一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔制造技术

本发明专利技术提供了一种头盔，包括：内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；设置在外气凝胶层表面的纤维布层；设置在碳纤维布层表面的耐热层。本发明专利技术采用镁合金、气凝胶、纤维布等多种材料复合减震的方式制备消防头盔，镁合金具有较高的比强度、低弹性模量、抗冲击特性，作为主要抗冲击结构；而且，本发明专利技术采用蜂窝结构的镁合金骨架，在具有良好抗冲击性的基础上极大的减轻头盔骨架的重量。本发明专利技术在减轻头盔重量的基础上，使头盔具有良好的防护性能，与酚醛玻璃钢材质的消防头盔相比，能够更有效的保护人体，减少人体在火灾现场受到的伤害，而且头盔质量轻、佩戴方便。

Magnesium alloy helmet with honeycomb reinforcement

The invention provides a helmet, including: both sides with magnesium alloy skeleton helmet honeycomb structure; filling inside the honeycomb structure within the aerogel layer; filling gas in the gel layer outside of the honeycomb structure in the outer layer of fiber cloth; setting the gel layer on the surface of carbon fiber cloth; arranged in the heat-resistant layer surface layer the. Magnesium alloy, aerogel, cloth and other materials composite vibration damping prepared by the invention of fire helmet, magnesium alloy has high specific strength, low elastic modulus, impact resistance, impact resistance as the main structure; moreover, the invention adopts the framework of magnesium alloy honeycomb structure, on the basis of having good impact the greatly reduce the weight of the helmet skeleton. The invention is based on reducing the weight of the helmet, the helmet has a good protective performance, compared with phenolic glass steel material fire helmet, can protect the body more effectively, reduce the human being at the scene of the fire damage, and light weight, easy to wear a helmet.

【技术实现步骤摘要】
一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔
本专利技术涉及头盔
，尤其涉及一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔。
技术介绍
在火灾扑救和抢险救援中，消防员的头部往往会受到来自火场的热、烟、毒、辐射、电击、外力冲击等的伤害。消防头盔可以对消防员的头部进行整体防护。火场环境对消防员头部伤害一般可分为热环境伤害、机械外力伤害以及电泄漏伤害，机械外力伤害包括物体打击、高处坠落等。有研究表明，盔-头-颈系统是非线性的，其响应也是非线性的，当作用力增大时，颈部受力，盔-头相对位移及头部加速度都非线性增大。头盔受到越坚硬的物块撞击，其冲击力作用时间就越短。撞击物刚度和硬度越小，冲击力作用时间就越长。同一大小冲击力作用于盔顶，作用时间越长，盔-头相对位移大，但颈部受力和头部加速度就小。悬挂刚度越大，缓冲能力就越差，传到颈部的力就越大，完全起不到缓冲作用，头部加速度也随着刚度变大而增大。盔-头相对位移则随着刚度变大而减小。头质量大的人，盔-头相对位移就大，颈部受力变小，即头质量大的人能承受更大的冲击力。颈部刚度大的人，传到颈部的力也大，而头部加速度变化很小，即颈部粗的人对抗脑震荡并不有利。基于以上原则，消防头盔的抗冲击设计需注意以下几点：1.头盔帽壳要有足够的强度能直接阻挡冲击物，不使其刺穿帽壳，直接击打到头部。2.头盔外壳材料要尽量采用厚而轻的材料。3.要使悬挂装置在头顶与盔顶空间位置构成能量吸收系统，减少冲击峰值。4.在盔形及其他配件结构相同的情况下，缓冲层的层数是影响头部冲击载荷吸收的最重要因素，层数越多，越能够有效吸收冲击所带来的能量。在缓冲层结构相同并合理的情况下，要尽量增加其层数。5.帽托组与头部接触处要有软垫并留有一定的空间，构成能量吸收系统，并防止颅骨变形。随着科学技术的发展，老式头盔的防护力和适应性已不能适应现代消防工作的要求。因此，许多国家研制了新式复合材料头盔。目前采用复合材料制备消防头盔方面，国内外均有相关报道：如中国专利，申请号为201420077866.8，专利技术名称为“一种抗震消防头盔”报道了抗震消防头盔，该头盔主体自外向内依次由阻燃层、硬质防护层、内层缓冲层、头盔内衬层组成。中国专利，申请号为201410114098.3，专利技术名称为“改进的消防头盔”报道了一种改进的消防头盔，包括盔壳、减震带、下颏带、护披、头围调节扣，其特征是盔壳内设有三级减震机构和双向调节机构，调节机构与减震机构互为连接并装置于盔壳内。中国专利，申请号为201120172779.7，专利技术名称为“一种新型消防头盔”报道了一种新型消防头盔，头盔外壳采用具备阻燃效果且防紫外线性能稳定的聚胺纤维制成，整体用荧光剂着色；面罩位于头盔外壳前沿下部，在后部与减震网连接，同时，在减震网的上部还设置有减震件来配合减震网进行头部保护；在头盔外壳下，还设置有一个防护披肩，防护披肩由阻燃抗辐射复合材料制造，可用按扣或尼龙搭扣将其固定于头盔内；同时，在头盔外壳内设置有头带，且头带上设置有滑动调节器和头带调节器。中国专利，申请号201220010689.2，专利技术名称为“头部防护结构”公开了一种头部防护结构，包括帽体，具有外表层，外表层内部设入有内衬层，于所述外表层与内衬层之间形成有容置空间。现有的消防头盔设计大多采用酚醛树脂玻璃钢、聚胺纤维等材料加工成头盔盔体使用。这类头盔存在过重问题，长期佩戴会对人体颈椎造成压迫，但如果减少酚醛树脂的使用，会造成头盔强度的下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种头盔，本专利技术提供的头盔为使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，在重量较轻的基础上具有良好的抗冲击性能。本专利技术提供了一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，包括：具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在蜂窝结构中的气凝胶层；设置在气凝胶层表面的纤维布层；设置在纤维布层表面的耐热层。优选的，所述蜂窝结构设置在镁合金头盔骨架的内侧和/或外侧。优选的，所述蜂窝结构由若干个正六边形孔格形成。优选的，所述正六边形孔格的壁厚为S，0＜S≤4mm。优选的，所述正六边形孔格的壁高为H，0＜H≤40mm。优选的，所述头盔包括：内外两侧具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在内侧蜂窝结构中的内气凝胶层；填充在外侧蜂窝结构中的外气凝胶层；设置在外气凝胶层表面的纤维布层；设置在纤维布层表面的耐热层。优选的，所述气凝胶层，包括内气凝胶层和外气凝胶层的材质独立地选自硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶或金属氧化物气凝胶。优选的，所述纤维布层由1～5层纤维布形成。优选的，所述纤维布层包括碳纤维布、玻璃纤维布、凯夫拉纤维布、陶瓷纤维布和岩棉纤维布中的一种或几种。优选的，所述耐热层的成分包括：硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶。优选的，所述硅铝酸盐、碳化硼、稀土发光粉和气凝胶的质量比为A：B：C：D；0＜A≤70，0＜B≤30，0＜C≤20，0＜D≤50。优选的，所述耐热层的厚度为0.3～2mm。与现有技术相比，本专利技术提供了一种使用蜂窝增强筋的镁合金头盔，采用强度远高于酚醛玻璃钢的镁合金作为头盔骨架，镁合金具有较高的比强度、低弹性模量、抗冲击性能好的特性，但是如果单纯使用镁合金盔体作为抗冲击结构，存在着盔体壁厚过厚、盔体较重的问题，如果盔体壁厚较薄，则抗冲击性能不够；本专利技术采用具有蜂窝结构的镁合金骨架，在保证良好抗冲击性能的情况下使头盔骨架较轻，在减轻头盔重量的基础上，使得到的头盔具有良好的防护性能。本专利技术采用镁合金、纤维布、气凝胶等多种材料复合减震的方式制备新型头盔，这种头盔壳作为消防头盔使用，与酚醛玻璃钢材质的消防头盔相比，能够更有效的保护人体，减少人体在火灾现场受到的伤害，而且头盔质量轻、佩戴方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的头盔骨架的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的气凝胶层的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的消防头盔的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种头盔，包括：具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在蜂窝结构中的气凝胶层；设置在气凝胶层表面的纤维布层；设置在纤维布层表面的耐热层。在本专利技术中，所述蜂窝结构可以设置在镁合金头盔骨架的外侧，也可以设置在内侧，还可以在内外两侧同时设置。在本专利技术中，填充在镁合金头盔骨架外侧蜂窝结构中的气凝胶层记为外气凝胶层，填充在镁合金头盔骨架内侧蜂窝结构中的气凝胶层记为内气凝胶层。在本专利技术中，如果纤维布层既可以设置在内气凝胶层表面，也可以设置在外气凝胶层表面，还可以同时设置在内气凝胶层和外气凝胶层表面，设置在外气凝胶层表面的纤维布层记为外纤维布层，设置在内气凝胶层表面的纤维布层记为内纤维布层。在本专利技术中，所述耐热层既可以设置在外纤维布层表面，也可以设置在内纤维布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头盔，包括：具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在蜂窝结构中的气凝胶层；设置在气凝胶层表面的纤维布层；设置在纤维布层表面的耐热层。

【技术特征摘要】
1.一种头盔，包括：具有蜂窝结构的镁合金头盔骨架；填充在蜂窝结构中的气凝胶层；设置在气凝胶层表面的纤维布层；设置在纤维布层表面的耐热层。2.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述蜂窝结构由若干个正六边形孔格形成。3.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述蜂窝结构设置在镁合金头盔骨架的内侧和/或外侧。4.根据权利要求3所述的头盔，其特征在于，所述正六边形孔格的壁厚为S，0＜S≤4mm；所述正六边形孔格的壁高为H，0＜H≤40mm。5.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，所述气凝胶层的材质独立地选自硅气凝胶、碳气凝胶、硫气凝胶或金属氧化物气凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：程丽任，张洪杰，宋术岩，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22