Frantumazione dei materiali: Lavorando insieme al rivestimento del cono mobile (mantello) per applicare forze di compressione e di taglio ai materiali (minerali, rocce), riducendoli alla dimensione desiderata delle particelle.
Protezione dall'usura: Protegge il telaio superiore dal contatto diretto con materiali abrasivi, prolungando la durata del telaio e riducendo i costi di manutenzione.
Guida ai materiali: Guida i materiali attraverso la camera di frantumazione tramite la sua superficie interna conica o a gradini, garantendo una distribuzione uniforme e una frantumazione efficiente.
Controllo delle dimensioni del prodotto: Il profilo interno del rivestimento (ad esempio, sezioni parallele, convesse o concave) influenza direttamente la distanza di frantumazione e la distribuzione granulometrica delle particelle del prodotto finale.
Corpo di rivestimento: La struttura principale, realizzata in ghisa ad alto tenore di cromo (ad esempio, Cr20–Cr26) o acciaio martensitico (ad esempio, 12Cr13), con uno spessore compreso tra 50 e 150 mm. La sua superficie esterna è lavorata per adattarsi al telaio superiore, mentre la superficie interna presenta un profilo antiusura.
Profilo di usura interna: Progettato con geometrie specifiche per ottimizzare l'efficienza di frantumazione:
Sezioni parallele: Per produrre particelle fini uniformi mantenendo una distanza di frantumazione costante.
Superfici a gradini o scanalate: Migliora la presa del materiale e riduce lo slittamento, adatto per la frantumazione grossolana.
Angolo di conicità: In genere 15°–30° rispetto all'asse verticale, determinando la portata del materiale e la distribuzione della forza di frantumazione.
Caratteristiche di montaggio:
scanalature a coda di rondine: Scanalature longitudinali sulla superficie esterna che si accoppiano con le sporgenze corrispondenti sul telaio superiore, proteggendo il rivestimento dalle forze di rotazione.
Fori per bulloni: Fori circonferenziali vicino ai bordi superiore/inferiore per i bulloni che fissano il rivestimento al telaio, impedendo lo spostamento assiale.
Perni di posizionamento: Piccole sporgenze o fori che allineano il rivestimento con il telaio, garantendo il corretto posizionamento del profilo interno.
Nervature di rinforzo: Nervature radiali esterne (spesse 10–30 mm) che rinforzano il corpo del rivestimento, riducendo la deformazione sotto carichi d'impatto.
Flangia superiore: Un bordo radiale all'estremità superiore che si sovrappone alla tramoggia di alimentazione, impedendo la fuoriuscita di materiale tra il rivestimento e il telaio.
Selezione dei materiali:
La ghisa ad alto tenore di cromo (Cr20Mo3) è preferita per la sua eccellente resistenza all'usura (durezza ≥HRC 60) e tenacità all'urto (≥15 J/cm²). La composizione chimica è controllata a C 2,5–3,5%, Cr 20–26%, Mo 0,5–1,0% per formare carburi di cromo duri (M7C3) nella matrice.
Creazione di modelli:
Viene creato un modello a grandezza naturale utilizzando legno, schiuma o resina stampata in 3D, replicando il profilo interno, la superficie esterna, le caratteristiche di montaggio e le nervature del rivestimento. Vengono aggiunte tolleranze di ritiro (1,5-2,5%) per tenere conto della contrazione di raffreddamento della ghisa.
Stampaggio:
Viene preparato uno stampo in sabbia legato con resina, con il modello posizionato per formare la superficie esterna del rivestimento. Un'anima in sabbia (rivestita con un lavaggio refrattario) crea il profilo di usura interno, garantendo la precisione dimensionale dell'angolo di conicità e delle scanalature.
Fusione e colata:
La ghisa viene fusa in un forno a induzione a 1450–1500°C, con un rigoroso controllo del carbonio equivalente (CE = C + 0,3(Si + P) ≤4,2%) per evitare difetti di ritiro.
La colata viene effettuata a 1380–1420 °C utilizzando una siviera, con un flusso lento e costante per riempire la cavità dello stampo senza turbolenze, che possono causare porosità nella fusione.
Raffreddamento e shakeout:
Lo stampo viene raffreddato per 24-48 ore per ridurre lo stress termico, quindi il getto viene rimosso tramite vibrazione. I residui di sabbia vengono puliti mediante pallinatura (grana d'acciaio G25), ottenendo una rugosità superficiale di Ra50-100 μm.
Trattamento termico:
Ricottura in soluzione: La fusione viene riscaldata a 950–1050 °C, mantenuta per 2–4 ore, quindi raffreddata ad aria per sciogliere i carburi e omogeneizzare la struttura.
Austempering: Tempra in olio a 250–350°C, seguita da rinvenimento a 200–250°C per trasformare la matrice in martensite, ottenendo una durezza HRC 60–65 mantenendo la tenacità.
Lavorazione grezza:
Il rivestimento fuso viene montato su un tornio verticale CNC per lavorarne la superficie esterna, la flangia superiore e le posizioni dei fori per i bulloni, lasciando un margine di finitura di 1-2 mm. Le dimensioni chiave (ad esempio, diametro esterno, angolo di conicità) sono controllate con una tolleranza di ±0,5 mm.
Lavorazione delle caratteristiche di montaggio:
Le scanalature a coda di rondine vengono fresate sulla superficie esterna utilizzando una fresatrice CNC, con tolleranza di profondità (±0,1 mm) e spaziatura uniforme per garantire una perfetta aderenza alle sporgenze del telaio.
I fori dei bulloni sono forati e filettati con tolleranza di classe 6H, con precisione di posizionamento (±0,2 mm) rispetto all'asse del rivestimento, impedendo la concentrazione di sollecitazioni sui bulloni.
Lavorazione del profilo interno:
La superficie interna antiusura viene sgrossata fino a ottenere un profilo approssimativo, quindi rettificata con una rettificatrice CNC dotata di utensile di contornatura. La rugosità superficiale è controllata a Ra3,2 μm per ottimizzare il flusso del materiale e ridurre l'usura.
L'angolo di conicità viene verificato mediante uno scanner laser, assicurando che corrisponda al progetto (tolleranza ±0,1°) per mantenere la corretta distanza di schiacciamento con il cono in movimento.
Trattamento superficiale:
La superficie esterna (in abbinamento al telaio) è rivestita con vernice antiruggine per prevenire la corrosione durante lo stoccaggio.
La superficie interna soggetta a usura può essere sottoposta a pallinatura (utilizzando graniglia di acciaio da 0,3–0,8 mm) per indurre sollecitazioni compressive, migliorando la resistenza alla fatica.
Prove sui materiali:
L'analisi della composizione chimica (spettrometria) conferma che la ghisa soddisfa gli standard (ad esempio, Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
L'analisi metallografica verifica la distribuzione dei carburi di cromo (frazione di volume ≥30%) e la struttura della matrice (martensite con ≤5% di perlite).
Test delle proprietà meccaniche:
La prova di durezza (Rockwell) garantisce che la superficie interna abbia una durezza ≥HRC 60; la durezza del nucleo viene controllata per confermare un trattamento termico uniforme (≤HRC 55 per la tenacità).
La prova d'impatto (Charpy V-notch) misura la tenacità a temperatura ambiente, richiedendo ≥12 J/cm² per resistere alla frattura sotto impatto.
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) ispeziona le dimensioni chiave: diametro esterno (±0,2 mm), profilo interno (±0,1 mm di deviazione dal modello CAD) e angolo di conicità (±0,1°).
Un calibro modello verifica che il profilo di usura interno corrisponda al progetto, garantendo la corretta distanza di schiacciamento con il cono in movimento.
Prove non distruttive (NDT):
Il test a ultrasuoni (UT) rileva difetti interni (ad esempio pori da restringimento, crepe) nel corpo del rivestimento, con un limite di dimensione di φ3 mm.
Il test delle particelle magnetiche (MPT) verifica la presenza di crepe superficiali nelle scanalature a coda di rondine e nei fori dei bulloni; qualsiasi crepa di lunghezza pari o superiore a 0,2 mm comporta il rigetto.
Test di prestazione di usura:
Il test di usura accelerata mediante un apparato con ruota in sabbia/gomma asciutta (ASTM G65) misura la perdita di peso, con rivestimenti in Cr20 che richiedono ≤0,5 g/1000 cicli.
Un test al banco monta il rivestimento con un cono mobile, frantumando 10 tonnellate di minerale standard; l'ispezione post-test mostra un'usura uniforme, senza scheggiature o sfaldature.
