2.1試驗材料
40Cr顆粒機環模材料
4Cr13環模材料
2.2主要儀器與設備
HN-3H型紅外碳硫分析儀 無錫英之誠高速分析儀器有限公司
TH160硬度計 北京時代集團公司
金相顯微鏡 中國上海儀器廠
遊標卡尺(0. 02mm) 量程：0-300 成都成量工具集團有限公司
西分表頭(0.01mm) 量程：0-5 桂林安一量具有限公司
DCK顯微數碼照裝置 北京市永十機電技術公司
CTS-3000超聲波探傷儀 上海豐君儀器儀表有限公司
WE-30型液壓萬能材料試驗機（100N/格）南京利林機電設備有限公司
CA6140車床 沈陽第一機床廠
Z3050×16/1型搖臂鑽床 沈陽第一機床廠
表麵粗糙度比較樣塊 南京高輝精密樣板工具廠
HMCK.J01環模沉孔機 自製
HMD.J02環模倒角機 自製
TLM槍鑽 德國IXION公司
WARWICK立式真空淬火爐6.OVVPT 美國SECO公司
真空爐水係統 美國SECO公司
水係統冷凍機 美國SECO公司
5立方米氮氣儲罐 美國SECO公司
1500*1500*1600-90回火爐 美國SECO公司
oxoi-o環模清洗機 自製
環模烘幹機 自製
2.3試驗方法
2.3.1典型環模材料的加工工藝
duiyutongyihuanmocailiao，butongdejiagonggongyijiangzhijieyingxianghuanmodezhiliangjizhiliangwendingxing，yinci，zhidinghelidehuanmojiagonggongyifeichangzhongyao，shitigaoqishiyongshouminghewendingzhiliangdeguanjian。huanmoyinqijiegou，yibanyouduanzaozhuanyechangjiatigonghuanmoduandamaopi。yigehelidehuanmojiagonggongyizhuyaobaokuoduanzao、粗車、精車、鑽擴孔、磨內孔及在機加工工序間安排適當的熱處理工藝。
①40Cr環模材料加工工藝
方案1：開料→鍛造→粗車→正火→精車→調質→精車（端麵）→鑽（擴）孔→滲氮→磨→試壓→塗防鏽油→檢驗入庫
方案2：開料→鍛造→正火→粗車→調質→精車→鑽（擴）孔→淬火→磨→除氧化層→試壓→（磷鈍化）→試壓→塗防鏽油→檢驗入庫
②4Cr13環模材料加工工藝
開料→鍛造→粗車→法蘭孔→鑽孔→倒角→沉孔→清洗→淬火→精磨
高碳高鉻不鏽鋼經鍛造、數控車銑、數控槍鑽、倒角、沉孔及真空熱處理等工序加工成環模。
2.3.2環模模坯鍛造方法
環(huan)模(mo)模(mo)坯(pi)采(cai)用(yong)鍛(duan)打(da)工(gong)藝(yi)，環(huan)模(mo)製(zhi)造(zao)商(shang)進(jin)行(xing)鍛(duan)造(zao)。采(cai)用(yong)合(he)適(shi)的(de)加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)和(he)時(shi)間(jian)，保(bao)證(zheng)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)溫(wen)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)，鍛(duan)後(hou)控(kong)製(zhi)冷(leng)卻(que)溫(wen)度(du)和(he)速(su)度(du)。
材質4Cr13顆粒機環模，環模的鍛造工藝是：圓錠經鋸床切割成環模坯料，坯料鍛造加熱入爐溫度為700℃下，預熱3～5 h，緩慢加熱3～4 h，升溫到1160℃保溫2h後出爐鍛造（始鍛溫度1 140℃，終鍛溫度900℃），往返鍛造4次。終鍛後立即退火，退火工藝為：緩慢升溫到880℃保溫5h，隨爐降溫到660℃後再升到860 C，保溫3h後隨爐冷卻至500℃出爐。
材質40Cr顆粒機環模， 鍛造加熱溫度為1160，始鍛溫度為1100℃，終鍛溫度為800℃，冷卻方式為爐冷。
2.3.3環模模孔加工工藝
(1)模孔加工設備
環模模孔加工設備主要有：自動多工位鑽床、單頭手工鑽、單頭自動鑽等設備。自動多工位鑽床常見的有：8～12工位的立式或臥式鑽床和4～8工位高速注油深孔槍鑽。
手工鑽分度輸入誤差大，高減速比的分度機構也能保證分度的精度，但鑽孔速度控製不好，模孔粗糙度差：自動單頭鑽有高的分度精度、嚴格控製的鑽削速度和排屑機製，模孔質量好；雙頭或多頭自動鑽，模孔質量好，生產效率高，但分度精度和孔間壁厚均勻性受設備安裝精度影響大。加工MLlZL600環模模孔，模孔8000孔，四鑽槍鑽加工時間21小時，同等情況下，普通鑽床加工時間為85～95小時左右。
普通鑽床轉速為6000r/min左右，模孔粗糙度為Ra3. 2～6.3μm。
本試驗主要在某顆粒機集團進行，采用JXION-TLM德國生產槍鑽，保證了環模模孔的位置精度及表麵粗糙度，從而使環模的產量得到了有效的提高。該槍鑽加工環模外徑400～1200mm，環模孔徑1.2～3.0mm，轉速可達20000 r/min，模孔粗糙度可達Ra0.4～0.8μm
(2)計算開孔率
JXION-TLM多工位自動槍鑽采用電腦排孔軟件包軟件模擬環模材料強度校核。
環模孔的排列方式有兩種方式：
開孔率計算：
A方式排列開孔率：如果設小孔的直徑為d，小孔與小孔之間的壁厚為a，環模開孔率為v，則v≈0. 9(12/(d+a)2；
B方式排列開孔率：如果設小孔的直徑為d，小孔與小孔之間的壁厚為a，環模開孔率為v，則v≈0.-78d2/(d+a)2;
A方式排列丌孔率大於B方式排列丌孔率，顆粒機產量高。
(3)編製環模鑽模孔程序卡
1)輸入環模內徑、工作寬度、模孔直徑，確定鑽頭直徑。
2) aIXION (102 104 105)編程參數計算
邊距A=[環模邊厚（距>+到邊距離（邊距C）環模外圓內端麵到基準麵尺寸
邊距B=排間孔距
邊距C一到邊距離
邊厚=環模的外圓內端麵到基準麵的尺寸
3)進給速度
在鑽頭_丌始前進的過程中，當大臂部分向前的時候可以用進給120mm/min的速度，
當鑽頭部分向前時，要選用的速度：
①當鑽頭前進： 進給速度-70～50mm/min
②當看不到鑽頭尖部： 進給速度-50～30mm/min
③當看不到整個鑽頭： 進給速度-30～10mm/min
④當鑽套與換模間緩衝： 進給速度≤8mm/min
4)根據參數，生成環模鑽模孔程序卡。
(4)輸入程序加工模孔
(5)模孔沉孔
采用環模倒角機對環模模孔進行倒角，倒角後進行去毛刺處理。
(6)模孔沉角
針對製粒特性而設計的沉孔，稱之為工藝沉孔：針對物料特性而設計的沉孔，稱之為工作沉孔。
沉孔孔徑計算：沉孔孔徑中D等於模孔直徑①d+0. 5mm，另外也可針對特殊的物料或客戶的要求而定：
沉孔深度計算：工作沉孔深度H根據顆粒機功率、孔徑及壓縮比而定，也可根據客戶的特殊要求而定。
采用環模沉孔機加工沉孔。
2.3.4環模熱處理工藝
近jin年nian來lai，我wo國guo大da型xing飼si料liao機ji械xie生sheng產chan廠chang家jia引yin進jin國guo外wai了le大da直zhi徑jing真zhen空kong淬cui火huo爐lu，開kai始shi采cai用yong真zhen空kong爐lu對dui環huan模mo進jin行xing整zheng體ti淬cui火huo，這zhe種zhong熱re處chu理li方fang法fa稱cheng為wei真zhen空kong氣qi淬cui工gong藝yi。相xiang對dui於yu傳chuan統tong的de整zheng體ti淬cui火huo，這zhe種zhong真zhen空kong熱re處chu理li技ji術shu具ju有you如ru下xia優you點dian：工件變形小；熱處理後的金屬表麵非常光潔，沒有氧化、腐蝕、脫(tuo)碳(tan)或(huo)增(zeng)碳(tan)等(deng)現(xian)象(xiang)發(fa)生(sheng)。特(te)別(bie)是(shi)環(huan)模(mo)孔(kong)的(de)粗(cu)糙(cao)度(du)在(zai)真(zhen)空(kong)氣(qi)淬(cui)後(hou)基(ji)本(ben)上(shang)不(bu)降(jiang)低(di)，這(zhe)對(dui)保(bao)證(zheng)顆(ke)粒(li)飼(si)料(liao)的(de)產(chan)量(liang)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。另(ling)外(wai)真(zhen)空(kong)熱(re)處(chu)理(li)爐(lu)用(yong)途(tu)廣(guang)泛(fan)，且(qie)節(jie)能(neng)、安全可靠、無汙染，易於實現自動化操作。
本試驗采用SECO/WARWICK立式真空淬火爐，一次熱處理工件的最大裝載量lOOOkg;用作氣淬冷卻介質的氣體為氮氣。
(1)清洗、幹燥
環模加工成形後，熱處理前對環模采用環模清洗機進行清洗。
環模在清洗機中清洗,3～4h，清除油汙、鏽跡、模孔中鐵屑。取出後放入環模烘幹機烘幹，烘幹溫度180℃，時間3h。
(2)裝爐
待dai環huan模mo完wan全quan幹gan燥zao後hou，入ru爐lu處chu理li。環huan模mo平ping放fang在zai爐lu床chuang中zhong心xin，垂chui直zhi疊die放fang。環huan模mo與yu環huan模mo之zhi問wen用yong墊dian塊kuai隔ge開kai。環huan模mo在zai真zhen空kong室shi內nei放fang置zhi時shi，相xiang互hu之zhi間jian要yao用yong兩liang根gen長chang條tiao形xing的de金jin屬shu棒bang隔ge開kai。一yi是shi工gong件jian在zai真zhen空kong室shi內nei的de受shou熱re方fang式shi主zhu要yao是shi輻fu射she換huan熱re，因yin此ci相xiang互hu之zhi間jian盡jin量liang不bu要yao遮zhe擋dang，環huan模mo不bu應ying直zhi接jie疊die放fang在zai一yi起qi。二er是shi通tong過guo會hui屬shu棒bang的de接jie觸chu使shi環huan模mo之zhi間jian相xiang互hu牽qian製zhi，可ke減jian少shao其qi在zai熱re處chu理li過guo程cheng中zhong變bian形xing。同tong時shi可ke保bao證zheng環huan模mo熱re處chu理li後hou的de硬ying度du均jun勻yun性xing。
(3)加熱
設置一定的真空度下，將置於密閉真空爐內的環模加熱到奧氏體化溫度以上，保溫後，使Cr合物溶於組織中。
(4)保持均溫
保持均溫的時間長短可按式計算：T=ah。
式中，h是工件的有效厚度。對於大部分環模，其值應在40～100mm的範圍內。a是保溫係數。對於1040℃左右的加熱溫度，其值為0.5 min／mm（環模壁厚），保溫時間設定為45～50 min。
在加熱周期中，環模在650℃和850℃兩處分別經曆了持續時間45min的(de)預(yu)熱(re)均(jun)溫(wen)階(jie)段(duan)。原(yuan)因(yin)有(you)兩(liang)個(ge)，一(yi)是(shi)高(gao)鉻(ge)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)的(de)導(dao)熱(re)率(lv)比(bi)普(pu)通(tong)碳(tan)鋼(gang)要(yao)低(di)，因(yin)此(ci)環(huan)模(mo)的(de)外(wai)表(biao)而(er)與(yu)內(nei)部(bu)中(zhong)心(xin)的(de)溫(wen)差(cha)比(bi)較(jiao)大(da)，為(wei)消(xiao)除(chu)由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)應(ying)力(li)，有(you)必(bi)要(yao)保(bao)溫(wen)一(yi)段(duan)時(shi)問(wen)以(yi)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)溫(wen)差(cha)。二(er)是(shi)由(you)於(yu)在(zai)升(sheng)溫(wen)過(guo)程(cheng)中(zhong)，環(huan)模(mo)的(de)實(shi)際(ji)溫(wen)度(du)要(yao)低(di)於(yu)真(zhen)空(kong)室(shi)內(nei)溫(wen)度(du)，環(huan)模(mo)尺(chi)寸(cun)越(yue)大(da)，這(zhe)種(zhong)溫(wen)度(du)滯(zhi)後(hou)現(xian)象(xiang)越(yue)嚴(yan)重(zhong)。因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)保(bao)溫(wen)一(yi)段(duan)時(shi)問(wen)以(yi)使(shi)得(de)環(huan)模(mo)內(nei)部(bu)的(de)實(shi)際(ji)溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng)，更(geng)趨(qu)近(jin)於(yu)圖(tu)2-5所示的加熱周期中的真空室內溫度。當真空室內被加熱到最高溫度1040℃時，保持了50min的均
溫。
