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泳池機(jī)器人耐腐蝕外殼系統(tǒng)設(shè)計(jì)：改性材料、鍍層技術(shù)與精密模具的協(xié)同創(chuàng)新

來(lái)源： | 責(zé)任編輯：東莞世邦塑膠 | 發(fā)布日期：2025-06-21

一、腐蝕機(jī)制與防護(hù)需求

泳池機(jī)器人長(zhǎng)期暴露于含氯消毒劑（ 1-3ppm Cl?）、極端pH值（ <5.0或>8.5 ）及高溫（夏季水溫 >30℃）的惡劣環(huán)境，導(dǎo)致傳統(tǒng)塑膠外殼在3 個(gè)月內(nèi)失效。腐蝕失效的深層機(jī)制包括：

1. 化學(xué)侵蝕

氯離子滲透速率是水分子的 3-5倍，引發(fā)材料溶脹與應(yīng)力開(kāi)裂

強(qiáng)酸 / 堿環(huán)境破壞聚合物分子鏈，導(dǎo)致表面粉化、強(qiáng)度衰減

2. 物理協(xié)同作用

水溫每升高 10℃，腐蝕速率倍增

運(yùn)動(dòng)部件微震動(dòng)加速裂縫擴(kuò)展

3. 傳感器精度干擾

外殼變形導(dǎo)致傳感器校準(zhǔn)偏移（如 pH探頭、定位模塊）

金屬銹蝕產(chǎn)物污染水質(zhì)并干擾電磁傳感器

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：普通 ABS外殼在pH8.0含氯水中浸泡 6個(gè)月，抗拉強(qiáng)度衰減達(dá)23%

二、材料體系：三重改性技術(shù)方案

1. 基材選擇與改性路徑

材料類(lèi)型

核心優(yōu)勢(shì)

技術(shù)短板

適用場(chǎng)景

改性ABS

成本低、加工流動(dòng)性佳（收縮率 0.5-0.7%）

耐候性差，紫外線致黃變

室內(nèi)泳池 /短期使用設(shè)備

ASA改性ABS

耐候性提升 10倍，抗紫外/酸堿腐蝕

成本高 1.5 倍，需精準(zhǔn)控溫注塑

戶(hù)外 / 高鹽度商業(yè)泳池機(jī)器人

PC/ABS合金

沖擊強(qiáng)度 ≥30kJ/m2，高機(jī)械負(fù)荷承載

成型溫度高達(dá) 250-270℃

齒輪箱、關(guān)節(jié)連接器等運(yùn)動(dòng)部件

2. 改性技術(shù)協(xié)同增效

填充改性：添加 20-30%玻璃纖維（GF），降低 50%氯離子滲透率

增韌改性：引入丁苯橡膠（ SBR），抑制微裂紋擴(kuò)展

耐候改性：ASA 組分阻斷紫外線降解鏈反應(yīng)

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三、模具鍍層技術(shù)：PVD與復(fù)合工藝

1. PVD（物理氣相沉積）技術(shù)

工藝原理：250-500℃ 真空環(huán)境沉積TiN/CrN納米陶瓷層（ 5-10μm ）

核心優(yōu)勢(shì)：

表面硬度 ≥HV2000 ，耐磨性提升8倍

摩擦系數(shù) 0.15-0.25 ，改善脫模性能

表面粗糙度 Ra≤0.05μm，直接成型高光澤外殼

工程案例：YG20 模具經(jīng)TiN-PVD處理后，壽命從 13 萬(wàn)件提升至45萬(wàn)件

2. 局部強(qiáng)化技術(shù)

電刷鍍：深腔區(qū)域沉積 Co-Ni合金（20-50μm， HRC58-62）

化學(xué)鍍鎳磷：低成本方案（ 200-300元/件），形成非晶態(tài)防腐層（ HV600）

3. 鍍層技術(shù)經(jīng)濟(jì)性選型

鍍層類(lèi)型

成本區(qū)間（元/件）

適用場(chǎng)景

化學(xué)鍍鎳磷

200-300

量產(chǎn)模具經(jīng)濟(jì)型方案

PVD（ TiN/CrN）

800-1200

高精度傳感器外殼

DLC鍍層

1000-1500

超低摩擦系數(shù)需求部件

四、模具設(shè)計(jì)核心要點(diǎn)

1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

壁厚優(yōu)化：主體 2.5-4mm漸變壁厚，傳感器區(qū)域0.8-1.2mm（局部加厚至 1.5mm）

密封系統(tǒng)：三重迷宮結(jié)構(gòu)阻斷滲水路徑

傳感器防護(hù)：開(kāi)孔周圈設(shè)置放射狀加強(qiáng)筋，變形量 <0.1mm

2. 精密制造標(biāo)準(zhǔn)

功能區(qū)域

精度要求

實(shí)現(xiàn)工藝

定位模塊腔體

公差 ±0.05mm

慢走絲加工 +鏡面拋光

水流傳感器通道

光潔度 VDI3400 A2 級(jí)

PVD鍍層 +電解拋光

電磁屏蔽結(jié)構(gòu)

專(zhuān)用屏蔽槽（深寬比 3:1）

微銑削加工

3. 注塑工藝窗口

材料

料筒溫度(℃)

模具溫度(℃)

保壓壓力(MPa)

改性 ABS

220-240

60-80

60-80

PC/ABS合金

250-270

80-100

70-90

ASA改性料

230-250

70-85

65-75

冷卻優(yōu)化：變徑水道設(shè)計(jì)，厚壁區(qū)水路密度提升 40%，縮短冷卻周期25%

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五、工程案例與技術(shù)趨勢(shì)

1. 實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)（深圳企業(yè)案例）

故障間隔：高鹽度泳池中從 6個(gè)月→28個(gè)月

泄漏率：外殼接縫處下降 90%

傳感器故障：降低 75%

2. 前沿技術(shù)方向

納米復(fù)合鍍層：TiAlN 鍍層使模具壽命突破80萬(wàn)次

自修復(fù)涂料：劃痕處自動(dòng)形成保護(hù)膜（實(shí)驗(yàn)室階段）

數(shù)字孿生系統(tǒng)：模流分析預(yù)測(cè)腐蝕薄弱區(qū)（ CAE耦合）

結(jié)論：技術(shù)協(xié)同的價(jià)值鏈重構(gòu)

泳池機(jī)器人防護(hù)體系需構(gòu)建材料 -模具-工藝閉環(huán)：

1.  材料層面：ASA 改性ABS為基體，PC/ABS 合金承載運(yùn)動(dòng)部件

2.  模具層面：PVD 鍍層保障精密成型，局部電刷鍍強(qiáng)化深腔

3. 設(shè)計(jì)層面： 漸變壁厚 +迷宮密封+ 傳感器防護(hù)三位一體

行業(yè)趨勢(shì)表明：?jiǎn)我患夹g(shù)升級(jí)僅能獲得線性改進(jìn)，而材料改性（ ASA）、鍍層技術(shù)（PVD）與梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)同創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備壽命 400%的提升（6→28 個(gè)月），這將成為智能泳池裝備的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

東莞市世邦塑膠制品有限公司，專(zhuān)注中高端精密注塑件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、精密模具制造，到注塑成型與組裝、售后服務(wù)，提供一站式解決方案。 擁有 200000㎡ 平米大型生產(chǎn)基地，3000 人生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，越南、印尼，廣東均有工廠。300臺(tái)注塑機(jī)，廠內(nèi)部部門(mén)齊全。如需泳池機(jī)器人外殼注塑歡迎蒞臨世邦注塑模具廠。

【本文標(biāo)簽】 泳池機(jī)器人外殼注塑

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