0、引言
近年来，我国畜牧业以前所未有的速度迅猛发展，
饲料粉碎机等饲草料加工设备得到了更广泛的应用。据统计，在谷物加工和饲料加工工业中，大约有50%的物料要经过锤片式粉碎机加工。锤片是粉碎机上重要的工作部件和关键易损件。当前，工厂生产的锤片工作不到400h就因其4个角严重磨损而报废，消耗了大量的优质钢材。锤片的磨损钝化除了增加钢材的消耗外，还直接影响饲料的加工质量和生产效率。
为此，国内外纷纷采取各种措施（如改变锤片厚度和锤片形状、采用合金材料和新的热处理工艺等）对锤片进行了改进，增强其耐磨性。经这些方法处理的锤片，其硬度显著提高，但其在锤片的截面上保持相同的硬度，经过一定时间的磨损后，锤片的棱角仍然会被磨圆。粉碎机锤片的棱角作为主要的工作部位，对饲料起到打击和剪切的作用，对粉碎机的加工质量作用很大。故使锤片在横截面上分布合适的硬度梯度，使其在工作过程中具有很好的保刃性至关重要。为此，本文针对饲料粉碎机锤片棱角易磨损的特点，提出锤片自磨刃的工艺方法，并从粉碎机的工作特点、磨损机理及锤片自磨刃工艺3个方面对其可行性做出分析。
1、粉碎机的工作特点
粉碎机在粉碎物料的过程中，锤片高速转动，使物料与锤片的棱角和筛片、齿板发生剧烈搓擦、碰撞与反复冲击，进而实现对物料的粉碎。在粉碎过程中，锤片对饲料颗粒的正面冲击作用和棱角对饲料的剪切作用，降低了能耗和产品粒度，使粉碎机的粉碎效率和质量大大提高。
目前，国内生产的粉碎机锤片线速度一般取80—90m/s，且越接近顶端，其线速度越大，冲击物料的频率也越高，磨损量也越多。在这一过程中，有棱角的锤片打击效果最好，此时对物料的作用为正面冲击，故只需要较少的能量即可将物料击碎；而当锤片的棱角受到磨损后，物料与锤片的接触变为了偏心的冲击，不仅增大了粉碎机的能耗，使粉碎成品粒度变大，降低了其粉碎效果和生产效率，而且锤片磨损后其端部形成楔形。
锤片磨损后，正面冲击作用变为切向划擦作用，造成对锤片更大的磨损；同时，楔形的刃面使得物料在锤片与筛片之间大量堆积，增大了锤片和筛片之间的摩擦力和正压力，从而更加速了锤片棱角和筛片的磨损。
由此看来，提高锤片棱角的耐磨性，使得锤片在横截面上有合适的硬度分布，是提高粉碎机效率的一条重要途径。
2、磨损机理
饲料粉碎机所加工的物料相对于锤片来说均是软磨料，这种磨损属于软物料磨损，是由磨料磨损引起的，主要表现为对锤片的疲劳、剥离和抛光作用。具体磨损程度还与物料的颗粒质量、表面粗糙度以及硬度（或表现为含水率）等因素有关。同时，饲料中的硬粒杂质是引起锤片磨损的另一原因，而要削弱硬质杂质对锤片的影响，就要提高锤片的韧性。
综合来看，要减少软物料对锤片的磨损，就要使锤片棱角具有足够的耐磨性，同时又要保持心部足够的韧度，故对于锤片材料的选择应以低碳钢为宜，并对其刃部的棱角进行局部热处理，即可使横截面上呈现合适的硬度梯度分布，从而减弱锤片的磨损。
3、锤片自磨刃工艺
粉碎机锤片自磨刃理论（如图2所示）是对锤片两侧面（刃面）进行局部热处理（渗碳、渗氮或碳氮共渗等）及相应的淬火加低温回火，使锤片两侧面（刃面）金相组织为高碳回火马氏体+粒状碳／氮化物+少量残余奥氏体，中间部位为低碳回火马氏体+铁素体，从而造成刃面（硬度≥60 HRC）与锤面间部分（硬度≤35 HRC）明显的硬度差，使锤片高硬度的刃面磨损量远小于侧刃中间部分（锤面）的磨损量（如图3所示），从而使锤片在整个工作过程中一直处于自磨刃状态，将锤片的正常磨损过程变为自磨刃整形过程，使粉碎机锤片保持良好的正面冲击作用。
其具体工艺如下：选用低碳钢（价钱比较低的Q235或20钢等）加工锤片，先在锤片的锤面部分采用电刷镀的方法镀铜（也可才用其他方法进行防渗处理），为了防止轴孔渗碳后硬度增加，对轴产生破坏，故在轴孔处采用石棉垫加以�；�，以防止渗碳；然后，在锤片工作面的两侧面（刃面）进行局部渗碳（或碳氮共渗）；之后，进行淬火和低温回火处理，使得两侧面组织为高碳回火马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物（或氮化物）组织，两侧刃之间的锤面组织为低碳回火马氏体+铁素体，形成侧刃与刃面间合适的硬度梯度，从而改善锤面截面上的硬度分布，使得锤片在工作的同时利用物料对锤片的磨损而获得对锤片有利的形状，完成其自磨刃的过程。
经过上述处理的锤片，其优点不在于其使用寿命能提高多少，而在于在有效工作时间内使得粉碎机的加工质量和生产效率提高，功率消耗降低。
4、结论
1)虽然材料表面或局部化学热处理工艺用于“内韧外硬”的各类零件已十分成熟，但本项研究是将这一工艺应用在零件受力和磨损状态特定的刃具类零件，依靠表面处理层与非处理层硬度的差异实现自磨刃效果。
2)该项研究在各项工艺及性能要求上与常规零件有所不同。通过以上3个方面的论述，证明其在理论上是完全可行的，但这一理论对锤片使用性能的影响还有待于在试验中确定合适的热处理参数。
3)经自磨刃强化处理后，在锤片使用寿命期内提高了加工物料的质量（主要是减小产品粒度）和生产效率（主要是棱角对物料的作用），延长了锤片的使用寿命，降低了功率消耗，同时解决了以单相电为动力的小型粉碎机因消耗功率不稳定而无法正常工作的问题。
4)随着我国畜牧业的发展，对饲料粉碎机械的要求日益提高，这种自磨刃理念必将得到广泛的应用，而且会随着材料表面工程等热处理技术的发展而不断地发展和改进，并且在其他的饲料粉碎机械中得到推广。
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