| 引言
隨著內(nèi)蒙古地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展，需要大量的玉米及農(nóng)作物秸稈作為禽畜等動(dòng)物的飼料，因此飼草料加工的粉碎機(jī)械得到廣泛應(yīng)用。粉碎機(jī)對(duì)物料的粉碎作用是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的幾毫米厚的矩形斷面錘片不停地錘擊物料實(shí)現(xiàn)的。錘片在工作的過(guò)程中與纖維堅(jiān)韌的物料產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，工作一段時(shí)間后頭部因磨損而變成圓形，影響粉碎過(guò)程中的粉碎效果，增加粉碎的次數(shù)和電力消耗。錘片作為粉碎機(jī)的關(guān)鍵部件，直接影響飼草料加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此，有效提高錘片的耐磨性和粉碎機(jī)的工作效率是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究領(lǐng)域一直關(guān)注的問(wèn)題。
1、錘片的磨損形式
飼養(yǎng)奶牛的主要飼料玉米常用粉碎機(jī)進(jìn)行加工。在粉碎機(jī)的工作過(guò)程中，錘片的高速?zèng)_擊使物料與錘片的棱角、篩片和齒板發(fā)生劇烈搓擦，進(jìn)而形成對(duì)物料的粉碎。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，錘片在物料中攪動(dòng)，好象若干把切刀將物料擊碎，而棱角的打擊應(yīng)力大于錘面。試驗(yàn)證明，薄錘片有利于物料粉碎過(guò)程的進(jìn)行。錘片過(guò)厚，則效率不高；錘片過(guò)薄，則剛度差且易磨損。在我國(guó)，一般采用3 ~5 mm的矩形錘片。同樣，當(dāng)錘片工作很短一段時(shí)間后，刃部開(kāi)始磨損變鈍，側(cè)刃被磨圓，形成切向圓角的同時(shí)，錘面中間部分突起，形成斷面圓角，如圖l(b)所示。棱角被磨圓后，不但棱角的擊碎效果減弱，而且由于錘面變成圓弧形后，產(chǎn)生偏心沖擊，使物料接觸錘面時(shí)的正面“錘擊”逐漸演變?yōu)榍邢?ldquo;滑擦”，剪切作用減弱，增加了物料粉碎的次數(shù)，加工效率明顯降低。
2、現(xiàn)有錘片的材料及熱處理工藝
2.1碳素結(jié)構(gòu)鋼 采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235等）制造，錘片在工作過(guò)程中磨損消耗量較大。存在主要技術(shù)問(wèn)題：錘片材料采用普通低碳鋼，一般不進(jìn)行強(qiáng)化處理，導(dǎo)致作業(yè)過(guò)程中刃部很快磨損。粉碎效果明顯降低。
2.2 65Mn鋼 使用65Mn鋼淬火處理，錘片整體耐磨性優(yōu)于普通低碳鋼，但仍存在以下主要技術(shù)問(wèn)題：一是錘片整體的耐磨性雖然增加了，但棱角一旦磨損后側(cè)刃仍然不復(fù)存在，加工效果和效率隨之降低，設(shè)備功率負(fù)荷加大；二是錘片為65Mn鋼淬火處理，而錘片軸為45鋼調(diào)質(zhì)處理，由于錘片硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軸的硬度，工作過(guò)程中易造成軸部嚴(yán)重磨損而報(bào)廢。
2.3易磨損部位噴焊或堆焊 在基體材料為65Mn或45鋼錘片的磨損部位噴焊材料Ni基自熔性合金粉末，或高頻堆焊Cr - Mo合金粉末等，經(jīng)局部表面噴焊或堆焊強(qiáng)化錘片的耐磨壽命明顯高于原65Mn鋼錘片。
2.4錘片滲化處理 對(duì)基體材料為65Mn的錘片進(jìn)行固體滲硼、硼氮共滲或硼鉻稀土共滲處理，從而提高錘片的整體耐磨性。
2.5鑄造 采用鑄造的方法把耐磨白口鑄鐵與鋼絲復(fù)合制造高耐磨的錘片材料。因此，根據(jù)錘片實(shí)際工作形式及磨損狀況的分析可知，提高粉碎機(jī)的加工效率和飼草加工質(zhì)量最重要的措施之一就是要設(shè)法提高錘片的鋒利程度。提高錘片的鋒利度的措施是：通過(guò)對(duì)錘片進(jìn)行表面固體滲碳、淬火和回火處理，使錘片中兩側(cè)面（刃面）與錘面間部分存在明顯的硬度差。錘片高硬度的刃面磨損量小于側(cè)刃中間部分（錘面）的磨損量(如圖l(c)所示），使錘片在整個(gè)工作過(guò)程中一直處于自磨刃狀態(tài)。
3、材料與方法
3.1自磨刃強(qiáng)化處理 以粉碎機(jī)錘片為試驗(yàn)對(duì)象，以體現(xiàn)自磨刃效果為主要目的，并考慮降低試驗(yàn)成本，選取市場(chǎng)上錘片制作常用材料Q235鋼（成分如表l所示）作為試驗(yàn)錘片的材料。對(duì)Q235鋼粉碎機(jī)錘片工作面的兩側(cè)面（刃面）進(jìn)行局部固體滲碳，對(duì)其他部位采用刷鍍銅的辦法防止?jié)B碳，如圖2所示。滲碳劑選用洛陽(yáng)龍門滲碳劑廠生產(chǎn)的含碳量為85%（碳酸鈉10%、碳酸鋇5%）的固體滲碳劑。滲碳溫度選擇在92，滲碳時(shí)間為3h。滲碳后采用一次淬火法，淬火溫度780。淬火后立即進(jìn)行回火處理，回火溫度160，回火時(shí)間th。淬火后表面深層至心部的硬度變化曲線如圖3所示。
錘片經(jīng)過(guò)滲碳、淬火、低溫回火處理后，兩側(cè)面如圖2中A面組織為高碳回火馬氏體組織，兩側(cè)刃之間（圖2中B面）組織為低碳馬氏體組織。
3.2磨損試驗(yàn) 取不經(jīng)過(guò)熱處理的Q235錘片試樣和經(jīng)過(guò)固體滲碳、淬火和回火熱處理后的自磨刃錘片試樣，同時(shí)安裝在粉碎機(jī)上進(jìn)行粉碎磨損試驗(yàn)，測(cè)定并對(duì)比兩種錘片在相同的磨損條件下的磨損情況。
3.3磨損試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
4、結(jié)論
1)經(jīng)過(guò)熱處理的自磨刃錘片的硬度符合錘片的使用要求。
2)通過(guò)磨損試驗(yàn)說(shuō)明，切向圓角的形成是不可避免的，同時(shí)驗(yàn)證了錘片高硬度的刃面磨損量小于側(cè)刃中間部分的磨損量，較長(zhǎng)時(shí)間避免了斷面圓角的形成，使錘片粉碎玉米時(shí)的正面錘擊面增大，較大程度地避免了偏心沖擊，減少了粉碎物料的次數(shù)，加工效率明顯提高。但是對(duì)于自磨刃錘片最佳的硬度分布和最佳的滲層是多少本次試驗(yàn)沒(méi)有考察，有待今后的試驗(yàn)進(jìn)一步探尋。 |
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