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1、4/4滌綸短纖維切斷刀的發(fā)展現(xiàn)狀徐二鋒原一高 朱世根(東華大學機械工程學院,上海20051)摘要:從滌綸短纖維切斷刀的材質(zhì)和制造工藝兩方面分析了切斷刀的發(fā)展理狀:Y2硬質(zhì)合金切斷刀替代了r12MoV材質(zhì)的切斷刀,采用表面處理或激光熔覆技術(shù)可降低切斷刀的成本。指出切斷月的發(fā)展趨勢是改進其材質(zhì)和制造工藝:采用硬質(zhì)合金材料可有效提高切斷刀的使用壽命,進一步降低切斷刀變形,刃口缺陷等。美鍵詞:聚對苯二甲酸乙二酯纖維切斷刀 材料性能 現(xiàn)狀中圈分類號:T340.53 文獻識別碼;A 文章編號:10041(2006)005603 切斷是加工滌綸短纖維不可缺少的一道工序。經(jīng)過拉伸、卷曲和熱定型處理后的連續(xù)絲束
2、,需由切斷機切割成規(guī)定長度的短纖維,以便和棉、毛等天然纖維或其他品種的化學纖維混紡。切斷刀是切斷機上的關(guān)鍵零件,對纖維的切斷質(zhì)量和效率有著關(guān)鍵性的影響。為保證短纖維的切口齊整,無熔融粘連現(xiàn)象,要求切斷刀有較高的鋒利度。為減少停機(換刀)次數(shù),提高生產(chǎn)效率,要求切斷刀有較長的使用壽命。而且,隨著細旦纖維、超細旦纖維和高強高模纖維等新型化學纖維的不斷開發(fā)投產(chǎn),以及化纖生產(chǎn)向大型化、高速化、自動化方向發(fā)展,對化纖切斷刀的要求也越來越高。因此提高切斷刀的使用壽命、降低其生產(chǎn)成本的研究工作在化纖行業(yè)具有實際的應(yīng)用意義。 切斷刀材質(zhì)的發(fā)展 切斷刀材料對于切斷刀的使用壽命(刀片使用的總時間)和耐用度(刃磨一
3、次的切割時間)有很大的影響。表為加工滌綸半消光短纖維不同材料切斷刀的耐用度。國內(nèi)早期使用的切斷刀材料為C2Mo,是一種常用的模具鋼,硬度為HRC(555)。切割.40 105dex的滌綸半消光短纖維時,一個生產(chǎn)班次需進行多次刃磨,勞動強度大、生產(chǎn)效率低,而且頻繁換刀還造成了纖維切割質(zhì)量的不穩(wěn)定,因此現(xiàn)在已基本被淘汰. 與Cr2MoV相比,高釩高速鋼組織中存在高度彌散、穩(wěn)定的V硬質(zhì)點。彌散強化提高了基體的硬度,穩(wěn)定的VC硬質(zhì)點大大提高了材料的耐磨性.在高釩高速鋼中加入硅和鋁可提高鋼的硬度和耐磨性;加入鈮可與碳強烈形成彌散細小的碳化鈮,能有效阻止晶粒長大。用6Mo54V5SiNbA和W4Mo7Cr
4、4SiNb材料制成的切斷刀,相同條件下,刃磨一次可以工作1624 h,平均磨刀一次的切割時間和切絲量均為Cr1V切斷刀的1012倍2。 含鈷的超硬高速鋼2(W2o94VC8)屬鉬系超硬高速鋼,具有高的硬度,最高可達R7.由于含釩量少,磨削性能好,刀刃可以磨得很鋒利.C5Si(W1Mo3CrV3C5Si)是低鈷超硬高速鋼,與M鋼比較,可節(jié)約6。6Mo和37.5%C,常溫硬度(最高可達HRC697)和耐磨性都很好,加工.0 105 dtx的滌綸半消光纖維,刃磨一次可以工作24h,M4鋼可用8 h,而C1M僅能夠切割2 .由于鈷是稀缺貴重金屬,因而這些含鈷超硬高速鋼的價格較高。 用亞細晶粒硬質(zhì)合金Y
5、G0制成的切斷刀,切割7.35l05 e的滌綸半消光纖維,刃磨一次可以連續(xù)使用0 h。為節(jié)約鈷資源,天津硬質(zhì)合金研究所研制了WC20(e-i)的F2鋼結(jié)硬質(zhì)合金,這種硬質(zhì)合金的物理力學性能接近G20亞細晶粒硬質(zhì)合金水平。用Y0鋼結(jié)硬質(zhì)合金替代YG2亞細晶粒硬質(zhì)合金制造滌綸切斷刀,切斷刀使用壽命與YG20硬質(zhì)合金切斷刀相當,但該切斷刀的制造工藝復雜,成品率相對較低。 目前,大型化纖企業(yè)應(yīng)用最廣泛的切斷刀是YS超細晶粒硬質(zhì)合金切斷刀。這種硬質(zhì)合金的WC粒度一般小于1,大部分在0。5m以下,是一種高硬度、高強度兼?zhèn)涞牡毒卟牧?,常用于耐熱合金、熱噴涂材料的加工和制造精密刀?。由于晶粒細小,用金剛石砂
6、輪仔細磨削后,刀具刃口半徑可達3m,可以磨出非常鋒利的刃口,使用效果很好。切割1506de滌綸半消光纖維,刃磨一次平均使用時間可達2 h,而且可以重磨45次.但該切斷刀的材料成本很高,加工難度大,因而刀片價格昂貴,且有斷刀現(xiàn)象發(fā)生。針對Y超細硬質(zhì)合金脆性大,切割纖維時切斷刀容易斷裂的缺點,周獅鉅等4以WCr3C2粉末為原料,采用低溫快速加熱燒結(jié)技術(shù)通過增加超細硬質(zhì)合金中o的含量(合金中o的質(zhì)量分數(shù)由11增加到13),研制了一種硬度與YS2超細硬質(zhì)合金相當,但強度、韌性更高的S4超細硬質(zhì)合金材料。用這種高鈷超細硬質(zhì)合金制造的切斷刀可以減少化纖切斷過程中切斷刀的斷刀現(xiàn)象,從而延長切斷刀的使用壽命.
7、但由于含o量增大,這種超細硬質(zhì)合金制成的切斷刀價格更高。 切斷刀的改進制造工藝為了保證使用壽命,降低切斷刀的生產(chǎn)成本,提高切斷刀的性價比,國內(nèi)外許多學者在切斷刀的制造工藝方面進行了有益的探索。將鈷基耐磨合金堆焊在C18Ni9Ti不銹鋼材料上,制成復合式切斷刀5.但由于堆焊后刀片變形較大,成品率不高.將Y2超細硬質(zhì)合金用現(xiàn)代化學粘接技術(shù)粘結(jié)于碳素鋼刀體上,經(jīng)金剛石砂輪磨削制成接合式切斷刀。這種接合式切斷刀既有超細硬質(zhì)合金切斷刀耐用度高的優(yōu)點,叉可以降低切斷刀材料的成本。但由于粘結(jié)強度問題,影響了這種切斷刀似乎仍需時日.采用專業(yè)設(shè)備,用質(zhì)量分數(shù)為6%的鉻不銹鋼帶,經(jīng)高速磨削制成成本較低的化纖切斷刀
8、。刃口通過物理氣相沉積(PVD)技術(shù)沉積35的TiN、TiC或iCN高耐磨性涂層.該切斷刀存在的問題是經(jīng)表面強化處理后,刀片刃口的鋒利性能嚴重下降,切割中易造成纖維切口粘連,無法正常生產(chǎn).用5鋼和65M鋼作切斷刀的基體材料,在切斷刀刃口部位通過激光熔覆技術(shù)熔覆一層Co-C粉,制成低成本的化纖切斷刀7。結(jié)果表明,采用激光熔覆CoWC粉的方法可以使切斷刀的刃口達到很高的硬度(8)。但由于處理后熔覆層中存在著無法消除的氣孔缺陷,磨削后切斷刀刃口上存在缺口,達不到切斷刀的質(zhì)量要求。 近年來,東華大學在提高切斷刀的使用壽命、降低生產(chǎn)成本的研究方面取得了一定的進展。所研制的新型切斷刀,其刃口硬度高于硬質(zhì)合
9、金切斷刀,耐磨性高于高速鋼切斷刀。模擬試驗及實際生產(chǎn)驗證表明,這種切斷刀的耐用度遠高于超細硬質(zhì)合金切斷刀(單次刃磨使用的時間超過YS超細晶粒硬質(zhì)合金切斷刀),有望于在實際生產(chǎn)中得到廣泛的推廣應(yīng)用。3結(jié)語 在改進刀具材質(zhì)方面,采用硬質(zhì)合金材料可有效地提高切斷刀的使用壽命,但由于應(yīng)用了稀缺資源、Co而大大增加了切斷刀的制造成本;而在改進制造工藝方面,諸如切斷刀變形、鋒利性能下降以及刃口缺陷等問題,而還有待于進一步的研究。隨著生產(chǎn)的不斷增加,行業(yè)內(nèi)的競爭日益加劇,尤其是我國加入TO后,國外低價格的化纖產(chǎn)品將大量涌人國內(nèi)市場,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本成為事關(guān)我國化纖企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題8.作為滌綸短纖維
10、生產(chǎn)中損耗量很大的零件,切斷刀的性能和成本對降低滌綸短纖維的加工費用,提高企業(yè)在市場經(jīng)濟條件下的生存能力以及產(chǎn)品在國際市場上的競爭力有一定的影響.同時隨著先進技術(shù)的發(fā)展,切斷刀的材質(zhì)或者制造工藝還有可能進行改進,目標是提高切斷刀的性能和降低生產(chǎn)成本。 參考文獻1 高麗聲,張瑞智,李德深等?;w設(shè)備M北京:紡織工業(yè)出版社,199。122 肖詩綱.刀具材料及其合理選擇M北京:機械工業(yè)出版社,1994。553 王尚志,汪文齋,石梳卉等。滌綸切斷刀用C20(eCo-)硬質(zhì)合金研究J.稀有金屬與有色合金,l9,136(3):4164 周獅鉅。硬質(zhì)合金化纖切斷刀的研制J。硬質(zhì)合金1996,3(3):151595
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