噴絲板的設(shè)計(jì)生產(chǎn)

1、2011年第40卷第1期輕紡工業(yè)與技術(shù)噴絲板的設(shè)計(jì)生產(chǎn)劉讓同，李銳（中原工學(xué)院，河南鄭州451191）【摘要】介紹了噴絲板的發(fā)展?fàn)顩r，包括噴絲板的微孔設(shè)計(jì)及排列形式、噴絲板的加工技術(shù)及進(jìn)展、使用材料的情況。噴絲板加工技術(shù)的提升及加工精度的提高，噴絲板加工檢驗(yàn)及使用過(guò)程中的清洗情況都對(duì)能夠成功地設(shè)計(jì)制造出不同的噴絲板，對(duì)纖維的性能有著決定性的影響。隨著噴施板設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)等方面的提升，將促進(jìn)纖維生產(chǎn)技術(shù)有長(zhǎng)足的發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】噴絲板；微

2、孔；加工；導(dǎo)孔；檢驗(yàn)中圖分類號(hào)：TQ340.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：20950101（2011）01001704收稿日期：20101012作者簡(jiǎn)介：劉讓同（1966），男，博士，中原工學(xué)院教授。研究方向：蛋白質(zhì)纖維與復(fù)合材料。0引言噴絲板是紡絲機(jī)不可或缺的機(jī)密零件，它的功能主要是將精確計(jì)量過(guò)的紡絲溶液通過(guò)噴絲頭（板）上無(wú)數(shù)的微小孔隙擠出具有一定粗細(xì)的纖維束，因此它是保證纖維質(zhì)量和紡絲能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵部件。近年來(lái)，合成纖維的開(kāi)發(fā)研究也

3、進(jìn)入了一個(gè)新的階段，合成纖維向著細(xì)旦、高性能和多功能的方向發(fā)展，尤其是異性纖維的發(fā)展尤為迅速，主要是一些大公司通過(guò)采用改變纖維的外形和異型截面的方法開(kāi)發(fā)纖維的新品種。其中主要以改變纖維的外形為主，而噴絲頭（板）是實(shí)現(xiàn)它的必要條件。1噴絲板材料的選用由于噴絲板常要在高溫和有腐蝕的環(huán)境下工作，其工作條件一般為溫度t≤450℃，壓力p≤39105Pa。噴絲板的材質(zhì)應(yīng)該符合下面的幾個(gè)要求：耐腐蝕性好，能夠承受酸堿環(huán)境的腐蝕；機(jī)械加工性能要好，能

4、夠?qū)ξ⒖走M(jìn)行精確加工；有足夠的強(qiáng)度和硬度，能承受住一定的沖擊和工作壓力，并且能夠在紡絲生產(chǎn)中不變形；能夠在滿足條件下使得成本最低。噴絲板的材質(zhì)對(duì)其機(jī)械性能和使用壽命都有很大的影響。通常情況下材質(zhì)的硬度越高，噴絲板的使用壽命就越高，但是其加工難度也越大，所以要選用耐高溫、耐腐蝕的具有優(yōu)良機(jī)械性能的不銹鋼為材質(zhì)。通常的不銹鋼有SUS304、SUS316L、SUS321、SUS430以及SUS630。其中SUS316加工性能好，耐腐蝕性好，熔

5、融紡噴絲板多用SUS316加工；SUS630的機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，通常用于制造耐高壓的噴絲板。目前國(guó)內(nèi)化學(xué)纖維工業(yè)常采用的材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼制成的噴絲頭。組合花板耐腐蝕性能差，難以滿足使用需要；而鎳基合金、哈氏合金的加工性能差，制作成本高，難以達(dá)到零件的尺寸精度要求。而1Cr18Ni9Ti是一種Fe－Cr－Ni組成的奧氏體不銹鋼，它既有高的塑性和良好的機(jī)械性能，又能耐腐蝕。有時(shí)候?yàn)榱诉M(jìn)一步改善它的切削性能，在上述材料里

6、加入少量的鉬和鈮等元素。在粘膠的紡絲過(guò)程中多采用黃金和鉑金的混煉合金噴絲板（Pt30%Au70%）；稀有金屬主要是鉭和鈮。鉭作為稀有金屬，因?yàn)樘厥獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)，它的抗腐蝕性特別強(qiáng)?？紤]到資金的因素和便于管理，廠家都大量使用鉭材噴絲頭。而鉭材噴絲頭性能上某些方面還不能超過(guò)黃鉑合金噴射頭。2噴絲板的結(jié)構(gòu)按照噴絲板的外形分，有圓形、扇形和矩形三種形式。目前國(guó)內(nèi)外使用較多的是圓形板和矩形板。為適合不同品種化纖紡絲場(chǎng)合，圓形噴絲板又分為平板型、凸緣

7、平板型、平板環(huán)形、凸緣環(huán)形等；矩形噴絲板又分為凸緣矩形及凸緣凹槽矩形等，多用于孔數(shù)較多的短纖維紡絲。2.1噴絲孔的排列方式噴絲孔的排列可以分為5種主要的形式：即同心圓172011年第40卷第1期輕紡工業(yè)與技術(shù)異型噴絲板大致可以分為一般異型噴絲板、中空噴絲板、異型中空噴絲板和復(fù)合異型噴絲板四種。一般來(lái)說(shuō)，異型噴絲板除了噴絲孔的設(shè)計(jì)不同于一般的噴絲板外，噴絲板的強(qiáng)度、阻力等方面基本與噴絲板的設(shè)計(jì)相類同[6]。3.2異型噴絲板的設(shè)計(jì)要求在當(dāng)量

8、直徑滿足下式要求時(shí)，可以紡出質(zhì)量?jī)?yōu)異的異型纖維。ADe=4———Π式中：De—當(dāng)量直徑；A—異型孔截面面積；Π—熔體侵潤(rùn)周邊，即異型孔幾何形狀周邊總長(zhǎng)。大量的試驗(yàn)證明，在當(dāng)量直徑De=0.25～0.40mm時(shí)，能滿足異型纖維成型的要求。4導(dǎo)孔及微孔的制造精度導(dǎo)孔及微孔的尺寸公差和光潔度對(duì)纖維的成型過(guò)程和品質(zhì)影響非常大，微孔應(yīng)該與噴絲板平面垂直，微孔中心應(yīng)與下導(dǎo)孔中心線重合，表面經(jīng)過(guò)梨面或鏡面處理。具體尺寸及公差值見(jiàn)表2。5噴絲孔的加工機(jī)

9、械加工和特種加工微小孔都已經(jīng)運(yùn)用于噴絲孔道加工中，特種加工一般用于噴絲孔加工，導(dǎo)孔一般采用機(jī)械加工，即鉆、鉸、磨的加工工序。鉆孔加工是最關(guān)鍵的加工工序。目前用于微孔鉆削加工工藝包括高速鉆削工藝、多工位鉆削工藝、往復(fù)進(jìn)退鉆削工藝和震動(dòng)鉆削工藝等。最近有公司又發(fā)明了“啄孔法”鉆削工藝?！白目追ā便@削工藝類似于低頻振動(dòng)鉆削加工工藝，采用頻繁提刀，使鉆頭陸續(xù)進(jìn)給。這樣可以克服鉆尖接觸工件的瞬間而產(chǎn)生的橫向偏移，提高了垂直度誤差合格率和減小孔徑誤

10、差的效果，并且冷卻液也容易進(jìn)入切削區(qū)，從而降低切削溫度。近年來(lái)隨著市場(chǎng)對(duì)噴絲板微孔加工精度的要求越來(lái)越高，紡織機(jī)械行業(yè)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始逐步推廣應(yīng)用磨料流技術(shù)對(duì)噴絲板進(jìn)行加工。磨料流加工技術(shù)主要依靠在一定的壓力下，流動(dòng)的粘彈性流體介質(zhì)及其攜帶的磨粒反復(fù)沖刷工件的表面來(lái)達(dá)到對(duì)工件進(jìn)行拋光的目的，從而達(dá)到很好的清除毛刺的效果，并且可以使零件的表面粗糙度等級(jí)普遍提高。由于磨料流加工技術(shù)對(duì)零件隱蔽部位的孔及型腔研磨有拋光、倒圓角的作用，因而

11、在噴絲板微孔加工中，特別是對(duì)于長(zhǎng)徑比大的微孔能得到很好的加工效果，具有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始利用EMD（電子發(fā)射機(jī)構(gòu)）加工不同孔徑和形狀的噴絲孔。EMD有兩種方法，一種是線切割法，這種方法加工靈活性好并且精度高，幾乎可以加工各種孔型，但是它的加工成本很高；圖3常用的異型噴絲板截面形狀表2噴絲板微孔設(shè)計(jì)加工的尺寸及誤差要求導(dǎo)孔參數(shù)d（mm）d0（mm）β（）T（板厚）（mm）主要尺寸2.0～6.00.