挤压造粒机组切粒刀磨损分析

王世军

聚丙烯装置使用的挤压造粒机组，由日本JSW制造。物料造粒的主要设备为切粒机，采取水下切粒方式。主机的固定部分由集中加热型模板组成，模板上有足够数量的模孔来保证产量，在相应位置有加热通道，使用蒸汽或热油加热和保温，以避免模孔在启动和运行期间堵塞。聚合物通过模孔成多股物流涌出，进入切粒室。切粒室由一个水室及一组相对于模板作旋转运动的切刀，将涌出的各股物料切割成粒。颗粒在切粒水中停留充足的时间，以使其降温至适合输送的温度。水室中的切粒水用来冷却、固化并输送颗粒。由于切粒机组中模板和切粒刀相对运动，模板切粒带与切粒刀不可避免地接触并磨损。水下造粒机组工作原理基本相同，即刀具与模板无间隙正压相对运动切削，或间隙在0.02～0.05mm相对运动切削。实际运行时，因为模板切粒带和切粒刀刃口材料基本上是金属陶瓷或其他硬金属，摩擦因数非常小，刀具与模板切粒带的磨损很小。另外，由于塑料熔融物在挤出时产生的压力作用于切粒刀，所以模板切粒带与切粒刀直接接触的几率很小。

切粒刀实际是与造粒模板造粒带的出料孔组成一对剪刃。切粒刀是动刀，模板造粒带出料孔与造粒带表面形成的刃口是定刀。熔融塑料在通过模板造粒带出料孔时，遇50～60℃的冷却水使物料表面瞬间固化，物料被动、定刀剪切成颗粒。切粒刀在工作中首先是与所切物料接触，二是与冷却水和其遇热突然产生的水蒸气接触，三是磨刀时与模板造粒带表面接触。

切粒刀磨损的主要原因除刀刃与模板切粒带之间的摩擦外，集屑瘤反复粘贴脱落造成的磨损和汽蚀造成刃口的伤害也是关键因素。刀刃与模板切粒带之间的摩擦，一般发生在新刀与模板的磨合期，这只会使切刀刃口与模板切粒带接触更理想，而不会对切刀和切粒带造成伤害。而另一种磨损是非正常磨损，在更换新刀后不进行认真磨刀，至少刃带的85%没有磨出来就开车造粒，工作不长时间就开始出现尾料增多的现象，此时刀具刃带已经被造粒带内外圆未参与工作的位置架了起来，强行进刀，刃带前端翘起与模板造粒带间隙增大，尾料反而增加。此时刀具和模板的磨损加剧，严重时造成缠刀无法开车的后果。可见因刀具磨合不好，造成刀刃磨损较为明显。所以，在更换新刀后，一定要在刀与模板磨合充分后再开车。

由于设备的长期工作，模板在升温和降温交替工况下，模口膨胀增大并变形，出现模口边缘不锋利或破损。另外，切粒刀受水室工作条件的限制，受力相对复杂，包括由操作人员设定的切粒机力、刀片在水中转动时切粒水对刀片的液体动力作用和刀片对模板表面产生的反作用力等。造成模口处的剪切率和剪切应力提高，使得物料的切断并不理想，切削产生的物料屑呈瘤状集中堆积在模口处并反复粘贴脱落，切削时切粒水在刃口处发生汽蚀，加剧了模板切粒带表面和切粒刀的磨损。

W10.02-37