1、失效形式
實踐中，環(huán)模、壓輥的主要失效形式可總結(jié)為以下幾種：
(1)環(huán)模工作一段時間后，模孔內(nèi)壁磨損，孔徑變大，生產(chǎn)出來的顆粒直徑增大，超過規(guī)定的直徑要求，環(huán)模失效；
(2)環(huán)模工作一段時間后，環(huán)模內(nèi)壁磨損，環(huán)模內(nèi)表面凹凸不平，阻礙物料的流動，出料量減少，直至停止使用；
(3)環(huán)模孔的進料斜面被磨掉，物料不易進入模孔，擠壓力減少，逐漸模孔堵塞，導(dǎo)致環(huán)模失效；
(4)壓輥工作一段時間之后，壓輥表面的齒形磨損，導(dǎo)致摩擦力減小、模輥間隙變大，直至停止使用。
圖2. 30和圖2.31為環(huán)模、壓輥發(fā)生劇烈磨損的照片。
2、磨損機理分析為進行環(huán)模、壓輥的磨損機理分析，分別對飼料制粒機與生物質(zhì)制粒機進行生產(chǎn)試驗。生產(chǎn)試驗條件如下：
(1)飼料環(huán)模制粒機生產(chǎn)試驗。環(huán)模材料為X46Cr13，熱處理工藝為1050℃淬火和200℃兩次回火。環(huán)模安裝在某公司某型號環(huán)模制粒機上進行飼料生產(chǎn)試驗，制粒機電機功率為75kW×2，環(huán)模轉(zhuǎn)速為265r/min，生產(chǎn)率為17t/h。原料主要成分為玉米、小麥、稻谷和棉粕等，容重為615kg/m3。飼料成品顆粒直徑為3mm，密度為1430kg/m3，成型率為99.2%，在正常生產(chǎn)狀態(tài)下工作500h后將環(huán)模卸下進行磨損機理分析。
(2)生物質(zhì)環(huán)模制粒機生產(chǎn)試驗。試驗設(shè)備采用某公司開發(fā)的9EYK1800型生物質(zhì)燃料固化成型機，該機環(huán)模臥式放置，采用組合式結(jié)構(gòu)（環(huán)模由45個模具單元組合而成），現(xiàn)已廣泛用于秸稈成型燃料的生產(chǎn)。主要技術(shù)參數(shù)為：主機功率45kW，生產(chǎn)率1.3～1.8t／h，燃料成型率95%以上，產(chǎn)品密度0.8～1.2g/cm3，適用于小麥秸稈、水稻秸稈等生物質(zhì)原料成型。試驗原料為姜堰市周邊2012年秋季收獲后的水稻秸稈，經(jīng)曬干后切斷為碎粒狀，粒度在5～15mm范圍內(nèi)，含水率為15%～20%。秸稈碎料直接壓制成型，不添加其他成分。
試驗結(jié)束后，分別在環(huán)模孔側(cè)壁取樣進行掃描電鏡分析，掃描電鏡圖像如圖2. 32所示。
從圖2. 32可看出，無論是飼料制粒機環(huán)模，還是生物質(zhì)制粒機環(huán)模，模孔表面均具有明顯的犁溝和變形脊，同時伴有少量點狀剝落坑和交叉疲勞裂紋。原因分析如下：
成型過程中，物料在模孔中主要受兩個方向的作用力：平行于模腔的切向力和垂直于模具表面的法向力。物料在擠壓成型過程中會形成較多堅硬細小的“不可壓縮團，這些“不可壓縮團”在法向力作用下被壓人金屬表面，同時切向力推動磨粒運動，對金屬表面進行切削中明顯的溝槽切痕。較軟的物料則在循環(huán)載荷下與模具表面突出部位或犁溝產(chǎn)生周期性的接觸，雖然每次循環(huán)應(yīng)力中的最大應(yīng)力遠小于材料的屈服極限，但是循環(huán)應(yīng)力的每次應(yīng)力循環(huán)都對環(huán)模造成輕微損傷；隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，當(dāng)損傷積累到一定程度時，在環(huán)模表面或者內(nèi)部出現(xiàn)裂紋擴展直至斷裂。環(huán)模在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，首先在表層產(chǎn)生初始疲勞裂痕，然后在滾動接觸過程中裂紋擴展，最后使環(huán)模表層金屬呈小片狀剝落下來，在外表面形成一個個小坑，出現(xiàn)疲勞點蝕。
因此，環(huán)模制粒機環(huán)模的磨損是切削損傷機制的硬磨料磨損和疲勞損傷機制的軟磨料磨損綜合作用的結(jié)果。
同時，根據(jù)工作原理分析可知，環(huán)模、壓輥的磨損是環(huán)模表面、壓輥表面與環(huán)模壓輥表面之間的粉體在壓力作用下相互作用而導(dǎo)致的，是典型的三體磨損、軟磨損。目前，針對三體磨損的研究大都集中于硬磨損方面，且表面間多呈現(xiàn)滑動摩擦；而環(huán)模制粒機工作過程中，飼料粉體、生物質(zhì)粉體與環(huán)模、壓輥金屬材料在工作過程中相互之間既存在滑動摩擦，又存在滾動摩擦，摩擦磨損機理非常復(fù)雜。對環(huán)模制粒過程中三體（環(huán)模、壓輥、粉體）軟磨損機理的進一步深入研究是正確設(shè)計環(huán)模、壓輥表面，提升環(huán)模、壓輥使用壽命的關(guān)鍵。
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