成型模具的使用壽命是生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的使用修復(fù)周期的決定性因素，成型模具的材料和加工工藝對(duì)其使用壽命有著直接的影響。目前的生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的成型模具所用的材料，主要以碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼為主，加工工藝一般由鍛壓、切削、鉆孔等工序制成，熱處理工藝主要包括正火、調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳、滲氮等。
碳素結(jié)構(gòu)鋼以45號(hào)鋼為代表，本身硬度不高，小于HRC28，淬火可以淬硬到HRC42～HRC46，不建議作滲碳淬火工藝。因?yàn)殡m然其本身易切削加工，價(jià)格便宜，早期被許多成型設(shè)備廠家所使用。但因其熱處理后硬度偏低，其耐磨性和耐腐蝕性都相對(duì)較差'因此不建議作為成型模具磨損部位的主要材料。低合金鋼以20CrMo、20CrMnTi等為代表，都是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳或碳氮共滲后，表面硬度可以達(dá)到HRC58左右，表面以下1mm處硬度一般不超過(guò)HRC50，心部硬度可以達(dá)到HRC35～40。具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，有較高的低溫沖擊韌性，金相組織中抗磨相主要是鐵的碳化物，耐磨性不如不銹鋼，擔(dān)心部韌性很好。能較好地避免環(huán)模的早期開(kāi)裂。
低合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是韌性好，加工工藝性能也較好，熱處理后有較高的硬度，相對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較好的耐磨性和抗腐蝕性。
2、成型設(shè)備磨損現(xiàn)狀生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的快速磨損問(wèn)題是其推廣過(guò)程遇到的一個(gè)重要問(wèn)題，不同類型的成型設(shè)備，磨損部位不一樣，使用材料不一樣，其磨損情況也不一樣。
對(duì)于螺旋擠壓式成型設(shè)備，其磨損的主要部位為螺旋桿頭部和成型管內(nèi)壁。由于螺旋桿與物料始終處于高速摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致壓縮區(qū)（高溫、高壓）螺旋桿螺紋的磨損非常劇烈，尤其以螺旋桿頭部最后一圈螺旋葉片磨損最為嚴(yán)重。螺旋桿的材料，多以45號(hào)鋼為主，有部分采用合金鋼。為了延長(zhǎng)螺旋桿的使用壽命，目前多采用表面硬化的方法對(duì)螺旋桿頭進(jìn)行局部熱處理，如采用噴焊鎢鈷合金、碳化鎢焊條堆焊、局部炭化鎢噴涂或局部滲硼處理以及振動(dòng)堆焊等方法對(duì)螺旋桿成型部位進(jìn)行強(qiáng)化處理，在成本增加較大的同時(shí)，其使用修復(fù)周期改善有限，通常不大于100h。此外，還有把磨損最嚴(yán)重的螺旋桿前部用耐磨材料做成可拆卸的活動(dòng)螺旋頭，磨損后更換，螺旋本體還可繼續(xù)使用。目前國(guó)內(nèi)外的工藝技術(shù)條件還沒(méi)有從根本上解決螺旋桿磨損問(wèn)題。對(duì)于螺旋桿式成型設(shè)備，解決快速磨損的方法就是規(guī)模化生產(chǎn)，定期批量更換維修配件。
對(duì)于活塞沖壓式成型設(shè)備，成型管是主要的磨損部件，物料在成型管內(nèi)受擠壓作用而成型。為了使物料成型時(shí)有足夠的壓力，成型筒通常設(shè)計(jì)成錐形管，此時(shí)錐角的選擇是關(guān)鍵。錐角過(guò)小，收縮度達(dá)不到，物料擠壓后不易成型或成型后產(chǎn)品的密度達(dá)不到要求；錐角過(guò)大，則成型阻力過(guò)大，存在積壓死區(qū)，易堵塞，且成型錐管所受的側(cè)壓力增大，磨損量增加，降低了成型錐管的使用壽命。活塞沖壓式成型設(shè)備的成型管采用低合金耐磨鋼的較多，如20CrMnTi等。在一定的熱處理工藝后，其表面硬度可以達(dá)到HRC55以上，且韌性較好，能夠耐沖壓過(guò)程的沖擊。活塞沖壓式成型設(shè)備其使用修復(fù)周期相對(duì)較長(zhǎng)，可以達(dá)到500 h。
對(duì)于環(huán)模及平模式成型設(shè)備，其快速磨損情況同樣十分嚴(yán)重。環(huán)模及平模式成型設(shè)備是依靠輥輪與秸稈之間的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)壓縮的，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱將纖維素、木質(zhì)素軟化，從而把秸稈擠壓入成型孔，實(shí)現(xiàn)成型。環(huán)模及平模式成型設(shè)備的主要磨損部件是壓輥及成型孔。壓輥在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與秸稈產(chǎn)生的摩擦熱，以及秸稈收集過(guò)程中帶入許多泥沙(Si02)，都加劇了壓輥及成型孔的磨損，如圖6.54和圖6. 55所示。
目前生產(chǎn)環(huán)模及平模式成型設(shè)備的廠家所用材料較為復(fù)雜，其修復(fù)使用周期也不一致。采用低碳合金鋼的廠家設(shè)備韌性好，耐沖擊，磨盤及成型孔不易發(fā)生開(kāi)裂，但其耐磨性略低，使用修復(fù)周期一般不超過(guò)200h；部分生產(chǎn)廠家其主要磨損部件使用不銹鋼，硬度及耐磨性顯著增加，韌性也較好，平均使用修復(fù)周期可以達(dá)到300～400h。也有個(gè)別廠家采用局部磨損部位堆焊耐磨材料技術(shù)，如北京奧科瑞豐機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的環(huán)模機(jī)，在其輥輪及成型孔的磨損部位采用了堆焊碳化鎢的技術(shù)，使其使用修復(fù)周期得到較大幅度的增加。
總體而言，隨著生物質(zhì)成型技術(shù)的不斷發(fā)展，生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的使用穩(wěn)定性在不斷增強(qiáng)。但快速磨損問(wèn)題仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備使用修復(fù)周期一般不超過(guò)500h，個(gè)別生產(chǎn)廠家采用45號(hào)鋼不做任何熱處理，其使用時(shí)間甚至不超過(guò)50h。
生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的快速磨損問(wèn)題已經(jīng)成為制約其發(fā)展的一個(gè)瓶頸。
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