秸秆木屑颗粒机环模、
压辊是环模制粒装备的核心部件，环模、压辊磨损过快已成为制约环模制粒成型技术发展的瓶颈问题之一。明确环模、压辊的摩擦磨损机理对提升装备性能、降低使用成本具有非常重要的意义。
1、失效形式
实践中，环模、压辊的主要失效形式可总结为以下几种：
(1)环模工作一段时间后，模孔内壁磨损，孔径变大，生产出来的颗粒直径增大，超过规定的直径要求，环模失效；
(2)环模工作一段时间后，环模内壁磨损，环模内表面凹凸不平，阻碍物料的流动，出料量减少，直至停止使用；
(3)环模孔的进料斜面被磨掉，物料不易进入模孔，挤压力减少，逐渐模孔堵塞，导致环模失效；
(4)压辊工作一段时间之后，压辊表面的齿形磨损，导致摩擦力减小、模辊间隙变大，直至停止使用。
图2. 30和图2.31为环模、压辊发生剧烈磨损的照片。
2、磨损机理分析
为进行环模、压辊的磨损机理分析，分别对饲料制粒机与生物质制粒机进行生产试验。生产试验条件如下：
(1)饲料环模制粒机生产试验。环模材料为X46Cr13，热处理工艺为1050℃淬火和200℃两次回火。环模安装在某公司某型号环模制粒机上进行饲料生产试验，制粒机电机功率为75kW×2，环模转速为265r/min，生产率为17t/h。原料主要成分为玉米、小麦、稻谷和棉粕等，容重为615kg/m3。饲料成品颗粒直径为3mm，密度为1430kg/m3，成型率为99.2%，在正常生产状态下工作500h后将环模卸下进行磨损机理分析。
(2)生物质环模制粒机生产试验。试验设备采用某公司开发的9EYK1800型生物质燃料固化成型机，该机环模卧式放置，采用组合式结构（环模由45个模具单元组合而成），现已广泛用于秸秆成型燃料的生产。主要技术参数为：主机功率45kW，生产率1.3～1.8t／h，燃料成型率95%以上，产品密度0.8～1.2g/cm3，适用于小麦秸秆、水稻秸秆等生物质原料成型。试验原料为姜堰市周边2012年秋季收获后的水稻秸秆，经晒干后切断为碎粒状，粒度在5～15mm范围内，含水率为15%～20%。秸秆碎料直接压制成型，不添加其他成分。
试验结束后，分别在环模孔侧壁取样进行扫描电镜分析，扫描电镜图像如图2. 32所示。
从图2. 32可看出，无论是饲料制粒机环模，还是生物质制粒机环模，模孔表面均具有明显的犁沟和变形脊，同时伴有少量点状剥落坑和交叉疲劳裂纹。原因分析如下：
成型过程中，物料在模孔中主要受两个方向的作用力：平行于模腔的切向力和垂直于模具表面的法向力。物料在挤压成型过程中会形成较多坚硬细小的“不可压缩团，这些“不可压缩团”在法向力作用下被压人金属表面，同时切向力推动磨粒运动，对金属表面进行切削中明显的沟槽切痕。较软的物料则在循环载荷下与模具表面突出部位或犁沟产生周期性的接触，虽然每次循环应力中的最大应力远小于材料的屈服极限，但是循环应力的每次应力循环都对环模造成轻微损伤；随着应力循环次数的增加，当损伤积累到一定程度时，在环模表面或者内部出现裂纹扩展直至断裂。环模在接触应力的反复作用下，首先在表层产生初始疲劳裂痕，然后在滚动接触过程中裂纹扩展，最后使环模表层金属呈小片状剥落下来，在外表面形成一个个小坑，出现疲劳点蚀。
因此，环模制粒机环模的磨损是切削损伤机制的硬磨料磨损和疲劳损伤机制的软磨料磨损综合作用的结果。
同时，根据工作原理分析可知，环模、压辊的磨损是环模表面、压辊表面与环模压辊表面之间的粉体在压力作用下相互作用而导致的，是典型的三体磨损、软磨损。目前，针对三体磨损的研究大都集中于硬磨损方面，且表面间多呈现滑动摩擦；而环模制粒机工作过程中，饲料粉体、生物质粉体与环模、压辊金属材料在工作过程中相互之间既存在滑动摩擦，又存在滚动摩擦，摩擦磨损机理非常复杂。对环模制粒过程中三体（环模、压辊、粉体）软磨损机理的进一步深入研究是正确设计环模、压辊表面，提升环模、压辊使用寿命的关键。
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