聚丙烯擠壓應用擠壓機切刀斷裂原因分析及對策

擠壓混煉機組是關鍵設備，由日本神戶制鋼設計生產，自1998年投產來已運行13年。該機組主機額定功率6400kw，設計生產能力33t/h。該設備由主驅動安排、同步齒輪擠壓混煉安排、齒輪泵及冷卻切粒機等組成。

在對M401切刀運用狀況統計中，發現除個別狀況外，切刀均勻運用壽命約27天，且切刀屢次發生開裂現象。因此，處理切刀開裂問題并進步切刀的運用壽命，成為該設備管理的突破點。

1切刀開裂原因剖析

聚丙烯擠壓造粒機運用的金屬陶瓷刀具以3Cr13馬氏體不銹鋼為基體，以鎳鉻基TiC金屬陶瓷為刀刃，基體和刀刃選用1370℃真空分散焊焊接，并隨之進行隨爐冷卻而成。

1.1開裂源

從斷口的微觀低倍描摹看，基體3Cr13的開裂源坐落中A方位。由于方位A是刀具在切削過程中受彎曲拉應力較大處。

對鎳鉻基TiC金屬陶瓷的斷口外表描摹進行宏觀調查發現，其開裂源坐落刀尖下方一定距離位置B處。在掃描電鏡下對方位B處進行更明晰的調查，標明開裂源在刀具外表以下而不是發生在刀具外表。一起，還發現鎳鉻基TiC金屬陶瓷開裂源處存在著嚴峻的未燒結缺點。

1.2基體3Cr13微觀結構缺點

1.2.1原始態金相安排

從刀具斷口的低倍微觀描摹發現，基體3Cr13的晶粒極為粗大，斷口為典型的沿晶開裂。對其進行顯微金相調查，其晶粒極為粗大，沿著原奧氏體晶界有很多網狀分出相。Fe-Cr-C三元相圖，這些分出相應為Fe以

碳化物Cr23C6和Cr7C3為基的固溶體。粗大的晶粒和沿晶界網狀分出的碳化物導致資料功能極差。C1和C2是以Cr7C3和Cr23C6為根底、溶有Fe原子的碳化物，C3是以Fe3C為根底溶有Cr原子的合金滲碳體。

1.2.2碳化物呈網狀散布的原因

刀具在1370℃下進行分散焊，隨后進行隨爐冷卻，是構成基體晶粒粗大和碳化物呈網狀散布的原因。分散焊時溫度極高，此時Cr的碳化物全部溶解，沒有能夠阻止奧氏體晶粒成長的因素，所以晶粒會發生反常長大；在隨后的冷卻進程中，又采納了隨爐緩冷，使得基體中的碳化物有足夠的時刻和溫度條件分出在原奧氏體晶界。因此，不良的熱處理工藝是構成安排缺點的主要原因。

1.3基體3Cr13的斷口描摹

用掃描電鏡調查基體3Cr13的斷口描摹，為典型的沿晶開裂描摹。對開裂描摹進行更細致的調查發現，裂紋沿晶界處的碳化物擴展，圖中明晰地顯現了裂紋在晶界上的擴展及其擴展斷開時留下的外表浮凸，A處所示。同時還可看到裂紋在擴展進程中遇到晶界上碳化物阻止，并使碳化物破裂，再以解理的方法擴展，B處所示。因此，結合基體3Cr13的金相組織，能夠得出，沿原奧氏體晶界呈網狀散布的碳化物是構成基體3Cr13發生沿晶開裂的主要原因，應當采納辦法消除在晶界上分出的碳化物。

1.4導致切刀開裂的原因

1.4.1不合理的熱處理工藝（分散焊后隨爐緩冷）構成了刀具基體3Cr13的顯微安排晶粒粗大、碳化物呈網狀散布，因而其功能極差，在運用的進程中出現沿晶脆性開裂。

1.4.2鎳鉻基金屬TiC陶瓷存在著嚴峻的未燒結缺陷，這些缺點成為刀刃的開裂源。

1.4.3刀具明顯閱歷了兩次開裂，傾向于3Cr13基體先發生開裂，然后鎳鉻基金屬TiC陶瓷刀刃發生開裂。由于首先基體中碳化物的散布導致功能太差，相比鎳鉻基金屬TiC陶瓷刀刃更容易發生斷裂；其次，鎳鉻基金屬TiC陶瓷刀刃的開裂源方位B在工作中受壓應力，不是在切削的進程中受力較嚴苛的方位；再次，基體發生開裂后，由于斷口處部分基體金屬掉落，斷口兩邊不能無缺重合，因而在下一輪切削時，會在鎳鉻基金屬TiC陶瓷刀刃上發生拉應力，而使其從方位B處開裂。

2切刀刀刃鈍化原因剖析

2.1由于頻頻改變產品商標，導致切刀頻頻改換切削軟硬不同的PP，在交變應力的重復作用下，刀刃處發生鈍化。

2.2在切刀切粒進程中，刀刃與物料的觸摸構成的磨損是主要因素。在實踐工作中，模板造粒帶與切粒刀不是直接觸摸。物料被切斷的進程是：當物料外表瞬間固化后，刀刃與出料口對物料某段發生擠壓應力，物料開端發生彈性和塑性變形并放熱，尤其是與刃口觸摸處受劇烈擠壓沖突發熱融化。當塑性變形加大到超過屈服極限時，塑料間的拉應力消失，塑料被切斷。融化的部分塑料以薄膜的形式粘貼到刀的刃口和模板的出料口上，當屢次重復粘貼，切粒刀刃口和模板出料口處積累出積削瘤，當積削瘤長到一定程度時，被水流和后序物料刮掉。在積削瘤掉落的一起刀刃和模板刃口處的材料也被粘下一點。無數次的粘貼及掉落，刀具刃口和模板造粒帶發生磨損。刃口鈍化不鋒利，切粒質量開端下降，尾料隨之添加。

3處理辦法

3.1從頭熱處理，消除安排缺點為消除在晶界上呈網狀分出的碳化物，使之溶入到基體中，按捺碳化物在原奧氏體晶界析出，對刀具進行了從頭固溶處理，并隨后在250℃回火2h。熱處理工藝如下：

（1）固溶溫度：因Cr23C6在1000℃以上才干從頭溶解，3Cr13的固溶溫度選為1100℃。

（2）固溶時刻：為使碳化物充沛均勻化，又不致晶粒過分長大，分別選取了30、60、90min三種固溶時刻，以找到較合適的固溶時刻。

（3）冷卻方法：分別采納兩種冷卻方法進行冷卻：油冷和空冷，以便找到一種更適合工廠批量處理的冷卻方法。

（4）回火溫度及時刻：選用200~300℃的低溫回火，2~4h。選擇250℃回火，時刻2h。

3.2為了搞清熱處理制度對刀具是否切實可行，即在該熱處理工藝下刀具與鎳鉻基金屬TiC陶瓷刀刃間不能發生開裂，且刀具不發生變形，將制品刀具隨爐進行了熱處理，并選用了油淬處理。熱處理時刀具筆直沒入油中，結果標明，刀具在這種熱處理制度下不會發生變形和開裂。該熱處理制度在工藝上是可行的。

3.3總結操作經歷，摸索出切實可行的操作方法。如：視狀況修正程序延長主動進刀周期；開車時，先出料再通pcw，其中的時刻距離是否還可恰當延長等。學習同類企業經歷，試用具有耐高溫、耐水沖淋、耐重載及高附著性的切刀特種潤滑脂FS3452。潤滑脂FS3452具有如下特性：低蒸發性，高耐氧化性，工作溫度范圍寬：-30℃—230℃，杰出的耐水性和耐水沖洗性，耐大多數溶劑和化學品，可用于多種塑料和橡膠。