The role and production process of diving masks

潜水面罩的作用及生产流程

潜水面罩的作用

提供清晰的视野:在水下环境中,潜水面罩为潜水员提供干爽、清晰的视野,以便观察周围的海洋生物、水下景观等。一般来说,优质的面罩能够提供至少180°的广角视野,让潜水员更好地感知水下空间。

防止水进入呼吸道:面罩将潜水员的口、鼻与水隔离,配合呼吸管或供气装置,使潜水员在水下正常呼吸,避免水进入口、鼻腔而发生呛水、窒息等危险情况。

保暖作用:在较冷的水域中,面罩可以减少面部热量的散失,起到一定的面部保暖作用,减轻低温对面部神经和皮肤的刺激,提高潜水的舒适度。

保护面部免受伤害:水下环境复杂,潜水员面部可能会被岩石、珊瑚、水下生物等划伤、撞击等损伤。潜水面罩可以保护面部,降低受伤风险。

提升潜水安全性:具备良好的密封性和稳定性,确保潜水员在各种水下姿势和运动条件下,面罩不会轻易松动、脱落或进水,保障潜水活动的安全。同时,部分面罩还配备紧急呼吸阀等安全装置,以应对突发情况。

潜水面罩生产流程

模具制造:采用数控机床对模具进行精密加工,模具材质采用高硬度、高热稳定性的合金钢,并经过热处理工艺,提高模具的耐磨、耐腐蚀性能,确保模具的精度和寿命,为后续零件的成型提供精密的基础。

零件成型:

口罩本体:注塑成型是常用的工艺,将特种工程塑料加热至高温熔融状态,注入模具中,经冷却定型后得到口罩本体。注塑成型工艺需要严格控制温度、压力和速度,确保材料均匀、无气泡、无缺陷,尺寸精度符合要求。

镜片加工:根据设计要求,选择合适的光学材料制作镜片,如聚碳酸酯、硼硅酸盐玻璃等。对于需要防雾处理的镜片,可以采用真空镀膜法或溶胶-凝胶法在内表面形成一层防雾膜层,防止水下呼吸产生的水蒸气凝结成雾,影响视野。

密封部件:硅胶等软性材料经精密模具压制成型,制成口罩的密封圈、气垫等,确保良好的密封性,并适应不同的脸型。成型后需进行质量检测,检查是否有裂纹、气泡、尺寸偏差等缺陷。

其他部件:呼吸管接头、头带扣等金属或塑料件,均采用精密机械加工制造,确保尺寸精确、表面洁净,以保证装配后能正常使用,不会对人体造成伤害。

组装:将成型的零部件按设计要求进行组装。组装过程中,应使用精密仪器进行调试,确保各零部件之间的配合精度和密封性能。例如,确保呼吸管与面罩本体连接紧密,阀门动作灵活,头带松紧调节装置工作正常。组装完成后,进行初步功能测试,检查是否有漏气、漏水等现象。

测试和检验:

压力测试:模拟潜水时不同的水压环境,对潜水面罩进行加压,检查面罩的密封性能和结构稳定性,确保在规定的深度范围内不会出现变形、破裂、漏气等现象。

耐久性测试:通过压缩、拉伸、扭曲等反复的机械操作,模拟潜水面罩在长期使用过程中的磨损和老化,以评估其使用寿命和可靠性。

防雾性能测试:在一定的温度、湿度条件下,对口罩镜片进行测试,并在一段时间内观察其起雾情况,以验证防雾膜层的有效性和持久性。

光学性能测试:采用专业光学仪器对镜片的透过率、折射率、雾度等光学指标进行测试,确保镜片能够提供清晰逼真的视觉效果,满足潜水员在水下的观察需求。

舒适度测试:邀请志愿者佩戴潜水面罩进行长时间模拟潜水测试,收集志愿者对佩戴面罩舒适度的反馈,包括面罩与脸部的贴合度、呼吸阻力、头带压力分布等,以便优化设计。


潜水面罩的材质

镜片材质:

聚碳酸酯(PC):其特点是重量轻、强度高、透光性好、抗冲击性强,能有效抵抗水下压力和意外碰撞,同时还能过滤紫外线,保护潜水员的眼睛。其透光率可达88%—92%,可见光透过率在85%以上,紫外线透过率较低。

高硼硅玻璃:质地坚硬,光学性能优异,透光率高,能提供清晰的视野,且不易刮伤和变形,能长时间保持良好的视觉效果。然而,其重量较大,比较脆,受到强烈冲击时容易破碎。

亚克力(PMMA):即有机玻璃,具有良好的透光性和抗紫外线性能,比玻璃轻,且有一定的柔韧性,不易破碎。但其表面硬度较低,容易被划伤,需要经过特殊处理才能提高耐磨性。

面罩主体材质:

硅胶:是常见的潜水面罩主体材料,生物相容性良好,对人体皮肤无刺激,佩戴舒适。同时,它还具有优异的柔韧性和弹性,能更好地贴合不同的脸型,且耐候性好,不易老化。

特种工程塑料:如聚碳酸酯合金,这类材料结合了聚碳酸酯的高韧性和良好的成型性能,具有很高的强度和刚度,可以提高面罩整体的结构稳定性,同时还能保持相对轻的重量,使潜水员在水下活动时更加轻松、自由。

热塑性弹性体(TPE):兼具塑料和橡胶的特性,具有良好的弹性和柔韧性,可提供舒适的佩戴体验,并可通过注塑等工艺高效制造,生产出各种形状的口罩本体部件。

密封材料:

三元乙丙橡胶 (EPDM):具有优异的耐候性、耐热性和耐臭氧性,可在各种水下环境下长期保持良好的密封性能,有效防止水从面罩边缘渗入。其较高的拉伸强度和伸长率,可适应面罩与不同脸型之间的细微变形,确保密封的可靠性。

氯丁橡胶(CR):具有良好的弹性和附着力,与皮肤紧密贴合,密封效果好。同时,还具有一定的耐油性和耐溶剂性,能抵抗海水中某些化学物质对密封性能的影响。


潜水面罩生产技术要求

设计要求:

结构稳定性:潜水面罩的结构设计必须足够稳定,以便在水下各种压力条件下保持其形状和功能。面罩各部件应连接紧密,确保潜水员在进行各种动作和姿势变化时,面罩不会变形或松动,确保使用安全。

视野要求:面罩必须提供足够的视野,以确保潜水员在水下能够清晰地看到周围的环境。一般来说,面罩的镜片应尽量采用大视野设计,减少遮光的边框,并且镜片的光学性能要良好,以提供清晰、无畸变的视觉效果。

呼吸阻力要求:面罩的设计应尽量减少呼吸阻力,使潜水员在水下呼吸更顺畅。呼吸管的直径、长度和形状应合理设计,以减少呼吸时气流的阻力,面罩内部应有足够大的呼吸空间,避免因气流不畅而导致的呼吸困难。

适应性要求:面罩必须能够适应不同脸型的潜水员,确保佩戴时的舒适性和密封性。头带的长度和松紧度应可调节,以满足不同头围和面部轮廓的需求,同时面罩的形状应尽可能符合人体工程学,与面部自然贴合。

材料要求:

安全:潜水面罩的制造材料必须安全,不会对人体造成有害影响。所有与皮肤接触的部件,例如面罩主体、密封圈、头带等,均应采用无毒、无刺激性的材料制成,并经过严格的质量测试,以确保符合相关安全标准。

防水性:由于潜水面罩长时间处于水下,材料需要具有良好的防水性,不会因长时间浸入水中而变形、膨胀、起泡或降解。例如,一些塑料材料在水中可能会逐渐吸收水分,导致机械性能和尺寸稳定性变差,因此需要选择吸水率低的材料来制造面罩部件。

耐腐蚀性:海水腐蚀性极强,因此潜水面罩的材料需要能够抵抗海水的腐蚀,包括金属部件和非金属部件。金属部件应选用不锈钢、钛​​合金等耐腐蚀性强的材料,并进行适当的表面处理,如镀镍、镀铬等,以提高其耐腐蚀性;非金属部件则应选用工程塑料、橡胶等耐腐蚀性较好的材料。

质量控制要求:

外观质量:潜水面罩外观应光滑、整洁,无明显划痕、裂纹、气泡、毛刺等缺陷。镜片表面应光滑透明,无划痕、雾斑、杂质等影响视觉效果的缺陷;面罩本体颜色应均匀一致,无色差、褪色现象;各部件连接处应紧固平整,无松动、缝隙、错位。

尺寸精度:为保证潜水面罩的密封性和适应性,其各部件的尺寸必须符合设计要求,并具有较高的精度。例如,镜片的形状和尺寸应与面罩本体的安装位置精确匹配,头带的长度和宽度应在规定的公差范围内,以确保其在佩戴时能够提供合适的压力和贴合度。

性能指标:潜水面罩的各项性能指标应符合相关标准和设计要求,如密封性、呼吸阻力、防雾性能、光学性能等。出厂前需要对每批产品进行抽样检测,对这些性能指标进行全面的检测,确保产品的质量和安全符合标准。

品质稳定性:生产过程中需建立严格的质量管理体系,确保每一只潜水面罩的品质稳定一致。通过对原材料的严格检验、对生产过程的精确控制、对生产设备的定期维护以及对生产环境的有效管理等措施,降低产品质量的波动,提高产品的整体质量水平。

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