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(xué)機(jī)械工程學(xué)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(jìn)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(jìn)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(xiàn)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(jī)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(xué)纖維混紡。切斷刀是切斷機(jī)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(jī)(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(xì)旦纖維、超細(xì)旦纖維和高強(qiáng)高模纖維等新型化學(xué)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(shí)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(shí)間）和耐用度（刃磨一

3、次的切割時(shí)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(shí),一個(gè)生產(chǎn)班次需進(jìn)行多次刃磨,勞動強(qiáng)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(diǎn)。彌散強(qiáng)化提高了基體的硬度，穩(wěn)定的VC硬質(zhì)點(diǎn)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(qiáng)烈形成彌散細(xì)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(shí)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(dá)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(dá)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(jià)格較高。 用亞細(xì)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(xué)性能接近G20亞細(xì)晶粒硬質(zhì)合金水平。用Y0鋼結(jié)硬質(zhì)合金替代YG2亞細(xì)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(dāng),但該切斷刀的制造工藝復(fù)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(xì)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(qiáng)度兼?zhèn)涞牡毒卟牧希Ｓ糜谀蜔岷辖稹釃娡坎牧系募庸ず椭圃炀艿毒?。由于晶粒細(xì)小，用金剛石砂

6、輪仔細(xì)磨削后,刀具刃口半徑可達(dá)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(shí)間可達(dá)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(jià)格昂貴，且有斷刀現(xiàn)象發(fā)生。針對Y超細(xì)硬質(zhì)合金脆性大，切割纖維時(shí)切斷刀容易斷裂的缺點(diǎn),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(xì)硬質(zhì)合金中o的含量(合金中o的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由11增加到13)，研制了一種硬度與YS2超細(xì)硬質(zhì)合金相當(dāng),但強(qiáng)度、韌性更高的S4超細(xì)硬質(zhì)合金材料。用這種高鈷超細(xì)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(xì)硬質(zhì)合金制成的切斷刀價(jià)格更高。 切斷刀的改進(jìn)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(jià)比，國內(nèi)外許多學(xué)者在切斷刀的制造工藝方面進(jìn)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(fù)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(xì)硬質(zhì)合金用現(xiàn)代化學(xué)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(xì)硬質(zhì)合金切斷刀耐用度高的優(yōu)點(diǎn)，叉可以降低切斷刀材料的成本。但由于粘結(jié)強(qiáng)度問題,影響了這種切斷刀似乎仍需時(shí)日.采用專業(yè)設(shè)備，用質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)化處理后，刀片刃口的鋒利性能嚴(yán)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(dá)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(dá)不到切斷刀的質(zhì)量要求。 近年來，東華大學(xué)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(jìn)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(yàn)及實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證表明,這種切斷刀的耐用度遠(yuǎn)高于超細(xì)硬質(zhì)合金切斷刀(單次刃磨使用的時(shí)間超過YS超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金切斷刀），有望于在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的推廣應(yīng)用。3結(jié)語 在改進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jià)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(fèi)用，提高企業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)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(shí)隨著先進(jìn)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(jìn)行改進(jìn)，目標(biāo)是提高切斷刀的性能和降低生產(chǎn)成本。 參考文獻(xiàn)1 高麗聲,張瑞智，李德深等。化纖設(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(jī)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