Trasmissione di potenza: Trasmissione della coppia dalla boccola eccentrica al cono mobile, determinandone la rotazione eccentrica per generare forze di schiacciamento.
Portante: Supporta i carichi assiali e radiali derivanti dal cono in movimento e dal processo di frantumazione (fino a migliaia di kilonewton), trasferendo queste forze ai cuscinetti del telaio.
Guida del movimento eccentrico: Lavorare con la boccola eccentrica per mantenere il percorso orbitale del cono mobile, garantendo un controllo stabile dello spazio di frantumazione e una lavorazione uniforme del materiale.
Allineamento strutturale: Mantenere la concentricità tra il cono mobile e quello fisso è fondamentale per ottenere dimensioni uniformi del prodotto e ridurre l'usura delle guarnizioni.
Corpo dell'albero: Struttura forgiata monoblocco realizzata in acciaio legato ad alta resistenza (ad esempio, 42CrMo o 35CrNiMo) con un diametro compreso tra 100 mm e 500 mm. La sua lunghezza varia a seconda delle dimensioni del frantoio, in genere tra 500 e 2000 mm.
Supporto cono superiore: Una sezione conica o filettata nella parte superiore per il fissaggio del cono mobile, con una superficie lavorata con precisione (tolleranza IT6) per garantire la concentricità.
Interfaccia boccola eccentrica: Una sezione centrale cilindrica con una superficie lucidata (Ra0,8 μm) che si inserisce nella boccola eccentrica, spesso con scanalature per l'olio per la lubrificazione.
Perni dei cuscinetti: Due o più sezioni cilindriche (superiore e inferiore) che si accoppiano ai cuscinetti del telaio, con tolleranze dimensionali ristrette (IT5–IT6) e rugosità superficiale (Ra0,4 μm) per ridurre al minimo l'attrito.
Spalle e sedi per chiavette: Spallamenti radiali che limitano il movimento assiale dei cuscinetti o delle boccole e sedi per chiavette per la trasmissione della coppia tra l'albero e il cono mobile.
Canali di lubrificazione: Fori assiali e radiali che forniscono lubrificante ai perni dei cuscinetti e all'interfaccia della boccola eccentrica, prevenendo surriscaldamento e usura.
Selezione dei materiali:
L'acciaio legato ad alta resistenza (42CrMo) è preferito per la sua eccellente resistenza alla trazione (≥1080 MPa), limite di snervamento (≥930 MPa) e tenacità all'impatto (≥60 J/cm²), adatto per applicazioni con carichi dinamici.
Processo di forgiatura:
Riscaldamento a billetta: La billetta di acciaio viene riscaldata a 1100–1200 °C in un forno a gas, garantendo una distribuzione uniforme della temperatura per migliorarne la plasticità.
Forgiatura a stampo aperto: La billetta viene forgiata in una forma grezza a gradini utilizzando presse idrauliche (da 1000 a 5000 tonnellate), con più passaggi per affinare la struttura granulare ed eliminare i difetti interni. I passaggi chiave includono la ricalcatura (per aumentare il diametro) e la trafilatura (per estendere la lunghezza).
Forgiatura di precisione: La forgiatura grezza viene modellata nel profilo finale a gradini con dimensioni quasi nette, riducendo le tolleranze di lavorazione a 5–10 mm.
Trattamento termico:
Tempra e rinvenimento: L'albero forgiato viene riscaldato a 850–880 °C, mantenuto per 2–4 ore, quindi temprato in olio per ottenere una struttura martensitica. Il rinvenimento a 550–600 °C per 4–6 ore riduce la fragilità, ottenendo una durezza di 28–35 HRC e una tenacità ottimizzata.
Indurimento superficiale locale: I perni dei cuscinetti e le sedi delle chiavette sono temprati a induzione fino a una profondità di 2–5 mm, raggiungendo una durezza HRC 50–55 per migliorare la resistenza all'usura mantenendo al contempo la tenacità del nucleo.
Lavorazione grezza:
Il pezzo grezzo forgiato viene montato su un tornio CNC per la lavorazione di tutte le superfici esterne (diametri, spallamenti, conicità), lasciando 1-2 mm di sovrametallo di finitura. Le dimensioni chiave (ad esempio, i diametri dei perni) sono controllate con una tolleranza di ±0,1 mm.
Lavorazione di precisione di caratteristiche critiche:
Perni dei cuscinetti: Finito e rettificato per ottenere una tolleranza dimensionale di IT5 (ad esempio, φ200H5) e una rugosità superficiale Ra0,4 μm, garantendo un adattamento corretto con i cuscinetti e un attrito minimo.
Supporto conico: Il supporto del cono superiore è rifinito con una tolleranza dell'angolo di conicità di ±0,05° e una rugosità superficiale Ra0,8 μm, garantendo la concentricità con il cono mobile.
Sedi per chiavette e scanalature per olio: Fresato con macchine CNC con tolleranza di posizione (±0,05 mm) e finitura superficiale Ra3,2 μm, evitando la concentrazione di sollecitazioni.
Foratura del canale di lubrificazione:
I fori assiali e radiali per l'olio (φ5–φ15 mm) vengono realizzati utilizzando macchine per foratura profonda CNC, con precisione di posizionamento (±0,2 mm) per garantire un flusso di lubrificante senza ostruzioni. Le estremità dei fori vengono sbavate per evitare interruzioni del flusso dell'olio.
Equilibrio:
L'albero viene sottoposto a bilanciamento dinamico su una macchina equilibratrice a 500–1000 giri/min, con squilibrio residuo limitato a ≤5 g·mm/kg per ridurre le vibrazioni e l'usura dei cuscinetti.
Trattamento superficiale:
I perni dei cuscinetti sono lucidati a Ra0,2 μm per ridurre l'attrito e migliorare la durata dei cuscinetti.
Le superfici non portanti sono rivestite con vernice antiruggine o zincatura (5–8 μm) per resistere alla corrosione durante lo stoccaggio e il funzionamento.
Test sui materiali e sulla forgiatura:
L'analisi della composizione chimica (spettrometria) conferma la conformità agli standard 42CrMo (C 0,38–0,45%, Cr 0,9–1,2%, Mo 0,15–0,25%).
La qualità della forgiatura viene ispezionata tramite test a ultrasuoni (UT) per rilevare difetti interni (ad esempio crepe, inclusioni) con limiti di dimensione ≤φ2 mm.
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) verifica tutte le dimensioni critiche: diametri dei perni, angoli di conicità, posizioni delle sedi delle chiavette e posizioni dei fori dell'olio.
La rotondità e la rettilineità dell'albero vengono misurate utilizzando uno strumento di allineamento laser, con tolleranza ≤0,01 mm/m.
Test delle proprietà meccaniche:
I test di durezza (Rockwell) garantiscono che i perni dei cuscinetti abbiano una durezza HRC 50-55 e il nucleo HRC 28-35.
Le prove di trazione sui campioni forgiati confermano una resistenza alla trazione ≥1080 MPa e un allungamento ≥12%.
Prove non distruttive (NDT):
Il test delle particelle magnetiche (MPT) rileva crepe superficiali in sedi per chiavette, spalle e perni, rifiutando qualsiasi difetto di lunghezza pari o superiore a 0,2 mm.
Il test a correnti parassite verifica la presenza di difetti sottosuperficiali nelle superfici dei perni temprati.
Test funzionali:
Prova di rotazione: l'albero viene montato su un dispositivo di prova e fatto ruotare alla massima velocità (1500 giri/min) per 2 ore, monitorando le vibrazioni per garantire livelli ≤0,1 mm/s.
Prova di carico: viene applicato un carico assiale simulato (120% del carico nominale) per 1 ora, con un'ispezione post-prova che non mostra alcuna deformazione (ad esempio, variazione della rotondità del perno ≤0,005 mm).
