噴絲板的設計生產

1、2011年第40卷第1期輕紡工業(yè)與技術噴絲板的設計生產劉讓同，李銳（中原工學院，河南鄭州451191）【摘要】介紹了噴絲板的發(fā)展狀況，包括噴絲板的微孔設計及排列形式、噴絲板的加工技術及進展、使用材料的情況。噴絲板加工技術的提升及加工精度的提高，噴絲板加工檢驗及使用過程中的清洗情況都對能夠成功地設計制造出不同的噴絲板，對纖維的性能有著決定性的影響。隨著噴施板設計、加工、檢驗等方面的提升，將促進纖維生產技術有長足的發(fā)展。【關鍵詞】噴絲板；微

2、孔；加工；導孔；檢驗中圖分類號：TQ340.5文獻標識碼：B文章編號：20950101（2011）01001704收稿日期：20101012作者簡介：劉讓同（1966），男，博士，中原工學院教授。研究方向：蛋白質纖維與復合材料。0引言噴絲板是紡絲機不可或缺的機密零件，它的功能主要是將精確計量過的紡絲溶液通過噴絲頭（板）上無數的微小孔隙擠出具有一定粗細的纖維束，因此它是保證纖維質量和紡絲能否順利進行的關鍵部件。近年來，合成纖維的開發(fā)研究也

3、進入了一個新的階段，合成纖維向著細旦、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采用改變纖維的外形和異型截面的方法開發(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）是實現它的必要條件。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。噴絲板的材質應該符合下面的幾個要求：耐腐蝕性好，能夠承受酸堿環(huán)境的腐蝕；機械加工性能要好，能

4、夠對微孔進行精確加工；有足夠的強度和硬度，能承受住一定的沖擊和工作壓力，并且能夠在紡絲生產中不變形；能夠在滿足條件下使得成本最低。噴絲板的材質對其機械性能和使用壽命都有很大的影響。通常情況下材質的硬度越高，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)良機械性能的不銹鋼為材質。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的機械強度高，耐腐蝕性好，通常用于制造耐高壓的噴絲板。目前國內化學纖維工業(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械性能，又能耐腐蝕。有時候為了進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，因為特殊的分子結構，它的抗腐蝕性特別強。考慮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黃鉑合金噴射頭。2噴絲板的結構按照噴絲板的外形分，有圓形、扇形和矩形三種形式。目前國內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合異型噴絲板四種。一般來說，異型噴絲板除了噴絲孔的設計不同于一般的噴絲板外，噴絲板的強度、阻力等方面基本與噴絲板的設計相類同[6]。3.2異型噴絲板的設計要求在當量

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

9、械加工和特種加工微小孔都已經運用于噴絲孔道加工中，特種加工一般用于噴絲孔加工，導孔一般采用機械加工，即鉆、鉸、磨的加工工序。鉆孔加工是最關鍵的加工工序。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、往復進退鉆削工藝和震動鉆削工藝等。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鉆削加工工藝，采用頻繁提刀，使鉆頭陸續(xù)進給。這樣可以克服鉆尖接觸工件的瞬間而產生的橫向偏移，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入切削區(qū)，從而降低切削溫度。近年來隨著市場對噴絲板微孔加工精度的要求越來越高，紡織機械行業(yè)從20世紀90年代開始逐步推廣應用磨料流技術對噴絲板進行加工。磨料流加工技術主要依靠在一定的壓力下，流動的粘彈性流體介質及其攜帶的磨粒反復沖刷工件的表面來達到對工件進行拋光的目的，從而達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普遍提高。由于磨料流加工技術對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，特別是對于長徑比大的微孔能得到很好的加工效果，具有其他方法無法比擬的優(yōu)勢[1]。隨著計算機技術的發(fā)展，人們開始利用EMD（電子發(fā)射機構）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噴絲板微孔設計加工的尺寸及誤差要求導孔參數d（mm）d0（mm）β（）T（板厚）（mm）主要尺寸2.0～6.00.