τα τρία στρώματα είναι στενά ενωμένα μέσω διαδικασίας θερμοσυγκόλλησης. Χρησιμοποιώντας τις διαφορές στο ελαστικό μέτρο διαφορετικών υλικών, η ενέργεια της κρούσης απορροφάται και διασπείρεται σταδιακά, αποτρέποντας εντοπισμένες εσοχές λόγω ανεπαρκούς δυσκαμψίας ενός μόνο υλικού.

3. Σχεδιασμός Ενίσχυσης Άκρων

Προσθέστε λωρίδες ενίσχυσης από άνθρακα (15-20 mm πλάτος, 2-3 mm πάχος) στις άκρες του κράνους. Αυτό ενισχύει την αντοχή των ακρών σε κρούση, αποτρέπει τοπικές εντοπισμένες εντοπίσεις ή στρέβλωση κατά τις πλαγιοδιαγώνιες προσκρούσεις και βελτιώνει τη συνολική δομική σταθερότητα του κράνους.

Βελτιώσεις Διαδικασιών: Διασφαλίζοντας την Απόδοση Υλικών και Δομών

1. Ακριβείς Διαδικασίες Σχηματοποίησης

(1) Σχηματοποίηση κελύφους: Χρησιμοποιήστε συμπιεστική σχηματοποίηση για το κέλυφος, ελέγχοντας τη θερμοκρασία σχηματοποίησης στους 120-150℃ και την πίεση στα 2-3 MPa. Αυτό εξασφαλίζει πλήρη εμποτισμό των ινών με ρητίνη, μειώνει την εσωτερική πορώδη δομή (≤1%) και βελτιώνει την πυκνότητα του υλικού—αποφεύγοντας τη μειωμένη τοπική αντοχή σε εντοπισμένες εντοπίσεις λόγω ελαττωμάτων διαδικασίας.

(2) Σχηματοποίηση επένδυσης: Εφαρμόστε ολοκληρωμένη διαδικασία έγχυσης με αφρό για την επένδυση, ώστε να εξασφαλιστεί η ομοιόμορφη δημιουργία αφρού και να εξαλειφθούν τα σημεία συγκέντρωσης τάσης που προκαλούνται από φυσαλίδες ή ανομοιόμορφη πυκνότητα.

2. Τεχνολογία Διεπαφής Σύνδεσης

Χρησιμοποιήστε εποξειδικές κολλώδεις ουσίες βασισμένες σε ρητίνη (διατμητική αντοχή ≥15MPa) για τη σταθερή συγκόλληση του εξωτερικού περιβλήματος, του ενδιάμεσου στρώματος απορρόφησης κραδασμών και του εσωτερικού επενδύσεως μέσω θερμοσυγκόλλησης. Αυτό αποτρέπει την αποφλοίωση μεταξύ των στρωμάτων, διασφαλίζει την αποτελεσματική μετάδοση της ενέργειας κρούσης μεταξύ των στρωμάτων και αποφεύγει τοπικές εντοπισμένες εσοχές που προκαλούνται από χαλάρωση μεταξύ των στρωμάτων.