0、引言
    近年來，我國畜牧業以前所未有的速度迅猛發展，飼料粉碎機等飼草料加工設備得到了更廣泛的應用。據統計，在谷物加工和飼料加工工業中，大約有50%的物料要經過錘片式粉碎機加工。錘片是粉碎機上重要的工作部件和關鍵易損件。當前，工廠生產的錘片工作不到400h就因其4個角嚴重磨損而報廢，消耗了大量的優質鋼材。錘片的磨損鈍化除了增加鋼材的消耗外，還直接影響飼料的加工質量和生產效率。
    為此，國內外紛紛采取各種措施（如改變錘片厚度和錘片形狀、采用合金材料和新的熱處理工藝等）對錘片進行了改進，增強其耐磨性。經這些方法處理的錘片，其硬度顯著提高，但其在錘片的截面上保持相同的硬度，經過一定時間的磨損后，錘片的棱角仍然會被磨圓。粉碎機錘片的棱角作為主要的工作部位，對飼料起到打擊和剪切的作用，對粉碎機的加工質量作用很大。故使錘片在橫截面上分布合適的硬度梯度，使其在工作過程中具有很好的保刃性至關重要。為此，本文針對飼料粉碎機錘片棱角易磨損的特點，提出錘片自磨刃的工藝方法，并從粉碎機的工作特點、磨損機理及錘片自磨刃工藝3個方面對其可行性做出分析。
1、粉碎機的工作特點
    粉碎機在粉碎物料的過程中，錘片高速轉動，使物料與錘片的棱角和篩片、齒板發生劇烈搓擦、碰撞與反復沖擊，進而實現對物料的粉碎。在粉碎過程中，錘片對飼料顆粒的正面沖擊作用和棱角對飼料的剪切作用，降低了能耗和產品粒度，使粉碎機的粉碎效率和質量大大提高。
    目前，國內生產的粉碎機錘片線速度一般取80—90m/s，且越接近頂端，其線速度越大，沖擊物料的頻率也越高，磨損量也越多。在這一過程中，有棱角的錘片打擊效果最好，此時對物料的作用為正面沖擊，故只需要較少的能量即可將物料擊碎；而當錘片的棱角受到磨損后，物料與錘片的接觸變為了偏心的沖擊，不僅增大了粉碎機的能耗，使粉碎成品粒度變大，降低了其粉碎效果和生產效率，而且錘片磨損后其端部形成楔形。
    錘片磨損后，正面沖擊作用變為切向劃擦作用，造成對錘片更大的磨損；同時，楔形的刃面使得物料在錘片與篩片之間大量堆積，增大了錘片和篩片之間的摩擦力和正壓力，從而更加速了錘片棱角和篩片的磨損。
    由此看來，提高錘片棱角的耐磨性，使得錘片在橫截面上有合適的硬度分布，是提高粉碎機效率的一條重要途徑。
2、磨損機理
    飼料粉碎機所加工的物料相對于錘片來說均是軟磨料，這種磨損屬于軟物料磨損，是由磨料磨損引起的，主要表現為對錘片的疲勞、剝離和拋光作用。具體磨損程度還與物料的顆粒質量、表面粗糙度以及硬度（或表現為含水率）等因素有關。同時，飼料中的硬粒雜質是引起錘片磨損的另一原因，而要削弱硬質雜質對錘片的影響，就要提高錘片的韌性。
    綜合來看，要減少軟物料對錘片的磨損，就要使錘片棱角具有足夠的耐磨性，同時又要保持心部足夠的韌度，故對于錘片材料的選擇應以低碳鋼為宜，并對其刃部的棱角進行局部熱處理，即可使橫截面上呈現合適的硬度梯度分布，從而減弱錘片的磨損。
3、錘片自磨刃工藝
    粉碎機錘片自磨刃理論（如圖2所示）是對錘片兩側面（刃面）進行局部熱處理（滲碳、滲氮或碳氮共滲等）及相應的淬火加低溫回火，使錘片兩側面（刃面）金相組織為高碳回火馬氏體+粒狀碳／氮化物+少量殘余奧氏體，中間部位為低碳回火馬氏體+鐵素體，從而造成刃面（硬度≥60 HRC）與錘面間部分（硬度≤35 HRC）明顯的硬度差，使錘片高硬度的刃面磨損量遠小于側刃中間部分（錘面）的磨損量（如圖3所示），從而使錘片在整個工作過程中一直處于自磨刃狀態，將錘片的正常磨損過程變為自磨刃整形過程，使粉碎機錘片保持良好的正面沖擊作用。
    其具體工藝如下：選用低碳鋼（價錢比較低的Q235或20鋼等）加工錘片，先在錘片的錘面部分采用電刷鍍的方法鍍銅（也可才用其他方法進行防滲處理），為了防止軸孔滲碳后硬度增加，對軸產生破壞，故在軸孔處采用石棉墊加以保護，以防止滲碳；然后，在錘片工作面的兩側面（刃面）進行局部滲碳（或碳氮共滲）；之后，進行淬火和低溫回火處理，使得兩側面組織為高碳回火馬氏體+殘余奧氏體+粒狀碳化物（或氮化物）組織，兩側刃之間的錘面組織為低碳回火馬氏體+鐵素體，形成側刃與刃面間合適的硬度梯度，從而改善錘面截面上的硬度分布，使得錘片在工作的同時利用物料對錘片的磨損而獲得對錘片有利的形狀，完成其自磨刃的過程。
    經過上述處理的錘片，其優點不在于其使用壽命能提高多少，而在于在有效工作時間內使得粉碎機的加工質量和生產效率提高，功率消耗降低。
4、結論
    1)雖然材料表面或局部化學熱處理工藝用于“內韌外硬”的各類零件已十分成熟，但本項研究是將這一工藝應用在零件受力和磨損狀態特定的刃具類零件，依靠表面處理層與非處理層硬度的差異實現自磨刃效果。
    2)該項研究在各項工藝及性能要求上與常規零件有所不同。通過以上3個方面的論述，證明其在理論上是完全可行的，但這一理論對錘片使用性能的影響還有待于在試驗中確定合適的熱處理參數。
    3)經自磨刃強化處理后，在錘片使用壽命期內提高了加工物料的質量（主要是減小產品粒度）和生產效率（主要是棱角對物料的作用），延長了錘片的使用壽命，降低了功率消耗，同時解決了以單相電為動力的小型粉碎機因消耗功率不穩定而無法正常工作的問題。
    4)隨著我國畜牧業的發展，對飼料粉碎機械的要求日益提高，這種自磨刃理念必將得到廣泛的應用，而且會隨著材料表面工程等熱處理技術的發展而不斷地發展和改進，并且在其他的飼料粉碎機械中得到推廣。


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