【摘要】：飼料顆粒機(jī)環(huán)模是飼料顆粒機(jī)上的核心部件,是一種周身遍布細(xì)孔的環(huán)形易損耗部件。飼料顆粒在制粒過(guò)程中,環(huán)模隨著磨損造成的�？卓讖阶兇�,所生產(chǎn)的飼料顆粒的成型率也隨之下降,當(dāng)成型率下降至75%時(shí),就意味著環(huán)模失效,需要更換。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)環(huán)模的需求越來(lái)越大,每年環(huán)模消耗鋼材幾百萬(wàn)噸。我國(guó)制造環(huán)模用材料一般選用牌號(hào)為4Cr13的馬氏體不銹鋼,使用壽命一般為600-800工時(shí),壽命短且低于國(guó)外進(jìn)口環(huán)模1000工時(shí)的使用壽命。而更換和維修也需要耗費(fèi)大量人力成本和時(shí)間成本,這些都大大提高了飼料顆粒的生產(chǎn)成本,同時(shí)也對(duì)我國(guó)能源造成一種極大的浪費(fèi)。所以提高我國(guó)環(huán)模的使用壽命有著重要的工程應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義。本文從開發(fā)新環(huán)模材料的角度出發(fā),嘗試選用市面常用熱作模具鋼H13和3Cr2W8V兩種材料替換4Cr13馬氏體不銹鋼基體以及通過(guò)在4Cr13不銹鋼表面作熱噴涂強(qiáng)化工藝兩種方式來(lái)提高環(huán)模的使用壽命,進(jìn)而達(dá)到降低飼料顆粒生產(chǎn)成本、減少國(guó)家資源浪費(fèi)的目的。本文的工作有以下幾方面:(1)取樣國(guó)內(nèi)某飼料顆粒廠報(bào)廢環(huán)模材料4Cr13馬氏體不銹鋼,通過(guò)觀察分析其失效結(jié)構(gòu)、組織及表面磨損形貌,對(duì)環(huán)模進(jìn)行失效分析。(2)根據(jù)環(huán)模的失效機(jī)制,設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)模擬環(huán)模磨損工況。(3)嘗試用市面常用的熱作模具鋼H13鋼和3Cr2W8V鋼以及用熱噴涂工藝對(duì)4Cr13表面噴涂WC涂層和CrC涂層四種方式替代4Cr13不銹鋼材料作為環(huán)模材料。(4)利用試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)以上四種材料做模擬環(huán)模磨損試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)等。(5)全面分析數(shù)據(jù),驗(yàn)證以上四種材料替代4Cr13做環(huán)模材料的可行性。研究結(jié)果表明:(1)環(huán)模材料本身選材很重要,其中的非金屬氧化夾雜和大量存在的碳化物顆粒會(huì)影響環(huán)模的力學(xué)性能,導(dǎo)致環(huán)模的強(qiáng)度下降。(2)環(huán)模磨損最嚴(yán)重的地方是環(huán)模模孔進(jìn)料口處,其主要失效機(jī)制是磨損形成的犁溝、磨損和疲勞交互作用造成的碳化物剝落以及疲勞和腐蝕交互作用造成的腐蝕剝落坑。(3)建立了一套通過(guò)試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)模材料的試驗(yàn)平臺(tái)。(4)通過(guò)用市場(chǎng)上常用的熱作模具鋼H13鋼和3Cr2W8V鋼與4Cr13不銹鋼做力學(xué)性能比較發(fā)現(xiàn),3Cr2W8V鋼的韌性最好,H13鋼次之,4Cr13不銹鋼最差。(5)五種材料耐磨性能從低到高排序?yàn)?3Cr2W8V鋼、H13鋼、4Cr13不銹鋼、CrC涂層、WC涂層。(6)從腐蝕形貌來(lái)看,4Cr13不銹鋼要優(yōu)于3Cr2W8V鋼和H13鋼,WC涂層和CrC涂層基本看不到腐蝕跡象。(7)對(duì)4Cr13生產(chǎn)的環(huán)模工作面表面熱噴涂WC涂層能夠提高其耐磨和耐腐蝕性能,試驗(yàn)條件下其耐磨性能甚至可以達(dá)到原來(lái)的15倍。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S817.1
【圖文】：

形顆粒[2] [3]，飼料顆粒機(jī)及其工作原理如圖1-1所示。圖 1-1 飼料顆粒機(jī)及其工作原理示意圖(a) 飼料顆粒機(jī)示意圖；(b) 飼料顆粒機(jī)工作原理圖Fig.1-1 Schematic diagram of Feed Grinder and its working principle(a) Sketch map of Feed Grinder；(b) Working principle diagram of Feed Grinder1.1.2 飼料顆粒機(jī)環(huán)模飼料顆粒機(jī)環(huán)模為一周身遍布小孔的環(huán)形部件，正常工作時(shí)環(huán)模與壓輥不接觸，環(huán)模與壓輥的裝配間隙約為 0.3 毫米。在使用過(guò)程中，環(huán)模需要長(zhǎng)期承受來(lái)自壓輥的正壓力和與飼料之間由于滑移而產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，使環(huán)模受到彎曲應(yīng)力和接觸壓應(yīng)力[4]。多項(xiàng)研究表明環(huán)模的主要失效機(jī)制為磨損失效以及疲勞破壞，因而要求環(huán)模成品表面既要硬度高，又要有一定的結(jié)構(gòu)韌性。同時(shí)，由于飼料顆粒需要在高溫及潮濕環(huán)境中擠壓成型，加之飼料本身的成分特點(diǎn)性質(zhì)，故環(huán)模材料的工況對(duì)環(huán)模有一定的腐蝕作用，所以又要求環(huán)(a) (b)

要提高制粒機(jī)環(huán)模的使用壽命，環(huán)模的選材是關(guān)鍵因素，飼料顆粒機(jī)環(huán)模及其�？捉Y(jié)構(gòu)如圖1-2 所示。圖 1-2 飼料顆粒機(jī)環(huán)模及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(a) 飼料顆粒機(jī)環(huán)模示意圖；(b) 飼料顆粒機(jī)環(huán)模�？捉Y(jié)構(gòu)Fig.1-2 Schematic diagram of the Feed Grinder ring and its hole structure(a) Schematic diagram of the Feed Grinder ring；(b) Hole structure of the Feed Grinder ring1.2 摩擦磨損理論目前在國(guó)際上，關(guān)于摩擦磨損的理論分類還沒有統(tǒng)一或者普遍認(rèn)可的分法，但其中有幾種比較客觀的觀點(diǎn)：磨損可化分為三大類：依據(jù)磨損的環(huán)境及磨損所處的介質(zhì)的不同可分為：干磨損、濕磨損和流體磨損；依據(jù)摩擦副材料屬性的不同可分為：金屬—金屬磨損、金屬—磨料磨損和金屬—流體磨損；依據(jù)磨損機(jī)理性質(zhì)的不同可分為：沖擊磨損、粘著磨損、疲勞磨損、滑動(dòng)磨損[5]。在實(shí)際磨損中，通常是一種或多種磨損形式并存，有時(shí)是當(dāng)一種磨損形式發(fā)生后，誘發(fā)了另外一種或另外幾種磨損形式[6]。本文研究的磨損形式主要發(fā)生在金屬材料上，金屬材料的磨損形式主要可以分為為：磨粒磨損形式、疲勞磨損形式、腐蝕磨損形式、沖蝕磨損形式等[7]。1.2.1 磨粒磨損(a) (b)

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本文編號(hào)：2718996