4Cr13顆粒機環模的淬火後回火溫度對硬度的影響見下表。
從結果來看，180℃回火，環模硬度很高，脆性很大，極易使環模產生裂紋。300℃是回火曲線中的低穀，不宜采用。340℃回火，環模的硬度偏低，會影響其壽命。合適的回火溫度應控製在200℃左右，環模的最終使用硬度在52～55HRC,左右，這樣，既可以保證環模不丌裂，又可保證模孔和工作麵的磨損很小，使環模的使用壽命大大提高。
(2)回火溫度對環模硬度的影響
4Cr13的第一類回火脆性區的溫度範圍為300℃～370℃，第二類回火脆性區的溫度範圍為450℃～600℃。為保證環模在回火後仍能保持較高的硬度，同時又要避開回火發生脆性的溫度區，環模采用200℃低溫回火較合適。
3.4.4不同回填氣體壓強對環模冷卻速度、硬度及尺寸變化的影響
(1)不同回填氣體壓強下，冷卻溫度對時間的變化曲線
由上圖可以看出，在相同的裝載量情況下，增加回填氣體壓強能明顯提高環模的冷卻速度。充填1.6bar壓強的氣體，與充填1.3bar壓強的氣體相比，快速冷卻時間可縮短23%。
(2)不同回填氣體壓強對環模硬度的影響
由上圖可以看出，在相同的裝載量情況下，增加回填氣體壓強能明顯提高環模的硬度。充填1.6bar壓強的氣體，與充填1.3bar壓強的氣體相比，硬度提高2～3HRC。
(3)回填氣體壓強對尺寸變化的影響
回填氣體壓力越大，冷卻速度越快，環模的變形率越大。
3.4.5真空淬火對環模組織的影響
淬火前環模的金相組織為完全退火處理狀態，其組織為：鐵索體基體上分布著碳化物及晶界上網狀分布著碳化物顆粒。
淬火後的環模金相組織為馬氏體+碳化物+殘餘奧氏體。
(1)環模鍛坯材料中的碳化物顆粒分不較均勻
(2)環模鍛坯材料中的碳化物顆粒分布不均
淬火可以消除鍛坯材質的部分缺陷，但對環模材料的均質性影響不大。鍛坯晶粒粗大、均質性差，在淬火工藝中難以消除這種缺陷。
3.4.6熱處理對環模尺寸的影響
環模熱處理的變形對環模的使用影響較大。如果變形大，橢圓度增加，一方麵會使環模不完全出料，影響產量；另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)會(hui)使(shi)壓(ya)輥(gun)在(zai)環(huan)模(mo)內(nei)摩(mo)擦(ca)轉(zhuan)到(dao)時(shi)，產(chan)生(sheng)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)跳(tiao)動(dong)，對(dui)環(huan)模(mo)工(gong)作(zuo)麵(mian)產(chan)生(sheng)衝(chong)擊(ji)。環(huan)模(mo)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)裂(lie)紋(wen)敏(min)感(gan)性(xing)，經(jing)壓(ya)輥(gun)的(de)不(bu)斷(duan)衝(chong)擊(ji)、跳動，有可能產生微裂紋，並使微裂紋擴展，導致環模丌裂。用真空淬火，環模在熱處理後具有微小的變形。
MUZL600顆粒機環模經多次試驗結果分析：環模熱處理後尺寸變化多數回縮，在回填氣體壓力不大、冷卻速度較慢的情況下，尺寸變化也有可能是漲式。
3.5環模有限元分析
在zai顆ke粒li機ji環huan模mo的de設she計ji工gong作zuo中zhong，傳chuan統tong的de計ji算suan和he分fen析xi方fang法fa很hen難nan精jing確que地di計ji算suan顆ke粒li機ji環huan模mo各ge個ge部bu分fen的de應ying力li和he變bian形xing情qing況kuang，因yin此ci缺que乏fa設she計ji的de理li論lun依yi掘jue，隻zhi是shi用yong一yi些xie經jing驗yan公gong式shi進jin行xing粗cu略lve計ji算suan。目mu前qian國guo內nei外wai應ying用yong有you限xian元yuan分fen析xi技ji術shu在zai機ji械xie方fang麵mian進jin行xing了le一yi些xie研yan究jiu，取qu得de了le很hen好hao的de效xiao果guo，但dan對dui於yu環huan模mo顆ke粒li機ji這zhe類lei飼si料liao機ji械xie還hai應ying用yong較jiao少shao。本ben課ke題ti采cai用yong有you限xian元yuan分fen析xi方fang法fa對dui顆ke粒li機ji環huan模mo進jin行xing係xi統tong的de仿fang真zhen試shi驗yan，用yong有you限xian元yuan分fen析xi方fang法fa計ji算suan顆ke粒li機ji環huan模mo的de應ying力li和he變bian形xing，為wei顆ke粒li機ji環huan模mo設she計ji提ti供gong依yi據ju。
3. 5.1係統環境
(1) UG係統環境
UG (Unigraphics)是Unigraphics Solutions公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設計平台，廣泛的應用於各製造領域，它是一個全三維、雙精度的造型係統。它以世界上具有領先地位的Parasolid為內核，在產品的概念設計、機構分析、有限元分析、裝配、工程製圖、數據輸出等領域均有相應的功能模塊，尤其是在實體造型方麵功能強大。
(2) ANSYS係統環境
ANSYSshiyizhuanyongdeyouxianyuanfenxigongju，qishuzhimonihefenxigongnengqiangda。zaigongchenglingyuyouxuduolixuewentihechangdewenti，doukeyikanzuoshiyidingbianjietiaojianxiaqiujieweifenfangcheng，danzhiyouzaishaoshudejiandanwentinengqiujie。yinci，zai20世紀60年代，有限元法逐漸展並成熟起來。ANSYS的數值模擬技術是在建立模型（數學模型和過程模型）的礎上，對所模擬的客觀或理論係統進行定量的研究、試驗和分析，它既不是實驗方法，也不是理論方法，而是在大量的試驗基礎上，通過基本原理構建的一套數值計算模型。
ANSYS處於有限元界的領導地位，被全球工業界廣泛接受，經過大量的實例驗證，在眾多的工程領域都有很好的可靠性。
(3)有限元法(Finite Element Method -FEM)
在上世紀60年代術至70年nian代dai初chu，有you限xian元yuan在zai非fei牛niu頓dun流liu體ti力li學xue中zhong的de應ying用yong得de以yi深shen入ru發fa展zhan。它ta是shi解jie大da型xing非fei牛niu頓dun流liu體ti力li學xue問wen題ti的de數shu值zhi方fang法fa中zhong使shi用yong最zui廣guang，最zui具ju有you代dai表biao性xing的de方fang法fa。有you限xian元yuan法fa的de核he心xin是shi根gen據ju變bian分fen原yuan理li或huo方fang程cheng餘yu量liang與yu權quan函han數shu正zheng交jiao化hua原yuan理li建jian立li積ji分fen表biao達da式shi。它ta將jiang在zai整zheng個ge積ji分fen區qu域yu中zhong的de求qiu解jie函han數shu離li散san為wei若ruo幹gan單dan元yuan區qu域yu的de連lian續xu函han數shu，再zai通tong過guo單dan元yuan積ji分fen，總zong體ti合he成cheng為wei代dai數shu方fang程cheng形xing式shi的de有you限xian元yuan方fang程cheng。與yu有you限xian差cha分fen法fa相xiang比bi，有you限xian元yuan法fa適shi合he於yu複fu雜za區qu域yu和he邊bian界jie條tiao件jian的de離li散san，而er且qie對dui每mei個ge區qu域yu的de近jin似si解jie是shi連lian續xu的de。有you限xian元yuan法fa中zhong又you包bao含han了le混hun合he有you限xian元yuan法fa、FAN方法(Flow Analysis Network)、罰有限元法、富有限元法、控製體積法、有限塊法以及修正的Luo-Tanner流線有限元等。
3.5.2有限元分析模型建立及計算分析
環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)之(zhi)間(jian)的(de)載(zai)荷(he)分(fen)析(xi)對(dui)環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)的(de)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)義(yi)，同(tong)時(shi)通(tong)過(guo)對(dui)環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)之(zhi)間(jian)的(de)載(zai)荷(he)分(fen)析(xi)也(ye)有(you)利(li)於(yu)分(fen)析(xi)環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)的(de)磨(mo)損(sun)情(qing)況(kuang)。首(shou)先(xian)，環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)的(de)強(qiang)度(du)和(he)剛(gang)度(du)計(ji)算(suan)需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)的(de)載(zai)荷(he)，知(zhi)道(dao)載(zai)荷(he)後(hou)A+能確定環模的厚度、壓輥的大小；再者，物料壓入的多少有與載荷有關．物wu料liao壓ya入ru多duo，環huan模mo和he壓ya輥gun之zhi間jian的de載zai荷he大da，環huan模mo和he壓ya輥gun的de磨mo損sun也ye就jiu越yue嚴yan重zhong，反fan之zhi，物wu料liao壓ya入ru少shao，環huan模mo和he壓ya輥gun之zhi間jian的de載zai荷he小xiao，磨mo損sun少shao，因yin此ci環huan模mo和he壓ya輥gun之zhi問wen的de載zai荷he與yu環huan模mo和he壓ya輥gun的de磨mo損sun有you關guan，磨mo損sun又you與yu環huan模mo和he壓ya輥gun的de壽shou命ming有you關guan。
環huan模mo是shi比bi較jiao昂ang貴gui的de易yi損sun件jian，其qi使shi用yong壽shou命ming是shi評ping價jia環huan模mo製zhi粒li機ji性xing能neng的de重zhong要yao指zhi標biao。怎zen樣yang減jian少shao和he改gai善shan環huan模mo的de磨mo損sun，延yan長chang使shi用yong壽shou命ming，降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben，是shi研yan究jiu製zhi粒li機ji的de核he心xin內nei容rong。環huan模mo的de壽shou命ming與yu環huan模mo和he壓ya輥gun間jian的de載zai荷he有you密mi切qie關guan係xi；
製粒的過程是物料被卷入、壓ya緊jin，最zui後hou從cong環huan模mo上shang的de模mo孔kong被bei擠ji出chu，因yin此ci在zai環huan模mo圓yuan周zhou方fang向xiang，環huan模mo與yu壓ya輥gun的de間jian距ju越yue大da，物wu料liao壓ya力li程cheng度du越yue小xiao，載zai荷he也ye就jiu越yue小xiao。反fan之zhi，環huan模mo與yu壓ya輥gun的de間jian距ju越yue小xiao，物wu料liao壓ya力li程cheng度du越yue大da，載zai荷he也ye就jiu越yue大da。
(1)有限元分析模型建立
在Ansys作有限元分析過程中，建立幾何環模是必不可少的一個過程，Ansys有強大的接口能力和對實體的力學分析功能。本文采取UG建立實體三維模型，通過中間軟件數據轉換的平台，利用Ansys的高級接口技術，實現幾何模型的建立，完成數據的轉換。
建立的三維模型通過IGES文件導入ANSYS軟件分析界麵中．
為了定性分析壓輥和環模的載荷，建立環模的模型，並施加非均勻載荷，如圖3～15所示。所加載荷的函數是：
F= kx
通過施加約束，並進行網格劃分，得到環模的有限元模型，如圖3-16所示。
(2)力學模型的建立
單元模型共8個節點．單元材料為線彈性，並且各向同性．根據廣義虎克定律：
2)環模和壓輥之間的載荷分析
可ke以yi看kan出chu，在zai這zhe樣yang的de載zai荷he作zuo用yong下xia，環huan模mo外wai側ce的de位wei移yi變bian化hua比bi較jiao大da，這zhe說shuo明ming如ru果guo物wu料liao在zai環huan模mo軸zhou線xian方fang向xiang的de均jun勻yun的de話hua，環huan模mo裏li側ce的de磨mo損sun最zui大da，環huan模mo外wai側ce的de磨mo損sun最zui小xiao。
如(ru)果(guo)在(zai)環(huan)模(mo)軸(zhou)線(xian)方(fang)向(xiang)卷(juan)入(ru)的(de)物(wu)料(liao)均(jun)勻(yun)，按(an)理(li)是(shi)磨(mo)損(sun)均(jun)勻(yun)，但(dan)是(shi)考(kao)慮(lv)到(dao)環(huan)模(mo)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)懸(xuan)臂(bi)梁(liang)的(de)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)，環(huan)模(mo)外(wai)側(ce)的(de)變(bian)形(xing)大(da)，因(yin)此(ci)環(huan)模(mo)和(he)壓(ya)輥(gun)的(de)間(jian)距(ju)會(hui)比(bi)沒(mei)有(you)工(gong)作(zuo)時(shi)大(da)一(yi)些(xie)，這(zhe)樣(yang)物(wu)料(liao)就(jiu)沒(mei)有(you)裏(li)側(ce)的(de)物(wu)料(liao)緊(jin)一(yi)些(xie)，所(suo)以(yi)磨(mo)損(sun)小(xiao)一(yi)些(xie)。按(an)照(zhao)這(zhe)樣(yang)的(de)分(fen)析(xi)，環(huan)模(mo)的(de)磨(mo)損(sun)曲(qu)線(xian)應(ying)該(gai)是(shi)如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。因(yin)此(ci)物(wu)料(liao)在(zai)環(huan)模(mo)軸(zhou)線(xian)方(fang)向(xiang)均(jun)勻(yun)卷(juan)入(ru)的(de)話(hua)，裏(li)側(ce)反(fan)而(er)磨(mo)損(sun)嚴(yan)重(zhong)。
3.5.3環模實際磨損情況
上麵的分析是基於載荷在環模軸線方向是均勻這一假設分析得到的結論，實際的載荷情況應該根據磨損的情況反過來分析。圖3-20即為壓輥的實際磨損照片，環模與壓輥磨損曲線如圖3-21。
從實際磨損情況看，沿軸向方向，環模與壓輥兩端的磨損明顯大於中間部位，且兩端的磨損基本對稱（後端更長、更平滑、角度更小）。
3.5.4結論
結合受力分析及實際磨損情況，得出如下結論：
(1)沿軸向方向，物料在壓輥與環模之間分布不均勻：
(2)沿軸向方向，外側分布的物料較內側多：
(3)沿軸向方向，中間分布的物料較兩側少；
(4)為了使磨損更均勻，可以通過控製物料的分稚來實現：
(5)相關分析需要根據實驗進一步驗證。
料(liao)層(ceng)的(de)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)環(huan)模(mo)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，所(suo)以(yi)解(jie)決(jue)環(huan)模(mo)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)磨(mo)損(sun)問(wen)題(ti)，核(he)心(xin)是(shi)使(shi)料(liao)層(ceng)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)環(huan)模(mo)的(de)內(nei)壁(bi)上(shang)，使(shi)環(huan)模(mo)受(shou)均(jun)勻(yun)的(de)載(zai)荷(he)作(zuo)用(yong)。通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)，可(ke)以(yi)說(shuo)明(ming)選(xuan)用(yong)更(geng)加(jia)昂(ang)貴(gui)的(de)環(huan)模(mo)材(cai)料(liao)，僅(jin)從(cong)環(huan)模(mo)的(de)優(you)化(hua)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)，或(huo)者(zhe)從(cong)飼(si)料(liao)的(de)配(pei)方(fang)、顆ke粒li度du等deng方fang麵mian不bu能neng解jie決jue環huan模mo的de不bu均jun勻yun磨mo損sun問wen題ti，因yin此ci，環huan模mo的de不bu均jun勻yun磨mo損sun隻zhi能neng通tong過guo飼si料liao的de均jun勻yun分fen布bu得de以yi解jie決jue，而er進jin一yi步bu優you化hua環huan模mo製zhi粒li機ji的de結jie構gou是shi提ti高gao環huan模mo使shi用yong壽shou命ming的de根gen本ben途tu徑jing。
結論
1、4Cr13是完全合適的環模材料，剛度和韌性都較好， 熱處理硬度為HRC52～55，並具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，使用壽命長。Cr的增加對環模的硬度沒有影響，但可以顯著增強環模的耐腐蝕性。實際使用中含Cr量12%左右的環模使用壽命比含Cr量14%的環模在其它處理相同的條件下，其使用壽命減小1/3以上；所以環模質量的源頭是從剛錠開始，要確保Cr含量12.5%以上。
2、模孔冷加工時切削轉速直接影響環模的表麵粗糙度，切削轉速越大，表麵質量越好。加工的模孑L孔徑越小，切削轉速越高。采用槍鑽加工環模模孑L，模孔直徑為1. 6mm時，轉速為9000r/min時，表麵粗糙度為1.6“m：轉速為13000r/min時，表麵粗糙度可達到0.8 um。對於普通鑽床，一般最高轉速為3000～5000rlmin，加工出的表麵質量較差，加工小孔徑環模時，由於粗糙度不合格，在環模的帶料試驗中無法出料。
3、熱處理淬火溫度從1030℃上升到1050℃，硬度可提高1～1.5HRC; 1060℃淬火，硬度雖然較高，但衝擊韌性下降明顯，熱應力太大，極易產生淬火微裂紋。所以，采用1040℃淬火最為合適。
4、真空淬火對環模模孔粗糙度的基本沒有影響。
5、4Cr13huanmojuyougaoqiangduhegaonaimoxing，danyeyouhendadeliewenminganxing，cuihuohoudehuihuoxiangdangzhongyao。weibaozhenghuanmozaihuihuohourengnengbaochijiaogaodeyingdu，tongshiyouyaobikaihuihuofashengcuixingdewenduqu，huanmocaiyong200℃低溫回火較合適，環模的最終使用硬度在52～05HRC左右，這樣，既可以保證環模不開裂，又可保證模孔和工作麵的磨損很小，使環模的使用壽命大大提高。
6、在相同的裝載量情況下，增加回填氣體壓強能明顯提高環模的冷卻速度和硬度。充填L 6bar壓強的氣體，與充填1.3bar壓強的氣體相比，快速冷卻縮短23%。硬度提高2～3HRC。回填氣體壓力越大，冷卻速度越快，環模的變形率越大。7、環模熱處理後尺寸變化多數回縮，在回填氣體壓力不大、冷卻速度較慢的情況下，尺寸變化也有可能是漲式。
8、在zai顆ke粒li機ji環huan模mo的de設she計ji工gong作zuo中zhong，傳chuan統tong的de計ji算suan和he分fen析xi方fang法fa很hen難nan精jing確que地di計ji算suan顆ke粒li機ji環huan模mo各ge個ge部bu分fen的de應ying力li和he變bian形xing情qing況kuang，因yin此ci缺que乏fa設she計ji的de理li論lun依yi據ju，隻zhi是shi用yong一yi些xie經jing驗yan公gong式shi進jin行xing粗cu略lve計ji算suan。本ben文wen應ying用yong有you限xian元yuan分fen析xi方fang法fa針zhen對dui環huan模mo壽shou命ming問wen題ti，分fen析xi環huan模mo在zai均jun勻yun載zai荷he與yu非fei均jun勻yun載zai荷he時shi的de應ying力li與yu應ying力li強qiang度du分fen別bie情qing況kuang，提ti出chu合he理li的de方fang案an以yi解jie決jue環huan模mo的de不bu均jun勻yun磨mo損sun，對dui於yu環huan模mo的de研yan究jiu方fang法fa是shi一yi次ci突tu破po和he有you意yi義yi的de嚐chang試shi。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們還銷售顆粒機環模等配套設備。
