一种环模秸秆成型机环模衬套及其制造方法

摘要

本发明涉及环模秸秆成型机，特指一种环模秸秆成型机环模衬套及其制造方法，环模沿径向方向开设有环模通孔，衬套安装在环模通孔内形成环模孔，可根据需要更换不同压缩率、压缩比及锥角的衬套；所述衬套基体采用45号钢制成，热处理方式为淬火后进行回火，回火温度在600-650℃之间，使回火后的基体洛氏硬度在HRC40-50；对衬套内壁表面抛光使表面粗糙度低于Ra3.2，再进行涂层处理，涂层类型选择TiCN，涂层的厚度为2-4μm之间；涂层平滑光亮、无气孔裂纹，强化涂层硬度可达HRC80-85之间。本发明将大大降低环模秸秆成型机的维修成本，环模使用寿命长，耗能小，效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及环模秸秆成型机，特指一种环模秸秆成型机环模衬套及其制造方法，特别是关于一种使用寿命长，可根据不同需求进行便捷更换的环模衬套的设计与制造方法。

背景技术

农作物秸秆是一项宝贵的资源，我国是农业大国，秸秆资源丰富，列世界之首；但这些农作物秸秆并没得到充分利用，大量焚烧已成为一个重大的社会问题，浪费资源，污染环境，秸秆的固化成型是解决该问题的好办法。

环模秸秆成型机具有生产率高、能耗较低等优点，已逐渐成为当前秸秆固化成型的主流设备；但生物质秸秆内有较高的Si以及Ca、K等金属，秸秆收集过程中还会夹带许多泥沙，在秸秆压缩成型过程中，由于环模处在较高温度和挤压力下工作，环模孔内壁与物料始终处于磨擦状态，因此导致环模的磨损非常严重；当环模磨损到一定程度时，原料就无法成型；因此，环模的磨损决定了生物质成型机的使用寿命，目前，国外生物质成型燃料在生产800-1000t时就需要对环模进行修复，国内则只能生产150-300t就需对环模进行修复，由于环模在成型时所受的摩擦力很大，而目前采用的环模加工方式无法满足高摩擦力的环境，造成环模过快磨损；另一方面，目前环模采用的环模块拼组而成，其制造工艺较为粗糙，稳定性差造成环模的快速磨损，增加了生产成本，这已成为进行一步制约环模秸秆成型机大规模推广使用的主要因素。

中国专利201210339933.4公开了一种秸秆成型机环模衬套，衬套和环模孔通过燕尾槽间隙配合连接，使得衬套一旦损坏可轻松更换具有拆装方便，堵塞时便于清理，提高环模使用寿命；但还存在以下不足之处：第一，衬套贯通于环模孔从实际应用角度并无必要，因为环模孔仅仅在预压腔和成型腔磨损严重，而在保型腔磨损很小，如此设计只会进一步增加生产成本，秸秆综合利用是一项环保产业，在农村应用广泛，利润并不高，因此需要从各个源头做到减小成本，才能真正推广；第二，衬套为等径孔即等压缩率和压缩比，等径环模孔虽更有利于加工，但秸秆压缩成型工况较为复杂，经过长时间的生产应用发现，不同成型参数与原料类型所需的环模孔工艺参数也不尽相同，因此等径环模孔生产适应性较差，生产出的成型压块密度较低，品质较差；第三，无详细介绍衬套的设计与制造工艺，而只有在确定环模参数的提前下才可进行设计，同时还需要经济实用的制造工艺技术，才能确保其在工业上大规模应用。

因此，研究新环模衬套设计方法和制造工艺以制造耐磨更强的环模成为急需解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种工作效率高、使用寿命长的环模秸秆成型机环模衬套及其制造方法，环模沿径向开设有设置阶梯的环模通孔，阶梯将环模通孔分为上部分和下部分，通孔与衬套配合形成完整的环模孔；环模为整体铸造制成，衬套进行表面涂层处理。

本发明采用技术方案如下:

本发明提供了一种环模秸秆成型机环模衬套，所述环模采用整体铸造的方式成型，沿环模径向方向开设环模通孔，各环模孔形状相同；衬套外边设置有环套，衬套外表面形状与环模通孔上部分内表面形状相同；将衬套与环模通孔安装配合形成环模孔；根据不同的成型条件，可根据需要更换不同压缩率、压缩比及锥角的衬套，确保始终保持最佳的成型工艺条件。

所述环模开设有阶梯的环模通孔个数为30-60个，进一步地，孔个数为30、45和60个。

所述衬套外边设置有弧形环套，将所有的衬套与环模通孔安装后，所有环套拼凑一起应恰好嵌满环模内侧。

所述衬套入口处为大直径端，经过锥斜面过渡到小直径端；衬套的外部形状与环模通孔上部分相同，将衬套安装在环模通孔上部分区域内并与通孔上部分形状配合。

所述衬套的形状具体是小端直径大小为28mm、30mm、32mm，压缩率即衬套大端直径与小端直径比为1.1～1.3，衬套锥角度大小为5.5°～6°，压缩比即环模孔整长与衬套小端直径比为3～9，衬套大端长度与衬套锥斜面高度与衬套小端长度之比依次为3:1:1；根据生产不同的秸秆可选取不同类型的衬套。

所述不同类型的衬套外部形状都应相同便于与环模通孔配合，增强成型机的实用性与通用性。

所述衬套与环模通孔上部分区域安装方式为将衬套小直径端沿着环模通孔插入，当衬套小端与环模通孔阶梯接触时即安装完毕，此时环套也应恰好与环模内侧相接触；配合方式为间隙配合，如此配合便于拆卸与安装。

衬套与环模通孔下部分无缝平滑过度配合形成完整环模孔，所述环模孔由预压腔、成型腔和保型腔三部分组成。

所述环模孔预压腔长度与衬套大端长度相等，成型腔长度与衬套锥斜面高度相等，保型腔长度为衬套小端长度加上环模通孔阶梯下端长度之和。

本发明还提供了一种用于衬套和环模的制造工艺，其中，衬套基体采用45号钢铸造制成，所述衬套内壁表面进行涂层处理；环模采用45号钢整体铸造制成；衬套基体热处理方式为淬火后进行回火，回火温度在600-650℃之间，回火后的基体洛氏硬度在HRC40-50之间。

热处理后的衬套在涂层处理前进行内壁表面抛光处理，使表面粗糙度低于Ra3.2。

涂层类型选择TiCN，涂层的厚度为2-4μm之间，涂层硬度可达HRC80-85之间。

本发明与现有技术相比，突破现有技术环模设计思维模式，采用全新设计结构和硬化处理方式；本发明的应用，彻底解决了环模秸秆成型机的磨损问题，大大提高环模的耐磨性，从而提高环模秸秆成型机的使用寿命；且鉴于秸秆压缩成型工况较为复杂，可根据不同的生产因素更换不同工艺尺寸的衬套，确保成型机成型始终处于较优的工艺参数条件下工作。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2为图1的剖面图；

附图3为图2的局部图；

附图4为图1中衬套剖面图；

主要符号说明如下：1、环模 2、衬套 3、环模孔 4、通孔上部分 5、通孔下部分 6、环套 7、预压腔 8、成型腔 9、保型腔 10、环模通孔 11、阶梯。

具体实施方式

衬套外边设置有环套，衬套外表面形状应与环模通孔上部分内表面形状相同，将衬套与环模通孔安装配合形成环模孔，确保环模孔具有较优的耐磨性，降低生产成本；对不同的成型条件，可根据需要更换不同压缩率、压缩比及锥角的衬套，确保成型机始终处于最佳的成型工艺参数下工作。

如图1、2、3和4所示，本发明为一种用于环模秸秆成型机上的环模衬套2，环模1采用整体铸造的方式成型，沿环模1沿径向方向开设有设置阶梯11的通孔10，各个环模通孔10形状相同，阶梯11将通孔10分为上部分4和下部分5；环模通孔个数为30-60个，进一步地，孔个数为30、45和60个，环模通孔上部分4的形状与衬套外表面形状相同。

衬套2外边设置有弧形环套6，将所有的衬套2与环模通孔10安装后，所有环套6拼凑一起应恰好嵌满环模1内侧；衬套入口处为大直径端，经过锥斜面过渡到小直径端；衬套的外部形状与环模通孔上部分4相同，将衬套2安装在环模通孔上部分4区域内并与通孔上部分4形状配合；设计衬套2时根据不同的生产条件其尺寸可为：小端直径大小为28mm、30mm、32mm，压缩率即衬套大端直径与小端直径比为1.1～1.3，衬套锥角度大小为5.5°～6°，压缩比即环模孔整长与衬套小端直径比为3～9，衬套大端长度与衬套锥斜面高度与衬套小端长度之比依次为3:1:1，将上述参数确定后即可根据加工不同的秸秆来制造不同型号的衬套2；另外不同类型的衬套外部形状都应相同便于与环模通孔10配合，增强成型机的实用性与通用性；衬套2与环模通孔上部分4区域安装方式为，将衬套小直径端沿着环模通孔10插入，当衬套小端与环模通孔阶梯11接触时即安装完毕，此时环套6也应恰好与环模内侧相接触，配合方式为间隙配合，如此配合便于拆卸与安装；衬套2与环模通孔下部分5无缝平滑过度配合形成完整环模孔3，所述环模孔3由预压腔7、成型腔8和保型腔9三部分组成；环模孔3预压腔7长度与衬套大端长度相等，成型腔8长度与衬套锥斜面高度相等，保型腔9长度与衬套小端长度加上环模通孔10阶梯11下端长度相等。

    衬套2基体材料采用45号钢铸造制成，衬套2内壁表面进行涂层处理；环模1采用45号整体铸造制成；衬套2基体热处理方式为淬火后进行回火，回火温度在600-650℃之间，回火后的基体洛氏硬度在HRC40-50之间；热处理后的衬套2在涂层处理前进行内壁表面抛光处理，使内壁表面粗糙度低于Ra3.2；涂层类型选择TiCN，涂层的厚度为2-4μm之间，经过TiCN涂层，基体硬度可达HRC80-85之间。

本发明环模1为整铸制成，衬套2与环模通孔下部分5配合形成环模孔，环模孔3分为预压腔7、成型腔8和保型腔9三部分，预压腔7和成型腔8是成型过程中的主要磨损部位，而保型腔9磨损是非常小的，因此本发明预压腔7和成型腔8设置有衬套2，而保型腔9不设置衬套，可以有效的节省材料；其主要材质为45号钢加热处理后再进行表面涂层，这样既保证了环模孔3具有优异的耐磨性，又保证了其强度和刚度，使环模1在成型时具有极高的耐磨性和良好的稳定性，使环模1的稳定工作时间由原来的不足100小时提高到500小时以上，使环模秸秆成型机的稳定工作寿命有了质的飞跃。