聚丙烯挤压应用挤压机切刀断裂原因分析及对策

挤压混炼机组是关键设备，由日本神户制钢设计生产，自1998年投产来已运行13年。该机组主机额定功率6400kw，设计生产能力33t/h。该设备由主驱动安排、同步齿轮挤压混炼安排、齿轮泵及冷却切粒机等组成。

在对M401切刀运用状况统计中，发现除个别状况外，切刀均匀运用寿命约27天，且切刀屡次发生开裂现象。因此，处理切刀开裂问题并进步切刀的运用寿命，成为该设备管理的突破点。

1切刀开裂原因剖析

聚丙烯挤压造粒机运用的金属陶瓷刀具以3Cr13马氏体不锈钢为基体，以镍铬基TiC金属陶瓷为刀刃，基体和刀刃选用1370℃真空分散焊焊接，并随之进行随炉冷却而成。

1.1开裂源

从断口的微观低倍描摹看，基体3Cr13的开裂源坐落中A方位。由于方位A是刀具在切削过程中受弯曲拉应力较大处。

对镍铬基TiC金属陶瓷的断口外表描摹进行宏观调查发现，其开裂源坐落刀尖下方一定距离位置B处。在扫描电镜下对方位B处进行更明晰的调查，标明开裂源在刀具外表以下而不是发生在刀具外表。一起，还发现镍铬基TiC金属陶瓷开裂源处存在着严峻的未烧结缺点。

1.2基体3Cr13微观结构缺点

1.2.1原始态金相安排

从刀具断口的低倍微观描摹发现，基体3Cr13的晶粒极为粗大，断口为典型的沿晶开裂。对其进行显微金相调查，其晶粒极为粗大，沿着原奥氏体晶界有很多网状分出相。Fe-Cr-C三元相图，这些分出相应为Fe以

碳化物Cr23C6和Cr7C3为基的固溶体。粗大的晶粒和沿晶界网状分出的碳化物导致资料功能极差。C1和C2是以Cr7C3和Cr23C6为根底、溶有Fe原子的碳化物，C3是以Fe3C为根底溶有Cr原子的合金渗碳体。

1.2.2碳化物呈网状散布的原因

刀具在1370℃下进行分散焊，随后进行随炉冷却，是构成基体晶粒粗大和碳化物呈网状散布的原因。分散焊时温度极高，此时Cr的碳化物全部溶解，没有能够阻止奥氏体晶粒成长的因素，所以晶粒会发生反常长大；在随后的冷却进程中，又采纳了随炉缓冷，使得基体中的碳化物有足够的时刻和温度条件分出在原奥氏体晶界。因此，不良的热处理工艺是构成安排缺点的主要原因。

1.3基体3Cr13的断口描摹

用扫描电镜调查基体3Cr13的断口描摹，为典型的沿晶开裂描摹。对开裂描摹进行更细致的调查发现，裂纹沿晶界处的碳化物扩展，图中明晰地显现了裂纹在晶界上的扩展及其扩展断开时留下的外表浮凸，A处所示。同时还可看到裂纹在扩展进程中遇到晶界上碳化物阻止，并使碳化物破裂，再以解理的方法扩展，B处所示。因此，结合基体3Cr13的金相组织，能够得出，沿原奥氏体晶界呈网状散布的碳化物是构成基体3Cr13发生沿晶开裂的主要原因，应当采纳办法消除在晶界上分出的碳化物。

1.4导致切刀开裂的原因

1.4.1不合理的热处理工艺（分散焊后随炉缓冷）构成了刀具基体3Cr13的显微安排晶粒粗大、碳化物呈网状散布，因而其功能极差，在运用的进程中出现沿晶脆性开裂。

1.4.2镍铬基金属TiC陶瓷存在着严峻的未烧结缺陷，这些缺点成为刀刃的开裂源。

1.4.3刀具明显阅历了两次开裂，倾向于3Cr13基体先发生开裂，然后镍铬基金属TiC陶瓷刀刃发生开裂。由于首先基体中碳化物的散布导致功能太差，相比镍铬基金属TiC陶瓷刀刃更容易发生断裂；其次，镍铬基金属TiC陶瓷刀刃的开裂源方位B在工作中受压应力，不是在切削的进程中受力较严苛的方位；再次，基体发生开裂后，由于断口处部分基体金属掉落，断口两边不能无缺重合，因而在下一轮切削时，会在镍铬基金属TiC陶瓷刀刃上发生拉应力，而使其从方位B处开裂。

2切刀刀刃钝化原因剖析

2.1由于频频改变产品商标，导致切刀频频改换切削软硬不同的PP，在交变应力的重复作用下，刀刃处发生钝化。

2.2在切刀切粒进程中，刀刃与物料的触摸构成的磨损是主要因素。在实践工作中，模板造粒带与切粒刀不是直接触摸。物料被切断的进程是：当物料外表瞬间固化后，刀刃与出料口对物料某段发生挤压应力，物料开端发生弹性和塑性变形并放热，尤其是与刃口触摸处受剧烈挤压冲突发热融化。当塑性变形加大到超过屈服极限时，塑料间的拉应力消失，塑料被切断。融化的部分塑料以薄膜的形式粘贴到刀的刃口和模板的出料口上，当屡次重复粘贴，切粒刀刃口和模板出料口处积累出积削瘤，当积削瘤长到一定程度时，被水流和后序物料刮掉。在积削瘤掉落的一起刀刃和模板刃口处的材料也被粘下一点。无数次的粘贴及掉落，刀具刃口和模板造粒带发生磨损。刃口钝化不锋利，切粒质量开端下降，尾料随之添加。

3处理办法

3.1从头热处理，消除安排缺点为消除在晶界上呈网状分出的碳化物，使之溶入到基体中，按捺碳化物在原奥氏体晶界析出，对刀具进行了从头固溶处理，并随后在250℃回火2h。热处理工艺如下：

（1）固溶温度：因Cr23C6在1000℃以上才干从头溶解，3Cr13的固溶温度选为1100℃。

（2）固溶时刻：为使碳化物充沛均匀化，又不致晶粒过分长大，分别选取了30、60、90min三种固溶时刻，以找到较合适的固溶时刻。

（3）冷却方法：分别采纳两种冷却方法进行冷却：油冷和空冷，以便找到一种更适合工厂批量处理的冷却方法。

（4）回火温度及时刻：选用200~300℃的低温回火，2~4h。选择250℃回火，时刻2h。

3.2为了搞清热处理制度对刀具是否切实可行，即在该热处理工艺下刀具与镍铬基金属TiC陶瓷刀刃间不能发生开裂，且刀具不发生变形，将制品刀具随炉进行了热处理，并选用了油淬处理。热处理时刀具笔直没入油中，结果标明，刀具在这种热处理制度下不会发生变形和开裂。该热处理制度在工艺上是可行的。

3.3总结操作经历，摸索出切实可行的操作方法。如：视状况修正程序延长主动进刀周期；开车时，先出料再通pcw，其中的时刻距离是否还可恰当延长等。学习同类企业经历，试用具有耐高温、耐水冲淋、耐重载及高附着性的切刀特种润滑脂FS3452。润滑脂FS3452具有如下特性：低蒸发性，高耐氧化性，工作温度范围宽：-30℃—230℃，杰出的耐水性和耐水冲洗性，耐大多数溶剂和化学品，可用于多种塑料和橡胶。