Piastra a gradini del frantoio a cono

Trasmissione del carico assiale: È responsabile della trasmissione dei carichi assiali generati durante il processo di frantumazione. Quando il cono mobile del frantoio a cono frantuma i materiali, si generano forze assiali significative. La piastra a gradini trasferisce efficacemente queste forze all'albero principale e alle relative strutture di supporto, garantendo il funzionamento stabile del frantoio. Ad esempio, in un frantoio a cono di medie dimensioni, il carico assiale durante il normale funzionamento può raggiungere diverse tonnellate e la piastra a gradini svolge un ruolo cruciale nel sopportare e trasmettere questo carico.

Posizionamento e guida: Garantisce un posizionamento preciso dell'albero principale e del gruppo cono mobile. Grazie al preciso adattamento con altri componenti, garantisce che il cono mobile segua una traiettoria specifica durante il funzionamento. Ciò è essenziale per mantenere costanti le dimensioni della camera di frantumazione e la qualità dei prodotti frantumati. Eventuali deviazioni nella posizione della piastra a gradini possono causare un'usura non uniforme del cono mobile e dei rivestimenti del cono fisso e influire sulla distribuzione granulometrica dei materiali frantumati.

Supporto meccanico: La piastra a gradini offre supporto meccanico all'albero principale, contribuendo a ridurre vibrazioni e urti durante il funzionamento del frantoio. In un ambiente vibrante, stabilizza l'albero principale, il che è vantaggioso per prolungare la durata utile dell'albero principale e di altri componenti correlati, come i cuscinetti.

Corpo della piastra: Solitamente realizzata in acciaio legato ad alta resistenza, come 40CrNiMoA o 35CrMo. La scelta del materiale si basa sull'elevata resistenza alla trazione (per 40CrNiMoA, resistenza alla trazione ≥ 980 MPa), sulla buona tenacità agli urti e sulla resistenza alla fatica. La piastra ha uno spessore che varia da 30 mm a 80 mm, a seconda delle dimensioni e dei requisiti di carico del frantoio a cono. Per i frantoi di grandi dimensioni utilizzati in applicazioni minerarie, è necessaria una piastra a gradini più spessa per resistere a carichi più elevati.

Foro centrale: Nella piastra a gradini è presente un foro centrale lavorato con precisione, che viene utilizzato per l'accoppiamento con l'albero principale. La tolleranza del diametro di questo foro è rigorosamente controllata, solitamente entro ±0,05 mm, per garantire un accoppiamento saldo e preciso con l'albero principale. Questo accoppiamento è fondamentale per trasmettere efficacemente la coppia e i carichi assiali.

Funzione passo: Come suggerisce il nome, la piastra a gradini presenta una o più strutture a gradini sulla sua superficie. Questi gradini sono progettati per interagire con altri componenti, come cuscinetti reggispinta o distanziali. L'altezza e la larghezza dei gradini sono attentamente progettate in base ai requisiti meccanici del frantoio. Ad esempio, l'altezza del gradino può variare da 10 mm a 30 mm e la larghezza da 20 mm a 50 mm.

Fori di montaggio: Distribuiti uniformemente lungo la circonferenza della piastra del gradino sono presenti diversi fori di montaggio. Questi fori servono per fissare la piastra del gradino ad altri componenti, come il cono mobile o il telaio di supporto, utilizzando bulloni ad alta resistenza (solitamente di grado 8.8 o superiore). Il numero di fori di montaggio può variare da 8 a 24, a seconda delle dimensioni e del design della piastra del gradino.

L'acciaio legato selezionato, come il 40CrNiMoA, viene prima fuso in un forno a induzione. La temperatura di fusione viene attentamente controllata nell'intervallo 1500-1550 °C per garantire una fusione completa e una composizione uniforme. Durante il processo di fusione, vengono aggiunti elementi di lega in base alla composizione chimica predeterminata per regolare le proprietà dell'acciaio.

Per la piastra a gradini, si utilizza comunemente uno stampo in sabbia. Lo stampo in sabbia viene realizzato mescolando sabbia silicea, legante (come la resina) e altri additivi. Per modellare lo stampo in sabbia, che è una replica esatta della piastra a gradini, con tolleranze per il ritiro durante il raffreddamento, si utilizza un modello. Il modello è solitamente realizzato in legno o metallo. Dopo aver compattato la sabbia attorno al modello, questa viene compattata per garantire l'integrità della cavità dello stampo.

Una volta che lo stampo è pronto e l'acciaio è fuso alla temperatura appropriata, l'acciaio fuso viene colato nella cavità dello stampo. La velocità di colata è attentamente controllata per evitare turbolenze, che potrebbero causare difetti come porosità o inclusioni. La colata viene solitamente effettuata a una certa pressione (se si utilizza un sistema di colata pressurizzato) per garantire che l'acciaio fuso riempia ogni parte della cavità dello stampo, soprattutto nelle aree con geometrie complesse come le superfici a gradini.

Dopo la colata, lo stampo viene lasciato raffreddare lentamente in un ambiente controllato. La velocità di raffreddamento è fondamentale in quanto influisce sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della piastra a gradini fusa. Generalmente, la velocità di raffreddamento viene controllata in modo che sia relativamente lenta per favorire la formazione di una microstruttura a grana fine. Ciò può comportare la copertura dello stampo con materiali isolanti o il suo posizionamento in una camera di raffreddamento a temperatura controllata. La piastra a gradini viene lasciata nello stampo fino alla completa solidificazione, che può richiedere diverse ore a seconda delle dimensioni.

Normalizzazione: Dopo essere stata rimossa dallo stampo, la piastra a gradini viene prima normalizzata. Viene riscaldata a una temperatura di circa 850-900 °C e poi raffreddata ad aria. La normalizzazione aiuta ad affinare la struttura dei grani, migliorare le proprietà meccaniche e alleviare le tensioni interne.

Tempra e rinvenimento: Successivamente, la piastra a gradini viene sottoposta a tempra e rinvenimento. Viene riscaldata alla temperatura di tempra (per il 40CrNiMoA, circa 820-860 °C), quindi raffreddata rapidamente in olio. Dopo la tempra, viene rinvenuta a una temperatura di 500-600 °C per un certo periodo di tempo (solitamente 2-4 ore). Questo processo di trattamento termico migliora significativamente la resistenza, la tenacità e la durezza della piastra a gradini, rendendola adatta alle difficili condizioni di lavoro di un frantoio a cono.

Girando: La piastra a gradini fusa viene prima montata su un tornio. Il diametro esterno e il foro centrale vengono sgrossati per rimuovere il materiale in eccesso. Il processo di tornitura riduce il diametro del cerchio esterno e del foro interno a una dimensione prossima a quella finale, lasciando un sovrametallo di circa 2-3 mm per la successiva lavorazione di precisione.

Di fronte: Le due superfici piane della piastra a gradini vengono spianate per garantirne la planarità. La spianatura viene eseguita utilizzando un utensile da taglio sul tornio e la tolleranza di planarità in questa fase è controllata entro ±0,1 mm.

macinazione: Il diametro esterno, il foro centrale e le superfici dei gradini sono rettificati. Il processo di rettifica può ottenere una finitura superficiale ad alta precisione. Ad esempio, la rugosità superficiale delle superfici rettificate può raggiungere Ra0,8 - 1,6 μm. La tolleranza dimensionale del diametro esterno e del foro centrale è ulteriormente ridotta a ±0,02 mm, mentre l'altezza e la larghezza dei gradini sono lavorate secondo le dimensioni di progetto con una tolleranza di ±0,05 mm.

Foratura e maschiatura: I fori di montaggio vengono forati e filettati. Per garantire il posizionamento preciso dei fori vengono utilizzate trapani ad alta precisione. La tolleranza di posizionamento dei fori di montaggio è controllata entro ±0,1 mm. Dopo la foratura, viene eseguita la filettature per creare le filettature interne per l'installazione dei bulloni. La tolleranza della filettatura segue le norme nazionali pertinenti, come la 6H per le filettature interne.

La piastra a gradini può essere sottoposta a trattamenti superficiali come la pallinatura per rimuovere le impurità superficiali e migliorarne la finitura. Dopo la pallinatura, può essere rivestita con una vernice antiruggine o un rivestimento resistente alla corrosione. La vernice antiruggine viene solitamente applicata in più strati, con uno spessore totale di circa 80-120 μm, per proteggere la piastra a gradini dalla corrosione in ambienti di lavoro difficili, soprattutto nelle miniere dove possono essere presenti umidità e sostanze corrosive.

Analisi della composizione chimica: Uno spettrometro viene utilizzato per analizzare la composizione chimica del materiale della piastra a gradini. L'analisi garantisce che gli elementi di lega presenti nell'acciaio, come carbonio, cromo, nichel e molibdeno, rientrino negli intervalli specificati. Per il 40CrNiMoA, il contenuto di carbonio dovrebbe essere compreso tra 0,37 e 0,44%, quello di cromo tra 0,6 e 0,9%, quello di nichel tra 1,2 e 1,6% e quello di molibdeno tra 0,15 e 0,25%. Qualsiasi deviazione da questi intervalli può influire sulle proprietà meccaniche della piastra a gradini.

Test delle proprietà meccaniche: Le prove di trazione vengono condotte su campioni prelevati dalla piastra a gradini. Vengono misurati la resistenza a trazione, lo snervamento e l'allungamento. Per le piastre a gradini in 40CrNiMoA, la resistenza a trazione deve essere ≥ 980 MPa, lo snervamento ≥ 835 MPa e l'allungamento ≥ 12%. Vengono inoltre eseguite prove di impatto per valutare la tenacità all'impatto del materiale, con un'energia d'impatto richiesta ≥ 60 J/cm².

Macchina di misura a coordinate (CMM): Una macchina di misura a coordinate (CMM) viene utilizzata per misurare le dimensioni della piastra a gradini, inclusi il diametro esterno, il diametro del foro centrale, l'altezza del gradino, la larghezza e la posizione dei fori di montaggio. La CMM può fornire misurazioni estremamente accurate e qualsiasi deviazione dimensionale oltre le tolleranze specificate (ad esempio, tolleranza del diametro esterno di ±0,02 mm, tolleranza dell'altezza del gradino di ±0,05 mm) comporterà lo scarto della piastra a gradini.

Ispezione del calibro: Per verificare l'aderenza del foro centrale e le caratteristiche del gradino vengono utilizzati calibri speciali. Ad esempio, un calibro ad anello viene utilizzato per controllare il diametro del foro centrale, mentre un calibro a gradino viene utilizzato per verificare l'altezza e la larghezza del gradino. I calibri vengono calibrati regolarmente per garantire risultati di ispezione accurati.

Test ad ultrasuoni (UT): La tecnologia UT viene utilizzata per rilevare difetti interni nella piastra a gradini, come crepe, porosità o inclusioni. Le onde ultrasoniche vengono trasmesse attraverso la piastra a gradini e qualsiasi difetto causerà riflessioni che possono essere rilevate dall'apparecchiatura a ultrasuoni. Difetti più grandi di una certa dimensione (solitamente definita come una lunghezza della crepa ≥ 2 mm o un diametro della porosità ≥ 1 mm) non sono accettabili.

Test delle particelle magnetiche (MPT): La tecnologia MPT viene utilizzata principalmente per rilevare difetti superficiali e prossimi alla superficie in materiali ferromagnetici come l'acciaio legato della piastra a gradini. Un campo magnetico viene applicato alla piastra a gradini e le particelle magnetiche vengono distribuite sulla superficie. Eventuali difetti causeranno l'accumulo di particelle magnetiche, indicando la presenza e la posizione del difetto. Le crepe superficiali più lunghe di 0,5 mm sono considerate inaccettabili.

Verifica dell'assemblaggio: La piastra a gradini viene assemblata con altri componenti del frantoio a cono, come l'albero principale e il cono mobile, in una configurazione di prova. L'assemblaggio viene controllato per garantirne il corretto accoppiamento e allineamento. Ad esempio, la piastra a gradini deve adattarsi perfettamente all'albero principale senza alcun inceppamento e i bulloni di montaggio devono poter essere serrati alla coppia specificata senza problemi.

Simulazione delle prestazioni: I componenti del frantoio a cono assemblati con la piastra a gradini vengono sottoposti a test di simulazione delle prestazioni. Questi test possono includere il funzionamento del frantoio a basso carico per un certo periodo di tempo per verificare la presenza di vibrazioni anomale, rumori o usura eccessiva. Se durante i test di simulazione vengono rilevati problemi di prestazioni, potrebbe essere necessario rivalutare o sostituire la piastra a gradini.