擠壓造粒機組切粒刀磨損分析

王世軍

聚丙烯裝置使用的擠壓造粒機組，由日本JSW制造。物料造粒的主要設備為切粒機，采取水下切粒方式。主機的固定部分由集中加熱型模板組成，模板上有足夠數量的模孔來保證產量，在相應位置有加熱通道，使用蒸汽或熱油加熱和保溫，以避免模孔在啟動和運行期間堵塞。聚合物通過模孔成多股物流涌出，進入切粒室。切粒室由一個水室及一組相對于模板作旋轉運動的切刀，將涌出的各股物料切割成粒。顆粒在切粒水中停留充足的時間，以使其降溫至適合輸送的溫度。水室中的切粒水用來冷卻、固化并輸送顆粒。由于切粒機組中模板和切粒刀相對運動，模板切粒帶與切粒刀不可避免地接觸并磨損。水下造粒機組工作原理基本相同，即刀具與模板無間隙正壓相對運動切削，或間隙在0.02～0.05mm相對運動切削。實際運行時，因為模板切粒帶和切粒刀刃口材料基本上是金屬陶瓷或其他硬金屬，摩擦因數非常小，刀具與模板切粒帶的磨損很小。另外，由于塑料熔融物在擠出時產生的壓力作用于切粒刀，所以模板切粒帶與切粒刀直接接觸的幾率很小。

切粒刀實際是與造粒模板造粒帶的出料孔組成一對剪刃。切粒刀是動刀，模板造粒帶出料孔與造粒帶表面形成的刃口是定刀。熔融塑料在通過模板造粒帶出料孔時，遇50～60℃的冷卻水使物料表面瞬間固化，物料被動、定刀剪切成顆粒。切粒刀在工作中首先是與所切物料接觸，二是與冷卻水和其遇熱突然產生的水蒸氣接觸，三是磨刀時與模板造粒帶表面接觸。

切粒刀磨損的主要原因除刀刃與模板切粒帶之間的摩擦外，集屑瘤反復粘貼脫落造成的磨損和汽蝕造成刃口的傷害也是關鍵因素。刀刃與模板切粒帶之間的摩擦，一般發生在新刀與模板的磨合期，這只會使切刀刃口與模板切粒帶接觸更理想，而不會對切刀和切粒帶造成傷害。而另一種磨損是非正常磨損，在更換新刀后不進行認真磨刀，至少刃帶的85%沒有磨出來就開車造粒，工作不長時間就開始出現尾料增多的現象，此時刀具刃帶已經被造粒帶內外圓未參與工作的位置架了起來，強行進刀，刃帶前端翹起與模板造粒帶間隙增大，尾料反而增加。此時刀具和模板的磨損加劇，嚴重時造成纏刀無法開車的后果。可見因刀具磨合不好，造成刀刃磨損較為明顯。所以，在更換新刀后，一定要在刀與模板磨合充分后再開車。

由于設備的長期工作，模板在升溫和降溫交替工況下，模口膨脹增大并變形，出現模口邊緣不鋒利或破損。另外，切粒刀受水室工作條件的限制，受力相對復雜，包括由操作人員設定的切粒機力、刀片在水中轉動時切粒水對刀片的液體動力作用和刀片對模板表面產生的反作用力等。造成模口處的剪切率和剪切應力提高，使得物料的切斷并不理想，切削產生的物料屑呈瘤狀集中堆積在模口處并反復粘貼脫落，切削時切粒水在刃口處發生汽蝕，加劇了模板切粒帶表面和切粒刀的磨損。

W10.02-37