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技术交流
转杯纺纱关键件与其材料技术的探讨
添加时间:2012-08-18 14:29:20      浏览次数:1510
 转杯纺纱的迅速发展改变了纺纱工业的设备结构与产品结构,正逐步成为与传统环锭纺纱争雄的新工艺系统。随着转杯纺纱技术的不断发展,人们对转杯纺纱关键零部件及其材质的研究日益深化,这是因为在转杯纺纱生产实践中,人们逐步认识到关键零部件的磨损将会严重影响纺纱质量、断头及生产效率。本文就FA621型中频转杯纺纱机的纺杯、分梳辊、假捻头、喂给机构、输出辊、导纱嘴、纺纱器开合压块等关键件的主要功能、要求及相应的器材材质、技术等作一些初步的探讨,以期提高国产转杯纺纱机的稳定可靠性,促进国产转杯纺纱机的进一步发展。
 
1 纺杯
 
1.1 对纺杯的技术要求
 
纺杯是转杯纺纱中汇集纤维、凝聚、并合、加捻成纱的关键部件,它要适应高速,又要运转平衡,保证均匀凝聚与加捻。因此,对纺杯有下列要求:
 
(1)纺杯重量轻,并在高速回转离心力的作用下不易变形;
 
(2)纺杯表面光滑,既减少与空气的摩擦,降低动力消耗,又有利于进入纺杯的纤维顺利地沿滑移面进入凝聚槽;
 
(3)纺杯凝聚槽经受纤维成纱过程中的摩擦,保证其耐磨性,延缓凝聚槽形状及表面性能的变化。
 
1.2 目前纺杯的缺陷
 
目前国产纺杯材料一般用LYl2或LC4硬铝棒材车削而成,具有材质轻、表面光滑的特点,但在实际纺纱生产中,常常发现下列情况:
 
(1)凝聚槽磨损变形。磨损后凝聚槽的几何形状与表面特征发生变化。在加捻成纱前凝聚纤维束的形态变得不规则,使捻度传递、剥离、成纱过程的机理受到破坏,纺纱质量随凝聚槽的磨损而逐步恶化。这在成纱的条干均匀度、粗细节和断头率上得到明显的反映。
 
(2)滑移面表面磨损。这与材质的表面处理密切相关,如表面硬度不够,经受不了纤维中杂质的冲击,表面起毛后,纺纱就不能顺利进行。
 
(3)纺杯顶口碰伤。纺杯口如有凹痕或不圆整,容易产生与纺杯圆周成比例的竹节纱。
 
1.3纺杯的改进
 
为减少纺杯的磨损,根据转杯纺纱的要求,我们认为纺杯材质的研究可从以下几方面着手:
 
(1)采用较目前硬质阳极化更好的复合化学镀层方法提高纺杯内表面的耐磨度。复合化学镀Ni-P-SiC镀层可使纺杯工作表面微硬度达到HVl000以上,镀层厚度50μm以上。
 
(2)采用轻型复合陶瓷(经特殊工艺处理)、轻质纤维强化的树脂基复合材料等多元复合材料制成重量轻(较原用铝材)、硬度高(HRC>65)、耐磨厚度大于500μm的高性能纺杯。
 
(3)对纺杯凝聚槽处进行局部渗硼、渗碳等处理,提高耐磨度。
 
(4)纺杯顶口要有适当的厚度,并在设计中保证避免碰撞。
 
(5)可用钢制纺杯,但加工难度大,成本较高。
 
2 假捻头
 
假捻头的主要功能是利用纺杯内回转纱与固定假捻头的摩擦产生假捻作用,增加纺杯凝聚槽纤维束成纱过程中的捻度,加强剥取能力,从而降低转杯纺纱的成纱捻度,使转杯纱具有生产实用性。转杯纱在假捻头上的回转转速为
 
n假=n转+V输出/πD转 (1)
 
式中:
n假——假捻头上纱的回转转速(r/min);
 
n转——纺杯转速(r/min);
 
V输出——转杯纺纱输出线速度(mm/min);
 
D转——纺杯直径(mm)。
 
从式(1)可知,纱在假捻头上以每分钟数万转的高速与假捻头摩擦,在纱的张力作用下承受压力较大的假捻头部分磨损加剧,假捻头表面出现磨损痕迹,使纱条干恶化。
 
2.1 对假捻头的要求
 
(1)纱与假捻头表面接触的部分特别在靠近回转中心处摩擦因数大;
 
(2)假捻头表面光滑,不过多地增加纱的毛羽;
 
(3)假捻头表面坚硬、耐磨。
 
2.2 加捻头的改进
 
为达到上述要求,假捻头材质采用中碳钢、不锈钢、钨钴合金以及各种陶瓷材料,也有对假捻头表面进行渗硼、渗碳、镀铬、镀锌处理,还有在假捻头表面刻槽、打麻点、螺旋槽等以改变表面特征,增强假捻作用。
 
在转杯纺纱中,假捻头是价格较低、作用较大的关键专件之一。
 
为了既增强假捻作用,又保证表面形态特征,我们认为假捻头的材质可以从几方面考虑:
 
(1)采用以超细粉末、超高压和高温成型的整体陶瓷件代替现用一般陶瓷件,这种新型陶瓷件的硬度可达HV≥1000。
 
(2)用高性能硬质合金代替普通型硬质合金。—种已经进入市场的碳氮化钛基硬质合金除TiCN基材外,还添有少量W、Nb、Ta的碳化物。它具有HRC≥92的高硬度,耐磨性极好。
 
(3)以强化多元共渗法,对粉末治金高速钢作表面改性处理,同样可以获得极高的表面硬度,其寿命可比一般高速钢高出2倍~3倍。
 
3 分梳辊
 
分梳辊在转杯纺纱中将喂入的纤维条开松、分解并梳理成单纤维状态,它利用纤维与结杂的重量差异,排出部分结杂,提高纺纱质量。
 
FA621型机的分梳辊由OB20型金属锯条包覆而成,齿尖部分是工作面,要求坚硬、耐磨。为了包覆,要求齿根部分有一定的柔软性,这给金属锯条的生产带来了矛盾。一般国产锯条寿命较短,而锯条的磨损直接影响纺纱质量、断头与生产效率。为此,我们认为分梳辊的材质在技术上可从三方面考虑:
 
(1)提高分梳辊金属锯条齿尖部分的硬度与耐磨度。例如引进国外优质金属针布对齿尖表面进行局部硬化处理;
 
(2)采用整体式分梳环套,以便于热处理,提高齿尖硬度;
 
(3)采用锯片式分梳辊。用叠加锯片式齿条的方法组装分梳辊。
 
4 喂给机构
 
喂给板与喂给罗拉是转杯纺纱的原料喂给系统,对它们有以下要求:
 
(1)保证原料在任何瞬间都均匀喂给;
 
(2)喂给机构对喂人条子中的纤维有足够的握持力,使之不被分梳辊锯齿自由抓取;
 
(3)喂给板耐磨,不变形。
 
实际上,现有国产机型喂给板及喂给罗拉一般选用结构钢,仅作表面物理强化及镀铬处理难以达到上述要求,特别是喂给机构的磨损造成握持力下降,使转杯纺纱中的束纤维增加。为提高其耐磨性能,可以考虑用经釉面处理的陶瓷件代替钢件;或基材不变,用<
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