吴泽宇
图4-39 传统手持式电焊面罩及使用效果
（一）项目背景
我的爸爸在工作时会使用到电焊进行焊接，在进行焊接时，爸爸使用的是手持电焊面罩，一只手手持着电焊面罩，而另一只手进行焊接十分不便，特别是夏天，烈日炎炎没过几分钟爸爸便汗流浃背。而且单手打火并不安全，如果因为焊条没有夹紧或错位，就可能会导致焊错位置甚至灼伤身体。于是我就设计了这样一款多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩，让爸爸的工作变得更加轻松，也能更好地保护他。
（二）项目查新
我通过淘宝网、天猫网、专利审查信息网查询，发现市面上还没有和我设计相同的多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩，尽管有些许类似的电焊面罩产品，但是它们的功能大多是比较单一的。于是我做了一个统计表，把这些产品和我制作的防护焊接面罩进行对比分析。
表4-9 产品特点对比表
对比结论：通过对比，我发现自己设计的多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩在佩戴上设计得更加人性化，以保护面部且使用舒适为主，设计成了活动式头箍。材质上，采用防火、透气轻便的材料，携带更方便。功能上，使用了可拆卸式自动变光护眼镜片，增加了呼吸孔和隔音棉，在提高视野清晰度的同时有效避免作业时出现的飞溅物和有害光等对脸部造成伤害。同时，我对头箍进行了改造，使其能够折叠。
（三）设计图和设计说明
1.纸质设计图
图4-40 多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩纸质设计图
2.实物图
图4-41 多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩实物图
产品说明：
面罩长22.5cm，宽21cm，
头箍半径：10cm，
两侧护耳式海绵：长11cm，宽8cm，
全自动变光镜片：长11cm，宽9cm，设计为可拆卸式。
变光镜片下方设计有鼻夹和呼吸口，贴合脸部设计，佩戴更舒适。
（四）设计原理说明
通过物理光学我们可以知道，自动变光滤光镜片一般分为两种：一是这种变色玻璃本身自带的一种特性，另一种为可调感光变色。
第一种多应用为太阳眼镜，在适当波长光的辐照下，会改变其颜色，而移去光源时则恢复其原来颜色。变色玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成的，此材料具有两种不同的分子和电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数。在光的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，导致颜色的可逆变化。
第二种为自动滤光玻璃，可以运用在审讯室上，通常为单向变光，也可运用在电焊镜片上，它能够通过按钮调节延迟和灵敏度。光是有能量的，并且能量强度不一样，光通过太阳能电池板，由光能转化为电能，能改变镜片里的液晶调光膜的分子结构，导致变色。自动变光滤光镜在电焊弧光产生的一刹那，高敏探头由极高的速度探测到强光，并发出指令，控制器内设有延时环节及放电元件，使得护目镜先于引弧弧光，自动变暗。暗度能够通过档位，暗度能在9～13级之间调节。
图4-42 控制器键位说明图
同时，我选用的面罩主体材料为玻璃纤维布，如图4-43所示。
玻璃纤维布主要用于隔热、防火、阻燃，它能够使电焊面罩在保持原有功能的基础上减轻自身重量。这种材料在遇到火焰燃烧时能够吸收大量热量并能阻止火焰穿过、隔绝空气。它还具有非黏着性，不会轻易黏附任何物质。焊接时，焊接点中心温度高达1500℃～2500℃，它会溅出大量火星，由于火星太细，刹那间就会被冷却。较粗、较大一点的火星会继续燃烧，但是燃烧时间一般不会超过2秒，不过不能排除偶然性，而非黏着的特性能够让火星不沾在面罩上。
图4-43 玻璃纤维布
图4-44 玻璃纤维布防火性测试
为了更好地展示这种材料的防火特性，我做了一个实验并制成了表格，如表4-10。
表4-10 实验数据汇总表
声音一般通过空气传播进入人耳，在我设计的隔音部分里，我采用了隔音棉，能够隔音吸音。这里是在人耳处进行隔音。物体通过震动产生声音，声波在空气中传递。声波从一种介质穿到另一种介质，在跨介质传播时，两种介质的密度相差越大，声能的损耗就越大。因为还是会有部分声波通过空气传播进入人耳，所以只能在一定程度上减弱声音，并不能完全使声音完全消失。
（五）调查问卷
图4-45 易拆卸全脸防护隔音焊接面罩使用情况调查报告截图
我对10个专业电焊工进行调查，并做了一个统计：
50%的人使用的是电弧焊，30%的人使用的是氩弧焊，20%的人使用的是二保焊。
60%的人了解过自动变光焊接面罩，40%的人听说过但没使用过自动变光焊接面罩。100%的人喜欢此款面罩的功能，100%的人觉得用处大，焊接时有帮助。(www.xing528.com)
80%的人觉得在使用时要把头箍先扭松，再扭紧，才能戴上，还算方便；100%的人觉得面罩布料使用了玻璃纤维布后使用效果好。
100%的人觉得面罩更方便携带；80%的人觉得面罩的大小宽度正好合适，也有20%的人觉得有点松；100%的人觉得面罩的镜片可以拆卸，更方便了；100%的人觉得戴着面罩在焊接的时候视线更加清晰；80%的人觉得鼻夹设计在镜片的下方，使用起来觉得舒服。100%的人觉得在电焊工作时会选择它，对电焊质量有一定帮助。
经过调查后，我发现人们都认为使用易拆卸全脸防护焊接面罩进行焊接是十分方便的；采用玻璃纤维布使面罩更加轻便，使用起来会比较便携；镜片可更换使人们可以自由选择镜片；隔音功能很实用。鼻夹设计使人们在佩戴过程中更加舒适，同时也满足了大部分人对于实用性的需求。
（六）创新点
焊接保护面罩重量变轻，质地柔软，更方便使用和携带了；有鼻夹设计，佩戴更加舒适；可更换式自动变光电焊镜片；具有隔音特性；设计呼吸孔，方便透气呼吸；头箍可折叠，大大减小体积。
（七）应用领域
电焊、切割等会产生大量火星或强光对人体造成伤害的工作均可使用多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩，专业和非人员都可使用。
（八）附 件
多功能易拆卸全脸防护隔音焊接面罩使用情况调查报告
1.您使用的电焊是什么电焊？
□电弧焊 □氩弧焊 □二保焊 □其他______________□未接触过电焊
2.之前是否了解过自动变光焊接面罩？
□使用过 □听说过但没使用过 □没听说过
3.喜欢此款面罩的功能吗？
□非常喜欢 □一般 □不喜欢
4.此款焊接面罩具有隔音功能，您觉得用处大吗，自己焊接时是否有帮助？
□十分有帮助，很方便
□帮助不大，可有可无
□毫无帮助，实用价值不高
5.在使用时要把头箍先扭松，再扭紧，才能戴上，您觉得方便吗？
□方便，头箍扭松或扭紧不影响使用
□还好
□不太好，不方便旋转回去，效果一般
6.面罩布料使用了玻璃纤维布后觉得使用时的感觉好吗？
□很好，挺舒服的 □一般，没什么感觉 □不好，不舒服
7.面罩是否方便携带？
□是，让使用方便了 □还好，没什么区别 □否，不方便
8.面罩的大小宽度觉得合适吗？
□太宽了，不适合脸小的人群
□有些宽了，觉得有点大
□刚好合适
□有些窄了，带起来有点紧
9.面罩的镜片可以拆卸，是否更方便了？
□是，让使用方便了 □还好，没什么区别 □否，不方便
10.戴着面罩在焊接的时候视线是否更加清晰？
□是，更加清晰了 □还好，没什么区别 □否，不怎么清晰
11.鼻夹设计在镜片的下方，使用起来是否觉得不舒服？
□很好 □一般 □不好
12.在使用了这款面罩后，在电焊工作时会选择它吗？
□会，使用这款面罩更方便了
□用处不大，不会购买
□偶尔使用，对焊接有一定帮助
13.对于具有全自动变光防火隔音功能的易拆卸全脸防护焊接面罩，您有什么修改意见或想法吗？希望您能提出自己宝贵意见。
注：此调查问卷仅做调查用，不对外公开，尽量保护填卷人的个人隐私，感谢您的支持与合作。
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