涤纶短纤维切断刀的发展现状

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1、涤纶短纤维切断刀的发展现状徐二锋 原一高 朱世根(东华大学机械工程学院，上海200051)摘要：从涤纶短纤维切断刀的材质和制造工艺两方面分析了切断刀的发展理状：YS2硬质合金切断刀替代了Cr12MoV材质的切断刀，采用表面处理或激光熔覆技术可降低切断刀的成本。指出切断月的发展趋势是改进其材质和制造工艺：采用硬质合金材料可有效提高切断刀的使用寿命，进一步降低切断刀变形，刃口缺陷等。美键词：聚对苯二甲酸乙二酯纤维切断刀材料性能现状中圈分类号：TQ340.53 文献识别码；A 文章编号：100l-0041(2006)0

2、1-0056-03     切断是加工涤纶短纤维不可缺少的一道工序。经过拉伸、卷曲和热定型处理后的连续丝束，需由切断机切割成规定长度的短纤维，以便和棉、毛等天然纤维或其他品种的化学纤维混纺。切断刀是切断机上的关键零件，对纤维的切断质量和效率有着关键性的影响。为保证短纤维的切口齐整，无熔融粘连现象，要求切断刀有较高的锋利度。为减少停机(换刀)次数，提高生产效率，要求切断刀有较长的使用寿命。而且，随着细旦纤维、超细旦纤维和高强高模纤维等新型化学纤维的不断开发投产，以及化纤生产向大型化、高速化、自动化方向发展，对化纤切

3、断刀的要求也越来越高。因此提高切断刀的使用寿命、降低其生产成本的研究工作在化纤行业具有实际的应用意义。1  切断刀材质的发展   切断刀材料对于切断刀的使用寿命(刀片使用的总时间)和耐用度(刃磨一次的切割时间)有很大的影响。表1为加工涤纶半消光短纤维不同材料切断刀的耐用度[1]。   国内早期使用的切断刀材料为Cr12MoV，是一种常用的模具钢，硬度为HRC(52～55)。切割3.40x105dex的涤纶半消光短纤维时，一个生产班次需进行多次刃磨，劳动强度大、生产效率低，而且频繁换刀还造成了纤维切割质量的不稳定，

4、因此现在已基本被淘汰。   与Cr12MoV相比，高钒高速钢组织中存在高度弥散、稳定的VC硬质点。弥散强化提高了基体的硬度，稳定的VC硬质点大大提高了材料的耐磨性。在高钒高速钢中加入硅和铝可提高钢的硬度和耐磨性；加入铌可与碳强烈形成弥散细小的碳化铌，能有效阻止晶粒长大。用W6Mo5Cr4V5SiNbA和W4Mo7Cr4V4SiNbAl材料制成的切断刀，相同条件下，刃磨一次可以工作16～24h，平均磨刀一次的切割时间和切丝量均为Cr12MoV切断刀的10～12倍[2]。   含钴的超硬高速钢M42(W2Mo9Cr4

5、VCo8)属钼系超硬高速钢，具有高的硬度，最高可达HRC69～70．由于含钒量少，磨削性能好，刀刃可以磨得很锋利。Co5Si(W12Mo3Cr4V3Co5Si)是低钴超硬高速钢，与M42钢比较，可节约66.6％Mo和37.5％Co，常温硬度(最高可达HRC69～70)和耐磨性都很好，加工3.20x105dtex的涤纶半消光纤维，刃磨一次可以工作24h，M42钢可用8h，而Cr12MoV仅能够切割2h。由于钴是稀缺贵重金属，因而这些含钴超硬高速钢的价格较高。   用亚细晶粒硬质合金YG20制成的切断刀，切割7.35

6、×l05dtex的涤纶半消光纤维，刃磨一次可以连续使用10h。为节约钴资源，天津硬质合金研究所研制了WC-20％(Fe-Co-Ni)的YF20钢结硬质合金，这种硬质合金的物理力学性能接近YG20亚细晶粒硬质合金水平。用YF20钢结硬质合金替代YG20亚细晶粒硬质合金制造涤纶切断刀，切断刀使用寿命与YG20硬质合金切断刀相当[3]，但该切断刀的制造工艺复杂，成品率相对较低。   目前，大型化纤企业应用最广泛的切断刀是YS2超细晶粒硬质合金切断刀。这种硬质合金的WC粒度一般小于1μm，大部分在0.5μm以下，是一种高

7、硬度、高强度兼备的刀具材料，常用于耐热合金、热喷涂材料的加工和制造精密刀具[2]。由于晶粒细小，用金刚石砂轮仔细磨削后，刀具刃口半径可达3μm,可以磨出非常锋利的刃口，使用效果很好。切割1.50×l06dtex涤纶半消光纤维，刃磨一次平均使用时间可达72h，而且可以重磨4～5次。但该切断刀的材料成本很高，加工难度大，因而刀片价格昂贵，且有断刀现象发生。   针对YS2超细硬质合金脆性大，切割纤维时切断刀容易断裂的缺点，周狮钜等[4]以WC-Cr3C2粉末为原料，采用低温快速加热烧结技术．通过增加超细硬质合金中Co

8、的含量(合金中Co的质量分数由11％增加到13％)，研制了一种硬度与YS2超细硬质合金相当，但强度、韧性更高的YS4超细硬质合金材料。用这种高钴超细硬质合金制造的切断刀可以减少化纤切断过程中切断刀的断刀现象，从而延长切断刀的使用寿命。但由于含Co量增大，这种超细硬质合金制成的切断刀价格更高。2  切断刀的改进制造工艺   为了保证使用寿命，降低切断刀的生产成本，提高切断刀