制粒环模磨损失效分析及45钢抗苜蓿草粉的磨料磨损试验研究

摘要

材料的磨损是机械产品中常见的失效形式，每年给社会带来巨大的经济损失。我国采用加工配合饲料的环模制粒机生产苜蓿草颗粒，作为苜蓿饲草产品加工利用的主要方式，已解决了苜蓿产业化生产中贮藏、运输及饲喂的问题。但是，由于苜蓿的物理机械性能与普通饲料不同，因此在用加工配合饲料的颗粒机加工苜蓿草颗粒的生产实践中，颗粒机环模的磨损非常严重，即环模抗苜蓿草粉的耐磨性较低，其产量只有生产配合饲料产量的四分之一左右，这便增加了苜蓿草颗粒产品的生产成本。环模制粒机的环模选材多以优质合金钢为原材料，其成本昂贵，这无形中也增加了饲料企业产品的生产成本。以价格低廉的优质碳素结构钢45＃钢作为制造环模的代表材料，并把45＃钢作为抗苜蓿草粉磨损性能比较的参照材料，为以后的抗苜蓿金属材料的磨损做基础工作。因此，分析研究颗粒机环模磨损失效的原因，以及苜蓿草粉对金属材料的磨损性能的影响，对提高颗粒机环模的使用寿命有现实意义。 本课题的主要工作有以下几方面，①分析环模失效形式，从宏观上观测实际环模失效机理，从磨损形貌上进一步分析其失效原因；②对45＃钢毛坯件进行化验，确定其毛坯件本身无缺陷：③以选定的热处理方案进行淬火处理，首先将四组试件统一做组织均一化的预热处理，使其晶粒细化，组织结构统一，其次将四组试件按预定方案做常规淬火热处理和亚温淬火热处理，再低温回火，并测得各试件硬度值；④对试件做冲击试验，求得其平均韧度值；⑤进行磨料磨损失重试验，主要从质量损失上观察耐磨性优劣情况，用电子扫描显微镜观察磨损面的宏观磨损状况，判断磨损机理，再运用金相显微镜从金相组织方面分析解释耐磨性的原因，进一步验证试验结果。最后得到试验结论，结论如下： (1)由于磨损使得环模产生孔径增大、进料倒角被磨损、模孔内壁凹凸不平、壁厚减小，强度降低4种结构失效现象，导致了颗粒形成的受力关系的变化而最终导致环模失效； (2)环模表面在塑性变形和显微切削两种磨损机制作用下产生表面的材料流失，造成环模的磨损失效。 (3)淬火后的45＃钢抗苜蓿草粉的耐磨性要优于未经淬火热处理的试件，耐磨性最好的是亚温淬火的试件； (4)苜蓿草粉磨粒对未经热处理的45＃钢金属材料表面的磨损为硬、软磨粒共同作用的结果，在硬磨料磨损条件下以显微切削为主要磨损机制，在软磨粒磨损条件下以多次塑性变形和低周期疲劳为主要磨损机制，经过热处理之后的试件的磨粒磨损仍然以显微切削机制为主导，塑性疲劳磨损不明显； (5)在苜蓿草粉磨料对45＃钢的磨粒磨损实验中，单一的提高硬度不是提高耐磨性的有效途径，硬度、塑性、韧度的合理配合能提高45＃钢的抗苜蓿草粉磨粒磨损能力。

目录

文摘

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声明

引言

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2相关研究进展

1.3本课题研究目的、内容和试验方法

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容及方法

第2章颗粒机环模失效分析

2.1颗粒机的发展简介

2.1.1国外环模颗粒机的研究现状

2.1.2国内环模颗粒机的发展

2.1.3 MUZL420型牧羊——UMT颗粒机

2.2颗粒机环模失效简介

2.2.1制粒过程基本原理

2.2.2环模失效的宏观形貌分析

2.2.3环模失效的微观形貌分析

2.3本章小结

第3章磨损理论简介

3.1摩擦磨损理论研究的发展

3.2磨损的分类

3.2.1粘着磨损

3.2.2磨粒磨损

3.2.3疲劳磨损

3.2.4腐蚀磨损

3.2.5冲蚀磨损与微动磨损

3.3磨损过程

3.3.1.磨损过程划分

3.3.2.磨损过程曲线

3.4 软磨料磨损研究简介

3.4.1软、硬磨料磨损分类

3.4.2软磨料磨损的相关理论解释

3.4.3软磨料磨损研究分析

3.4.4软磨料磨损过程的模型

3.4.5软磨料磨损研究意义

第4章磨料磨损试验

4.1试验可行性论证

4.1.1环模工作原理与试验原理方面

4.1.2试验试样与环模实际磨损的SEM形貌

4.2试件热处理

4.3试件冲击试验

4.3.1试验目的

4.3.2试验设备和仪器

4.3.3基本原理

4.3.4冲击韧度表示

4.3.5冲击试件

4.3.6示波冲击试验机及其原理

4.3.7试验数据

4.3.8试验结果分析

4.4苜蓿草粉与45#钢的软磨料磨损试验

4.4.1试样制备

4.4.2磨料制备

4.4.3试验方法与设计

4.4.4磨损失重试验结果与分析

4.4.5金相组织结果与分析

4.4.6磨损形貌结果与分析

4.4.7初探软磨料磨损机理

4.5本章小结

第5章研究工作总结

5.1研究结论

5.2后期展望

致谢

参考文献

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