纳米等离子热喷涂技术在纺织机械领域的应用探讨
周献珠，熊 伟，赵 阳，王照旭
纺织器材
摘要：通过对纳米等离子热喷涂技术在航空、造船等领域的应用分析，介绍了该技术的特点，对该技术在钢领、锭子、罗拉轴承、梳棉机曲轨、自动络筒机金属陶瓷剪刀、大型轴承的维修试验及其应用效果进行了详细分析，说明纺纱厂采用纳米等离子热喷涂技术维修后的零部件、纺纱器材的使用寿命和纺纱质量可以达到甚至超过纺纱厂新购置的产品，为探索热喷涂技术、等离子热喷涂技术、纳米等离子热喷涂技术在纺织领域的发展和应用奠定了良好的基础，指出该技术是纺纱厂、纺纱下游工序降低生产成本和纺纱器材、纺纱零部件消耗的关键因素，一定程度上启发了纺纱厂、织造厂等下游工序维修领域对纺纱、织造、染色、整理等设备修复、零部件维修、器材维修的新思维。但应注意纳米喷涂材料、熔融材料的制作，控制喷射温度、角度、数量、时间、涂层厚度，并应对该技术进行深入研究。
关 键 词：纳米等离子；热喷涂；纺织设备；钢领；锭子；曲轨；针齿；轴承；剪刀；棉纱质量；消耗；成本
0 引言
随着纺纱质量的提高，纺织机械制造技术不断发展，纺纱和织造领域的设备维修人员越来越少，但 是其下游工序设备维修精度的要求越来越高。高质 量、高速度、少人工、低能耗、低成本的纺织管理技术的应用成为必然。目前，纺织领域设备零部件的维修、设备的平车揩车的精度几乎与纺织机械制造厂的标准件精度要求一样高，否则就会严重影响纺织厂的劳动生产效率和产品质量的提高，针对纺纱厂设备维护、维修要求高，零部件的质量控制高，更换频率低的现状，在其原料、人工成本、能耗成本、生产管理成本都降到极限以后，如何降低纺纱器材，纺纱主、辅机零部件的损耗和浪费对整个生产成本的提高和产品质量的稳定是一个重要课题。长期以来纺织厂都是采用极为常规、变化较小的维修方式对设备的主要和次要零部件进行维修处理，或者干脆采取整体、局部更换的方式对设备关键部位、关键零部件进行处理，将大量还可以维修的零部件当废品进行处理，使纺织厂的损失相当大，一家1O万锭的纺
纱厂在这方面一年的损失一般都不会低于200万元人民币，管理不到位的厂家损失可能会达到上千万人民币。这方面损失最为严重的大多是纺纱厂的轴、轴承、齿轮、锭子、钢领、钢丝圈、锭翼、曲轨、打手锯齿、打手针棒、针布、运动件和一些接触性的摩擦部件，特别是轴、轴承、锭子报废的比例很高，纺纱厂每年不得不投人大量的资金来购置轴承、锭子，为了 解决这个难题，借鉴航空、石油、钢铁等领域的维护、维修经验，对纺纱厂设备、零部件、纺纱器材等采用热喷涂技术、等离子喷涂技术、纳米等离子热喷涂技术进行维修处理，不仅可以使纺纱厂节省大量的资金，而且还可以延长其使用寿命，同时也可以进一步稳定零部件质量，达到提高成纱质量的目的。
纳米等离子热喷涂技术在热喷涂技术中极为重要，在普通材料上应用可以达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、放微波辐射等多种效果，同时还可以节约材料、节约能源。纺纱厂主要将此项技术应用于一些关键件及价格昂贵、精度高、制造难度大、常规维修难度大的零部件。譬如针对一些超大电动机的轴承、空调风扇运转轴承、空调运转风叶等的弯曲和损坏，罗拉轴承磨损和变形，自动络筒机陶瓷剪刀磨损，梳棉机的曲轨拉伸和磨损等，采用纳米等离子热喷涂技术进行维修，可以大大减少纺纱厂纺纱器材、零部件的消耗，而且这种维修技术可以使旧零部件本身的精度和使用寿命与新的零部件相同或者更为优秀。
纳米等离子热喷涂主要采用大气等离子喷涂这种方式以氩气、氢气、氮气做为离子气经电离产生等离子高温射流，将输入的材料融化或熔融喷射到零部件或者设备的工作表面形成均匀的涂层，它主要用于金属陶瓷、合金材料、高精度轴承、高精度咬合的斜齿轮和蜗轮蜗杆以及一些传动主轴、摩擦激烈且容易损坏、弯曲的肋条类的维修。
1 纳米等离子热喷涂技术的应用效果
为检验纳米等离子热喷涂技术在纺织机械设备、零部件上的使用效果，我们将采用该技术修复后的零部件进行大面积试用，并与新的零部件以及其他维修方式修复的零部件进行对比。对其使用寿命、使用效果、棉纱质量、机械波数量进行分析比较。采用纳米等离子喷涂技术，需要正确操作调节粉末溶液的方法，其维修效果既可以达到新零部件的使用效果，甚至有的寿命比新零部件的长，这是目前纺纱厂减少器材消耗、延长零部件使用寿命的最佳方法之一。
为保证不同维修方式的细纱钢领、锭子、罗拉轴承试验效果的准确性和一致性，我们分别在同一型号、不同机台细纱机、不同的纺纱锭位进行大约一年左右的周期测试，并进行对比、分析，以此来减少对比数据的偶然误差和系统误差。同样清梳联、精梳工序的针齿、自动络筒设备金属陶瓷剪刀、辅助设备大型轴承等的维修也采用大量的数据进行对比分析，因为一切新技术的应用必须是在大量的实践对比后才能得出正确结论。
1．1 纳米等离子热喷涂技术维修钢领的应用效果
采用纳米等离子热喷涂技术修复的钢领与其它钢领应用效果比较见表1。 （表略）
表1数据说明：新钢领和纳米等离子热喷涂技处理后钢领的飞圈数量较多，但钢领损坏数量相对较少，棉纱毛羽指数相对较低，钢领的磨损状况较轻；另外采用纳米等离子热喷涂技术处理后的钢领运转速度与使用半年后的钢领相接近，其磨损情况与新钢领处在同一水平，同时钢领损坏现象明显比新钢领、使用半年后钢领要低，钢领在钢领板的一致性较好，对管纱的磨损很少，这说明采用纳米等离子热喷涂技术处理后的钢领使用寿命相对有所增加比较耐用。
1．2 纳米等离子热喷涂技术维修锭子的应用效果
采用纳米等离子热喷涂技术修复的锭子与其它锭子的应用效果比较见表2（表略）
表2中试验数据告诉我们，在锭子维修、使用、处理、损耗问题上，无论是新锭子还是使用后的锭子，与采用纳米等离子热喷涂技术维修后的锭子相比后者效果最好：细纱机速度不比新锭子差；棉纱毛羽比使用一年后的锭子少，与新锭子的效果相当；摇头锭子、损坏数量、磨损数量都比使用一年后的锭子要少；耗油和校正时间也比使用一年后的锭子少，油耗要少1／2~2／3，而一年内校正次数比新锭子少4次或以上，因此纳米等离子热喷涂技术维修的细纱锭子可弥补常规锭子维修存在的很多缺点，同时大大增加了锭子的再用性能。
1．3 纳米等离子热喷涂技术维修罗拉轴承的应用
通常情况下纺纱厂不会对前纺、细纱罗拉轴承进行维修，到时间就全面更换，并将这些罗拉轴承全部作为废品处理。对于纺纱设备而言，罗拉轴承的损耗相当大，由于某些设备配备的是滚针轴承，而且速度很高，这些滚针轴承的损坏、损耗更大；加之轴承决定罗拉运动的稳定性，所以解决好罗拉轴承的维护、维修问题是降低纺纱机械波的关键，而且也是纺纱质量稳定、提高的一个新的突破口。
1．3．1维修前纺罗拉轴承的试验分析，见表3。 （表略）
从表3可知：采用纳米等离子喷涂技术维修后的并条机、粗纱机罗拉轴承，在棉纱重量不匀率、条干不匀率、机械波数量、弯曲数量、振动次数、磨损数量方面，其效果与新罗拉轴承都很相近；却比使用半年后的罗拉轴承在磨损数量、弯曲数量、震动次数3方面明显低，故在罗拉轴承维修再利用方面开辟了一条捷径。
1．3．2维修细纱罗拉轴承的试验分析，见表4。（表略）
从表4可知：采用纳米等离子喷涂技术维修后的细纱罗拉轴承，无论机械波数量还是从对棉纱质量本身的影响来分析，都与新的细纱罗拉轴承相近，而且比使用一年后的细纱罗拉轴承生产的棉纱质量明显优越，尤其是棉纱的疵点数量明显改善，因此对细纱机罗拉轴承实施适时维修不仅可以减少机械波数量，而且还可以对即将废弃的细纱罗拉轴承进行再利用。
1．4 纳米等离子热喷涂技术维修清梳工序针齿、曲
轨的应用
1．4．1维修清梳理工序针齿的应用见表5。表5
试验结果说明：采用纳米等离子热喷涂技术维修梳针打手针齿后，其棉层质量与新的梳针打手几乎等同，而使用一年后的梳针打手效果却相差较远，这也说明纳米等离子热喷涂技术可以对清梳联、精梳机的各类针布进行维修，只是在维修的过程中需要对纳米等离子热喷涂技术中的一些粉末、熔融物、熔融状态、喷射枪的大小、喷射数量、喷射温度进行有效调整，否则也会严重影响棉层和梳棉棉条质量。
1．4．2 维修梳棉机曲轨的应用见表6。表6试验
结果说明：梳棉机曲轨伸长、弯曲、磨损后采用纳米等离子热喷涂技术进行维修，其对棉纱质量的影响对梳棉机机械的损伤、磨损效果与新的梳棉机曲轨相同，某些质量指标上更好，所以对于梳棉机曲轨弯曲、伸长、磨损快而且严重导致梳棉机针布损伤和棉条质量下降、难以修复等重大难题，可采用该技术进行维修，并从根本上解决此类技术难题。
1．5 纳米等离子热喷涂技术维修辅助设备大型轴 承的应用
纺织厂大型风机和大型电机、锅炉的轴承不仅价格昂贵，而且损坏后购置困难，加之纺纱厂不会大量储存，其一旦损坏将会导致生产局部或者全面停产，甚至会造成棉纱质量巨大波动，所以应经常对这一类轴承、轴进行维护和维修，以降低停产风险并减少能源损耗。生产实践告诉我们，大型轴承、轴的校正、维修的难度一般较大，因为其精度很难控制，而且维修过程中弯曲、磨损使用的涂层面积较大，要使这样大的面积在不同的时间内达到统一涂层效果就必须采取纳米等离子热喷涂技术来完成。采用该技术维修后的大型轴承、轴、风叶的使用效果与新更换的大型轴承、轴的效果相同，甚至其使用寿命更长，这大概与装甲车轴承和轴采用纳米等离子喷涂
技术维修后的效果类似，有的情况下这些轴承、轴使用寿命可以比原来的使用寿命延长5～1O倍，当然这与维修水平有很直接的关系。纳米等离子热喷涂技术可以应用于很多其它纺织设备。
1．6纳米等离子热喷涂技术维修金属陶瓷的应用
纳米等离子热喷涂技术可以维修目前最为困难、标准要求最高的金属陶瓷类备件，因为金属陶瓷类备件在短时间内熔融和粘连是一个难题，同时其维修过程中冷却速度相对较快，故必须对其粉末或熔融体进行有效的温度、浓度、喷射数量、喷射速度喷射部位进行控制，否则就达不到维修效果，表7是对络筒机陶瓷剪刀采用纳米等离子热喷涂技术维修后的对比试验数据。
自动络筒机的陶瓷剪刀使用两年或者三年后就会产生无法剪切掉棉纱疵点的现象，有时甚至会将双纱带入最终的棉纱中，不仅没有起到清除棉纱疵点的作用，反而使筒子纱中增加了另一类危害性疵点，给织造造成危害，所以及时对自动络筒机的陶瓷剪刀进行检查、维修是必需的。一般纺纱厂维修陶瓷剪刀的方式是进行打磨，这样会造成陶瓷剪刀锋利度差异或者造成陶瓷剪刀在不同的湿度情况下生锈，且使用一段时间后管纱大面积的棉纱疵点无法剪切而残留于筒子纱中，筒子纱内出现大量的双纱和其他有害纱疵，所以应谨慎使用。最好的方法是采用纳米等离子热喷涂技术维修，因为陶瓷剪刀本身的精度、粗糙度要求很高，这种技术可以对陶瓷剪刀的涂层保护膜进行保护，提高维修后陶瓷剪刀锋利度、粗糙度、精度。表7的试验数据说明采用纳米等离子热喷涂技术进行维修后的陶瓷剪刀生产的棉纱毛羽数量、棉纱疵点，可以满足后工序织物质量要求，同时采用该技术维修后的陶瓷剪刀对疵点的剪切效果、捻接效果几乎与新的陶瓷剪刀无差别，因此采用此维修技术势在必行。
2纳米等离子热喷涂技术成本分析
纳米等离子热喷涂技术在纺织厂应用，需要购置喷涂设备，高质量的喷涂设备特别是高档进口喷涂设备的价值一般都会在人民币200万元左右，其他的投入都是很小的一部分。通常情况下国产纺纱锭子3年内几乎要全部更换一次，而进口纺纱锭子一般6年内就需要全部更换一次，国产纺纱锭子的价格为35元／只，进口纺纱锭子的价格为9O元／只，随着细纱机的运转时间的增加，特别是细纱机运行3年以后，国产纺纱锭子大约每1年有1／3左右的锭子需要更换或维修，而进口纺纱锭子大约有1／6左右需要更换或者维修，有的情况下如果不采用纳米等离子热喷涂技术修复很多纺纱锭子就会报废。在进行成本比较的过程中纳米等离子热喷涂技术设备的投入按照1O年折旧来计算每年需要的成本为20万元，其他费用大约在1O万元左右。以一家1O万锭国产或进口设备的纺织厂为例，来比较采用纳米等离子喷涂技术维修与购置新锭子的成本对比分析：无论进口还是国产细纱机，每年在锭子上的投入在30万元左右，国产锭子的更换成本大约在105万左右，而进口锭子大约在150万元左右，仅此一项采用纳米等离子热喷涂技术进行维修就可节约成本75万元～120万元。目前，纳米等离子热喷涂技术维修部分轴承、锭子已经成熟，未来如果纳米等离子热喷涂技术可以在维修钢领、针布、打手、胶辊、胶圈、精密轴承、罗拉上全面应用，那么一家10万锭的纺纱厂全年节约的生产成本可能就会达到400万元～600万元，因此高度重视纳米等离子热喷涂技术在纺织厂维修技术上的应用可以使生产成本大大降低。
3 结论
随着纺纱设备技术的不断发展，其器材、零部件的精度、智能化使用要求标准也越来越高，高速度高质量、低成本的发展模式越来越普遍被纺纱下游工序认可，所以降低生产成本就成为纺纱厂的头等大事，如何减少纺纱器材、零部件的浪费以及强化其再利用也变成了纺纱厂普遍关注的重点问题，纳米等离子热喷涂技术在其他领域的成功运用，为纺织机械设备的制造、维修奠定了切实可行的基础。给纺纱厂纺纱器材、零部件的维护维修提供了新思维和新方法。其在纺纱设备中大面积使用，打破了过去纺纱厂仅更换器材、零部件根深蒂固的传统的维修思维模式，使得原来作为垃圾、废品处理的纺纱器材、零部件得到了有效的循环利用，大大减少纺纱厂零部件和器材的储存数量，降低生产成本。
3．1纳米等离子热喷涂技术在前纺、细纱、自动络筒、辅助设备维修上的运用，标志着该技术在纺织机械设备、器材、零部件方面的维修已经达到标准并日趋成熟。维修后的纺纱器材、零部件的使用寿命与新产品相当或更长，且不影响产品质量，甚至使产品质量更好、更稳定。
3．2纳米等离子热喷涂技术在一些特殊的纺纱器材，如钢领、锭子、罗拉轴承、曲轨、针布上的运用都处于尚起步阶段，对纳米喷涂材料、纳米粉末材料本身质量控制和熔融材料制作、喷射温度、喷射数量喷射角度、喷射时间、喷涂层厚度、喷涂层密度等技术标准还必须进一步研究探讨。
3．3纳米等离子热喷涂技术虽适用于纺纱器材、零部件的喷涂维修，但必须根据不同的纺纱器材、零部件的精度、误差、粗糙度、材料质量标准来确定纳米等离子喷涂设备型号和类型以及喷涂材料的状态熔融状态、粉末状态、喷射标准等，有利于做到对不同的纺纱设备器材、零部件维修时专供专用。
3．4纳米等离子热喷涂技术在纺纱零部件、器材方面的相关试验证明，纺织机械制造行业和纺织厂维修行业大力推进该技术势在必行。探索热喷涂技术、等离子热喷涂技术、纳米等离子热喷涂技术在纺织设备、纺纱器材、零部件领域的维修运用，不能够只局限于氧炔焊技术、金属熔融技术和简单的电离涂层技术，必须将智能技术综合运用于纳米等离子技术中，才有利于维修标准的控制。
参考文献(略)
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