保險(xiǎn)柜外部殼結(jié)構(gòu)的工藝優(yōu)化改進(jìn)研究

趙志明

摘 要：對(duì)于保險(xiǎn)柜等貴重物品，最重要的是它的安全和防盜功能，保險(xiǎn)柜的防盜安全性當(dāng)然首先要考慮鎖。在購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)柜時(shí)，許多人擔(dān)心鎖不耐用或不會(huì)使用很長(zhǎng)時(shí)間。表面生銹或氧化。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，下面解釋選擇安全鎖的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。對(duì)于采用鋅合金材質(zhì)的保險(xiǎn)柜來(lái)說(shuō)，其硬度和防腐性都要差得多，但其好處是更便于制作很復(fù)雜圖形的零部件，特別是壓鑄造。市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)的圖案更繁復(fù)的鎖很可能性是由鋅合金制作，這些涉及核心目的在于確保保險(xiǎn)柜的安全性。

關(guān)鍵詞：保險(xiǎn)柜;外殼設(shè)計(jì);工藝優(yōu)化

一、引言

近年來(lái)，防盜保險(xiǎn)柜的盜竊案件頻發(fā)。根據(jù)公安部門(mén)披露的材料分析，只有約2%的材料被盜（并呈逐漸下降趨勢(shì)）。通過(guò)銷(xiāo)毀鎖（約20%）和機(jī)柜門(mén)（約70%）返回大量機(jī)柜。從作案手段來(lái)看，幾乎都是眾所周知的常用手工工具，如撬棍、鑿子、錘子、螺絲刀等，這充分暴露了長(zhǎng)期在中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的國(guó)產(chǎn)防盜保險(xiǎn)柜的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是存在問(wèn)題的，機(jī)柜的質(zhì)量、安全水平和可靠性在很大程度上取決于機(jī)柜的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

二、保險(xiǎn)柜材料及結(jié)構(gòu)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

按照中國(guó)國(guó)標(biāo)GB10409-2019《防盜保險(xiǎn)柜》，防盜保險(xiǎn)柜的選材標(biāo)準(zhǔn)為：防盜保險(xiǎn)柜所用鋼筋的抗拉硬度應(yīng)不低于354MPa。我國(guó)公安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GA166-2006《防盜保險(xiǎn)柜》則對(duì)防盜保險(xiǎn)柜的選材規(guī)定如下：當(dāng)采用普通或低碳鋼板材做成的箱體時(shí)，鋼板厚度不應(yīng)低于6mm;采用低碳合金鋼板材制作的箱體時(shí)，鋼板厚度也不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?mm。而從耐久性的角度考慮，最佳的建筑材料應(yīng)當(dāng)是不銹鋼，特別是作為表面材質(zhì)，應(yīng)用得更多，顏色越亮。強(qiáng)度較好，耐腐蝕性強(qiáng)，且色澤基本不變。而不銹耐酸鋼材又有很多種類(lèi)型，大致包括鐵素體和奧氏體。

鐵素體不銹耐酸鋼板富有磁力，俗稱(chēng)不銹耐酸鋼板。經(jīng)過(guò)很久，在嚴(yán)酷的自然環(huán)境下，就會(huì)銹蝕。唯有奧氏體不銹鋼才不會(huì)生銹。鑒別方式也非常簡(jiǎn)單，僅需要通過(guò)磁鐵進(jìn)行鑒別。

水泥柜同時(shí)也是中低價(jià)保險(xiǎn)柜的優(yōu)選材料。按照標(biāo)準(zhǔn)，其由不低于3MM的鋼材+混凝土發(fā)泡腔所構(gòu)成。因?yàn)樗嗟拇嬖?，這種保險(xiǎn)柜結(jié)構(gòu)非常沉重，但也很容易被鉆頭破壞，沒(méi)有良好的防盜功效。后來(lái)因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，部分不良商家采用經(jīng)過(guò)特殊外觀(guān)加工的鐵板夾蓋水泥，單臺(tái)鉆機(jī)就輕易破壞保險(xiǎn)柜，導(dǎo)致防盜能力很弱。

三、保險(xiǎn)柜常見(jiàn)設(shè)計(jì)分析

3.1外觀(guān)設(shè)計(jì)部分

從消費(fèi)者的角度來(lái)看，第一印象非常重要。目前大多數(shù)保險(xiǎn)柜都是長(zhǎng)方體的，尺寸也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。其中，最受歡迎的尺寸有600mm*380mm*330、340mm、250mm*350mm*250mm，這些尺寸受到普通消費(fèi)者的青睞。青銅色、當(dāng)?shù)亟瘘S色，這些顏色給人一種大氣、高貴、優(yōu)雅、莊重的感覺(jué)，也讓人體驗(yàn)到安全的味道，京東上的銷(xiāo)售證明了這一點(diǎn)。

3.2材料選用部分

用于保險(xiǎn)柜的材料絕對(duì)優(yōu)越。目前，市場(chǎng)上的大多數(shù)產(chǎn)品都是由實(shí)心鋼制成的。像大一公司生產(chǎn)的diyi60這樣的暢銷(xiāo)產(chǎn)品是實(shí)心鋼。還有一些低價(jià)產(chǎn)品是空心鋼，一些產(chǎn)品的內(nèi)表面有隔熱材料，但淘寶上熱銷(xiāo)的產(chǎn)品很少有這種材料，這可能是一個(gè)成本問(wèn)題。

3.3鎖具設(shè)計(jì)部分

保險(xiǎn)柜的核心：鎖，毫無(wú)疑問(wèn)，電子密碼現(xiàn)在是主流。大多數(shù)解鎖方法是密碼+鑰匙+把手和電子密碼芯片。由于國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商缺乏研發(fā)精神，大部分都是進(jìn)口的。成本增加，原理相同，大直徑相同，缺乏區(qū)別。大多數(shù)鎖芯為三芯或四芯實(shí)心鋼，具有箭頭形狀和直接形狀。

3.4報(bào)警功能設(shè)計(jì)

目前，保險(xiǎn)柜大多使用振動(dòng)來(lái)發(fā)出警報(bào)。原理是有一個(gè)內(nèi)置的陀螺儀。當(dāng)陀螺儀的水平裝置移位時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警并發(fā)出聲音。與功能強(qiáng)大的得力BGX-A/D60一樣，該產(chǎn)品使用振動(dòng)發(fā)聲。更高級(jí)一點(diǎn)的是網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，原理類(lèi)似，但網(wǎng)絡(luò)報(bào)警設(shè)備是觸發(fā)的。

四、保險(xiǎn)柜外殼材質(zhì)

4.1鋼板+水泥

一般被叫做水泥柜，因?yàn)樗话闶怯傻蛢r(jià)保險(xiǎn)柜的材質(zhì)構(gòu)成。而按照國(guó)標(biāo)，由不低于3mm的鋼材+混凝土發(fā)泡腔所構(gòu)成。因?yàn)榛炷恋拇嬖?，這種保險(xiǎn)柜結(jié)構(gòu)比較厚重，而且也易被鉆頭破壞，沒(méi)有防盜功能。但因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，部分不擇手段的商家采用了經(jīng)過(guò)特殊外觀(guān)處理的鐵板夾覆蓋水泥，單鉆就更易損壞，所以防盜能力也很低，因此不建議購(gòu)買(mǎi)。

4.2鋼材

市場(chǎng)上最普遍的保險(xiǎn)柜材質(zhì)是鋼板，但也包括了普通低合金鋼板和低碳合金鋼材料板。其中，大部分保險(xiǎn)箱都使用普通低合金鋼板制成，但防盜特性稍差。絕大多數(shù)采用低碳合金鋼板的保險(xiǎn)箱都已通過(guò)中國(guó)國(guó)家三C強(qiáng)制性認(rèn)證。而鋼板越厚，箱子也越重，厚薄最宜在6mm之上，而且保險(xiǎn)柜也越厚，防盜性能就越好。

4.3塑料

保險(xiǎn)柜中所用的塑料制品并非一般塑膠，乃是某種特定材料，加入了熔化鋁、陶瓷粉末和礦石硬塊。由于行業(yè)的特點(diǎn)，其產(chǎn)品能夠同樣具備耐火與防盜的功效。它是由日本最大的保險(xiǎn)柜制造商Chap于2018年開(kāi)發(fā)出的新款保險(xiǎn)柜。

五、保險(xiǎn)柜外殼的設(shè)計(jì)

5.1柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則

機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除采取眾所周知的技術(shù)措施外，還應(yīng)根據(jù)GB10409-2019標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)的幾個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，如機(jī)柜壁、柜門(mén)、門(mén)縫、鎖蓋、鎖緊螺栓、鎖盒、門(mén)軸、鎖緊機(jī)構(gòu)護(hù)板等，還應(yīng)充分考慮以下一般原則：

（1）應(yīng)考慮增加部件的固有振動(dòng)頻率與施加的重復(fù)輪轂負(fù)載頻率之間的差異，以避免共振并加速機(jī)柜破裂。

（2）減少最危險(xiǎn)的拉伸應(yīng)力。在具有纖維結(jié)構(gòu)的各向異性材料中，垂直于纖維方向的拉伸應(yīng)力是危險(xiǎn)的，當(dāng)薄片表面經(jīng)過(guò)加工硬化時(shí)，過(guò)度的拉伸應(yīng)力也是危險(xiǎn)的。

（3）當(dāng)考慮外部高溫的侵蝕時(shí)，部件應(yīng)具有紅熱硬度和熱穩(wěn)定性。

（4）選擇可利用的內(nèi)部表面應(yīng)力，如提高有利表層殘余壓應(yīng)力（如表面強(qiáng)化處理），或降低不利表層的殘留拉極限;形成了有益的表面壓應(yīng)力。

（5）應(yīng)力集中區(qū)的估計(jì)和保護(hù)

在變形集中區(qū)，西經(jīng)規(guī)定對(duì)表面進(jìn)行一定的精細(xì)處理;為了防止表面受損，高強(qiáng)度材料應(yīng)部分軟化;避免將輔助零件固定在應(yīng)力集中區(qū)附近，尤其是應(yīng)力集中區(qū)和焊接區(qū)應(yīng)分散。

（6）為減少?gòu)?qiáng)應(yīng)力集中，提高構(gòu)件板的水平曲率零點(diǎn)五徑，提高倒角曲率零點(diǎn)五徑，提高螺紋零點(diǎn)五徑，降低因焊接所引起的強(qiáng)應(yīng)力集中;采用斜面或弧形聯(lián)接代替階梯連接;保證邊界平滑;防止強(qiáng)度的急劇改變。

5.2保險(xiǎn)柜外殼尺寸、形狀等的設(shè)計(jì)

在大多數(shù)情況下，由于某些技術(shù)原因，形狀和尺寸的影響會(huì)加劇，這使得相似原理非常復(fù)雜。通?？梢钥吹?，不同尺寸的樣品和組件不僅形狀和尺寸不同，而且結(jié)構(gòu)和性能也不同。在這種情況下，具有不同形狀和尺寸的樣品和組件材料的結(jié)構(gòu)和性能的差異比形狀和尺寸本身的影響更大。因此，必須考慮形狀和尺寸對(duì)整體性能的影響。

根據(jù)現(xiàn)代概念，隨著橫截面的增加，脆性斷裂抗力降低的原因是大型構(gòu)件中存在不均勻性和薄弱區(qū)域的可能性很高。強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)理論也基于這樣的假設(shè)，即正態(tài)性不是由平均應(yīng)力決定的，而是由材料最薄弱區(qū)域的臨界應(yīng)力決定的。形狀和尺寸效應(yīng)的出現(xiàn)還有其他幾個(gè)原因，即材料質(zhì)量、應(yīng)力梯度、晶粒尺寸和工藝效應(yīng)的綜合效應(yīng)，其中工藝因素特別大。

綜上所述，可以看出，形狀和尺寸效應(yīng)是由一些根本不同的原因造成的，這些原因的趨勢(shì)通常是降低大型部件的強(qiáng)度，增加其脆性。對(duì)于這么多不同的材料，不一定期望相同的形狀、尺寸效應(yīng)原因是重要的。相反，可以推測(cè)，對(duì)于不同的材料，如混凝土、鐵和其他結(jié)構(gòu)不均勻的材料，決定因素是不同的，統(tǒng)計(jì)因素通常起主要作用?？梢钥闯觯饘俨牧显诟邷叵碌膭?dòng)態(tài)相似條件具有重要意義。因此，確定（盡管是定性的）不同材料影響的主要原因是最重要的問(wèn)題。

通過(guò)以上情況，需要指出的是，不僅要考慮形狀和尺寸因素，還要控制形狀和尺寸因素的影響。例如，當(dāng)形狀和尺寸的影響很強(qiáng)時(shí)，例如在制作較大機(jī)柜的組件時(shí)，有必要或（如果可能）改變材料組織以減弱形狀和尺寸的影響，或改變結(jié)構(gòu)形式，例如通過(guò)將多個(gè)小件組合成大件。同樣，必須考慮復(fù)雜條件下的類(lèi)似條件。

結(jié)語(yǔ)

隨著人民生活水平的不斷提高和安全需求的不斷增加，普通消費(fèi)者的市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大，其規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)保險(xiǎn)柜行業(yè)來(lái)說(shuō)，迫切需要變革來(lái)促進(jìn)其發(fā)展。