張 茜 肖坤楠 肖龍雪 管圖華

(南通大學(xué)工程訓(xùn)練中心，南通，226019)

片梭織機(jī)是世界上最早研發(fā)和投入工業(yè)化生產(chǎn)的無梭織機(jī)。片梭織機(jī)具有三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：

(1)寬幅低速高引緯。片梭織機(jī)以擅長織造寬幅織物著稱，當(dāng)織物幅寬超過280 cm時(shí)更能體現(xiàn)其織造的優(yōu)勢。例如機(jī)織土工布用片梭織機(jī)生產(chǎn)比較適合，土工布幅寬可達(dá)400 cm以上，世界上460 cm及以上的機(jī)織土工布幾乎全由片梭織機(jī)織造。片梭織機(jī)的車速相較噴氣織機(jī)并不高，但其入緯率卻不低?？椩?90 cm幅寬織物時(shí)，P7300HP型片梭織機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為380 r/min，入緯率可達(dá)1 450 m/min，而且片梭織機(jī)的耐用性要比噴氣織機(jī)好。

(2)品種適應(yīng)范圍較廣。就織物的可織性而言，片梭織機(jī)的產(chǎn)品適應(yīng)性明顯優(yōu)于噴氣織機(jī)和劍桿織機(jī)。三種織機(jī)的織造范圍見表1。

表1 三種織機(jī)的織造范圍

片梭織機(jī)可使用包括常見天然纖維、化學(xué)纖維、玻璃纖維、金屬線及混紡紗等不同類型的紗線，適用于生產(chǎn)多色緯織物，細(xì)密、厚密織物以及寬幅或多幅織物。自片梭織機(jī)誕生以來，它一直被廣泛用于生產(chǎn)各種產(chǎn)業(yè)用紡織品，如精細(xì)的濾布、制作氣球的高密高強(qiáng)特種織物、大型包裝聚丙烯裂膜條織物及厚密的涂層織物等。不論是簡單的標(biāo)準(zhǔn)織物，還是服飾產(chǎn)品、工業(yè)用布、土工布、農(nóng)業(yè)用紡織品，或者國防、體育、醫(yī)學(xué)上的特殊產(chǎn)品，片梭織機(jī)都能夠生產(chǎn)。

(3)緯紗張力精確可控。片梭織機(jī)的引緯積極且穩(wěn)定，緯回絲少，織造的面料在穩(wěn)定性、高強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)力方面具有優(yōu)勢。與服飾用紡織品強(qiáng)調(diào)織物的外觀和手感不同，產(chǎn)業(yè)用紡織品的主要要求為織物的強(qiáng)度和均勻性，片梭織機(jī)的這一特性正好滿足了產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)。片梭織機(jī)引緯時(shí)在機(jī)器中間的位置沒有轉(zhuǎn)接，這樣消除了緯紗額外的加速和壓力，這一點(diǎn)在織造建筑防火用和防水土流失用的膜結(jié)構(gòu)織物時(shí)相當(dāng)重要。

片梭織機(jī)的上述三大優(yōu)點(diǎn)是目前其他無梭織機(jī)所不能完全替代的，因此片梭織機(jī)依然具有相當(dāng)?shù)母偁幜?，其發(fā)展前景非常看好。

世界上投入工業(yè)化生產(chǎn)的片梭織機(jī)主要有三類：①瑞士蘇爾壽魯?shù)俟?Sulzer Ruti)的系列片梭織機(jī);②蘇聯(lián)切勃薩雷公司制造的CTB型片梭織機(jī);③美國克勞普頓與瑙爾斯公司(Crompton＆Knowles)的300型與400型片梭織機(jī)［1］。蘇爾壽片梭織機(jī)的技術(shù)水平被公認(rèn)為世界領(lǐng)先，現(xiàn)保有的片梭織機(jī)大多為蘇爾壽織機(jī)。據(jù)推算我國片梭織機(jī)保有量約5 000臺(tái)，國外約8 000臺(tái)(主要集中在印度和巴基斯坦，美國和歐洲有少量應(yīng)用)。片梭是片梭織機(jī)的重要元件之一，現(xiàn)中國生產(chǎn)的片梭占據(jù)全球約70%的市場，中國成為了片梭殼體的最大生產(chǎn)和出口國。按13 000臺(tái)擁有量計(jì)，每臺(tái)片梭織機(jī)按門幅不同梭子配備量不同(15～21只/臺(tái))，按平均17只計(jì)算，國產(chǎn)片梭壽命為半年，全球每年需442 000只片梭，價(jià)格為30～60元/只，按平均40元計(jì)算，產(chǎn)值達(dá)1 768萬元，是一個(gè)不可忽略的紡織配件市場。本文對(duì)我國片梭制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變遷和市場分布進(jìn)行了介紹。

1 片梭殼體及其國產(chǎn)化

片梭織機(jī)利用片梭引緯，片梭對(duì)緯紗呈半握持狀態(tài)，通過改變片梭的鉗夾力大小就可以完成不同品種織物的織造。片梭由梭殼和紗夾兩部分組成，梭殼制動(dòng)面設(shè)計(jì)為平面，以保證片梭飛行和制動(dòng)的穩(wěn)定性。梭殼需進(jìn)行硬化處理，以提高其耐磨及耐敲擊性能［2］。

如圖1和圖2所示，片梭殼體整體為劍鞘狀，梭尾、梭身截面為矩形中空，梭頭為實(shí)心，梭身上開有固定梭夾的銷釘孔。片梭殼體根據(jù)適用片梭織機(jī)型號(hào)的不同主要分為D1型、D2型、D12型三種。在織造過程中，片梭的梭頭、梭尾被反復(fù)撞擊而高速穿引緯紗，因此片梭殼體不僅要求制作精度高，還要求具有較高的表面光潔度、硬度和平衡性［3］。一般要求片梭殼體的表面粗糙度Ra≤0.1，硬度必須達(dá)到HRC53。

圖1 片梭殼體示意圖

圖2 片梭殼體剖面圖

2 片梭殼體生產(chǎn)工藝

瑞士生產(chǎn)的片梭殼體材料為55SiCr，該材料價(jià)格昂貴，不適合我國國情，我國的片梭殼體材料普遍采用20SiMn或20SiMn2MoV。在制作方面，最大的難點(diǎn)在于片梭殼體上安裝紗夾的孔為矩形截面的深盲孔，無法直接切削加工，目前我國主要采用鉆孔和焊接兩種加工方法。

2.1 鉆孔法

鉆孔法以蘇州利德紡織機(jī)件有限公司為代表，其主要工藝步驟如下：

(1)下料鉆孔：根據(jù)片梭殼體的長度、孔深、截面面積定長棒料，一端鉆制盲孔;

(2)端部壓形：棒料實(shí)體端鍛壓成與片梭殼體梭頭接近的扁錐形;

(3)球化退火：在真空下進(jìn)行球化退火處理，去除冷卻應(yīng)力，均化材料組織;

(4)壓扁：鍛扁棒身，使圓孔成橢圓孔;

(5)插芯壓制：孔中插入成型板芯，反復(fù)鍛壓棒身;

(6)淬火處理：拔出棒芯后淬火，以提高表面硬度;

(7)精致外形：根據(jù)成品尺寸精加工外形;

(8)表面處理：進(jìn)行表面碳、氮共滲。

經(jīng)過上述加工后，片梭殼體的表面光潔度和硬度均能達(dá)到要求，其表面硬度達(dá)HRC56～58。

此種方法存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是使用鉆頭鉆制盲孔造成半成品內(nèi)壁不光滑，有明顯鉆紋，很難處理;如圖3所示，盲孔底部呈圓錐體，而片梭制作要求盲孔底部為平面，造成了很大的誤差。

圖3 盲孔底部為圓錐體

二是由鉆頭鉆制的盲孔經(jīng)過插芯壓制成矩形孔，反復(fù)壓制的過程極易造成材料產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致次品率居高不下;且由于材料本身的剛性，內(nèi)孔無法做到與插芯外形完全一致，尤其是矩形角部位的形狀很難控制。

2.2 焊接法

焊接法以江都市嘶馬片梭廠為代表，其主要工藝步驟如下：

(1)下料：采購相應(yīng)的管型鋼材，根據(jù)片梭殼體的長度切割管材;

(2)成型：通過初步鍛造，使圓管成橢圓形，插入成型板芯，反復(fù)鍛壓圓管至矩形管;

(3)焊接：將成型的矩形管一端切削去一部分，插芯，在削去端加材料進(jìn)行堆焊后磨削，形成梭頭(如圖4所示);

(4)淬火處理：通過淬火提高表面硬度;

(5)精致外形：根據(jù)成品尺寸精加工外形;(6)表面處理：插芯壓制。

圖4 焊接梭頭并磨削成型

焊接法避免了鉆孔法造成的內(nèi)壁不光滑、盲孔底部不是平面的缺點(diǎn)，但仍存在壓制過程中報(bào)廢率高、內(nèi)孔形狀難以控制的缺點(diǎn)。另外，由于片梭殼體梭頭為堆焊而成，堆焊部位內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，內(nèi)部及表面會(huì)產(chǎn)生氣泡，而且其強(qiáng)度和剛度不如鉆孔法形成的片梭殼體梭頭。

南京富貴紡織配件廠生產(chǎn)的部分高端片梭殼體也采用了焊接工藝，與江都市嘶馬片梭廠焊接工藝不同的是，其片梭殼體的梭頭和梭身是由兩部分通過氬弧焊工藝焊接而成，如圖5所示。該廠解決了片梭行業(yè)長期未解決的分離式焊接梭頭易脫落的問題，并且焊接部位平整、無氣泡，經(jīng)過測試焊接部位的抗拉強(qiáng)度超過了材料本身，受到了市場的好評(píng)。

圖5 梭頭梭身焊接成型

3 片梭殼體生產(chǎn)新工藝

隨著制造水平的提高和紡織產(chǎn)業(yè)提出的高效節(jié)能要求，片梭殼體的制作工藝也在不斷發(fā)展。片梭的質(zhì)量越小，片梭在飛行時(shí)需要的能量越小。為減輕片梭的質(zhì)量，市場上出現(xiàn)了輕型殼體和碳纖維殼體兩種新型片梭殼體。輕型殼體如圖6所示，與普通的片梭殼體相比，其內(nèi)腔更大，在保證對(duì)紗夾所需夾持力的前提下減輕了殼體的質(zhì)量。而碳纖維殼體是指以碳纖維為材料制成的殼體，其質(zhì)量僅為鋼合金材料制作的殼體質(zhì)量的1/4，且碳纖維的抗拉強(qiáng)度、剛度、抗疲勞性均比鋼合金優(yōu)秀數(shù)倍。以碳纖維為材料的片梭殼體雖然價(jià)格高昂，仍然受到了市場的歡迎。

圖6 輕型片梭殼體

新工藝制造的片梭使得片梭織機(jī)的速度進(jìn)一步提高。片梭質(zhì)量越輕，其投梭機(jī)構(gòu)的負(fù)荷越小，動(dòng)力消耗越少，相比噴氣織機(jī)和劍桿織機(jī)，片梭織機(jī)的能耗明顯低于前兩者。而且新工藝生產(chǎn)的片梭飛行輕快、降速小，配以凸輪打緯，筘座靜止時(shí)間較長，更加適宜于寬幅引緯，因此，更適合生產(chǎn)寬幅的農(nóng)業(yè)用和土工用紡織品等。

4 國產(chǎn)片梭存在的問題及發(fā)展方向

4.1 國內(nèi)廠家與市場分布

我國于1990年開始仿制片梭殼體，經(jīng)過20余年的發(fā)展，國內(nèi)片梭殼體生產(chǎn)廠家已有十多家，其中有一半分布在江蘇省的蘇州相城區(qū)和揚(yáng)州嘶馬鎮(zhèn)。目前我國片梭殼體生產(chǎn)廠以南京富貴紡織配件廠、蘇州利德紡織機(jī)件有限公司、江都市嘶馬片梭廠呈三足鼎立狀態(tài)。其中南京富貴主要供高端片梭殼體市場，蘇州利德主要供國外市場，江都市嘶馬主要供國內(nèi)市場。在價(jià)格方面，國產(chǎn)片梭殼體的價(jià)格遠(yuǎn)低于瑞士生產(chǎn)的片梭殼體，并且有價(jià)格倒掛的現(xiàn)象，即出口的價(jià)格要低于國內(nèi)價(jià)格。

4.2 片梭國產(chǎn)化過程中存在的問題

雖然國產(chǎn)片梭占據(jù)全球市場七成以上的份額，但我國的片梭殼體產(chǎn)業(yè)仍存在一些問題。

(1)產(chǎn)品質(zhì)量與國外差距大。目前國產(chǎn)片梭殼體的使用壽命大約為200萬次，而瑞士產(chǎn)片梭殼體的使用壽命達(dá)到了1 000萬次以上。在使用周期上，國產(chǎn)片梭大概半年需要更換一次［4］，而瑞士進(jìn)口片梭的保質(zhì)期為2年。質(zhì)量的差異自然造成了價(jià)格的差異，國產(chǎn)片梭的價(jià)格僅為瑞士產(chǎn)片梭價(jià)格的1/10～1/5［5］。產(chǎn)生如此巨大差異的原因除了制作片梭殼體的材料不同，還與制作工藝有著密切的關(guān)系。國內(nèi)片梭行業(yè)依然沒有開發(fā)出完善的片梭殼體內(nèi)腔成型工藝，殼體內(nèi)腔光潔度差、形狀不規(guī)范、尺寸不準(zhǔn)確。

(2)競爭無序，無產(chǎn)權(quán)意識(shí)，輕管理、重銷售。輕管理、重銷售造成了我國片梭產(chǎn)業(yè)的無序競爭。片梭生產(chǎn)行業(yè)大多為家族型企業(yè)，企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，任人唯親、一言堂現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，阻礙了企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。缺少必要的約束機(jī)制和激勵(lì)措施，平衡不了企業(yè)與員工的利益關(guān)系，造成員工普遍歸屬感不強(qiáng)，跳槽、單干、技術(shù)泄露現(xiàn)象常見。另外，企業(yè)缺少產(chǎn)權(quán)意識(shí)和品牌意識(shí)，不少企業(yè)甚至沒有自己品牌的商標(biāo)圖案，因未及時(shí)申請專利，技術(shù)被盜用后無任何辦法。以蘇州利德為例，在蘇州利德研發(fā)出鉆孔式片梭殼體制作方法并獲得可觀效益后，由于企業(yè)缺乏必要的約束機(jī)制和激勵(lì)措施，不少員工跳槽開辦類似企業(yè)，對(duì)利德產(chǎn)生了不小的沖擊［6］。產(chǎn)品同質(zhì)化的后果就是價(jià)格戰(zhàn)，從而導(dǎo)致企業(yè)無法拿出精力進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)，造成了整個(gè)行業(yè)的惡性循環(huán)。因此，我國片梭行業(yè)亟需科學(xué)、規(guī)范的管理。

(3)缺少基礎(chǔ)研究，新品研發(fā)能力弱。我國片梭行業(yè)的研發(fā)大多集中在工藝的改進(jìn)，而忽略了基礎(chǔ)研究工作。比如片梭各項(xiàng)指標(biāo)制定的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，片梭各部分結(jié)構(gòu)的功能和優(yōu)化等，造成片梭殼體制作的話語權(quán)永遠(yuǎn)掌握在國外廠家手中，國內(nèi)也很少推出具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)或者超出瑞士原產(chǎn)片梭殼體性能的產(chǎn)品。

［1］徐浩貽.片梭織機(jī)的技術(shù)進(jìn)步［J］.北京紡織，2003(4)：43-46.

［2］張萬國.片梭織機(jī)的技術(shù)進(jìn)步［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2008(8)：64-66.

［3］陳淑香.片梭的技術(shù)規(guī)范［J］.紡織器材，1992(6)：61.

［4］段玉會(huì)，錢素霞.進(jìn)口片梭織機(jī)配件國產(chǎn)化的體會(huì)［J］.河南紡織科技，2001(1)：18-19.

［5］居毅.片梭疲勞壽命的研究［J］.紡織器材，1994(1)：11-14.

［6］王文艷.利德：片梭行業(yè)內(nèi)的“單打冠軍”［J］.蘇南科技開發(fā)，2006(8)：58-59.