Il cilindro di sicurezza (noto anche come cilindro di rilascio) è un componente di sicurezza fondamentale dei frantoi a cono, principalmente responsabile di proteggere l'attrezzatura dagli urti da sovraccaricoQuando materiali non frantumabili (come blocchi di ferro) entrano nel frantoio o il carico di materiale supera il limite, l'olio idraulico nel cilindro di sicurezza viene rapidamente rilasciato attraverso la valvola di sicurezza, spingendo il cono mobile verso l'alto per aumentare la distanza nella camera di frantumazione e consentire lo scarico di corpi estranei. Dopo l'espulsione dei corpi estranei, il sistema idraulico si ripristina e il cono mobile torna in posizione di lavoro, garantendo un funzionamento continuo e stabile dell'attrezzatura.
Il cilindro di sicurezza è un componente cilindrico azionato idraulicamente, costituito dalle seguenti parti principali:
IL corpo del cilindro Funge da contenitore per l'olio idraulico e per il pistone, resistendo alla pressione idraulica interna. Ha una struttura cilindrica cava e la sua parete interna richiede una lavorazione ad alta precisione per garantire prestazioni di tenuta e un movimento fluido del pistone. I materiali sono tipicamente ghisa ad alta resistenza o acciaio fuso.
IL pistone Trasmette la potenza idraulica necessaria per azionare lo spostamento del cono mobile. Si tratta di una struttura cilindrica che si adatta alla parete interna del corpo del cilindro, con la sommità collegata alla biella del cono mobile. La sua superficie è solitamente sottoposta a trattamento antiusura.
IL gruppo di tenuta Previene le perdite di olio idraulico (sia interne che esterne). È costituito da O-ring, guarnizioni composite (come anelli Glyd, guarnizioni a U) e parapolvere, installati sul pistone e all'estremità del corpo del cilindro.
IL ingresso/uscita olio Si collega alla tubazione idraulica per realizzare l'iniezione e lo scarico dell'olio idraulico. Situato sulla parete laterale del corpo del cilindro, presenta un'interfaccia filettata (ad esempio, filettatura britannica) per adattarsi al sistema idraulico.
IL manicotto di guida Garantisce la coassialità del movimento del pistone e riduce l'usura eccentrica. È rivestito esternamente al pistone, in ghisa resistente all'usura o in lega di rame, con una precisione del foro interno di grado IT7.
Alcuni modelli sono dotati di un dispositivo di buffering per ridurre l'impatto durante il rapido ripristino del pistone. Composto da un manicotto ammortizzatore e da un foro di strozzamento, è posizionato nella parte inferiore del corpo del cilindro e realizza l'ammortizzazione tramite una strozzatura dell'olio idraulico.
I componenti principali, come il corpo del cilindro e il pistone del cilindro di sicurezza, sono per lo più realizzati mediante processi di fusione, con il seguente flusso specifico:
Selezione dei materiali
Corpo del cilindro: viene selezionata ghisa grigia ad alta resistenza (HT300) o ghisa duttile (QT500-7), che richiede una resistenza alla trazione ≥500 MPa e una durezza di 180-240 HBW per garantire resistenza all'alta pressione e alla deformazione.
Pistone: comunemente si utilizzano ghisa duttile (QT600-3) o acciaio fuso (ZG35CrMo), che richiedono elevata resistenza all'usura e tenacità.
Progettazione e produzione di stampi
Gli stampi in sabbia (sabbia di resina o sabbia di silicato di sodio) vengono realizzati secondo i disegni dei componenti, con una tolleranza di lavorazione di 3-5 mm. Sono progettati montanti e iniettori adeguati per evitare cavità da ritiro e porosità. Per gli stampi con corpo cilindrico, la cilindricità della cavità interna deve essere garantita per evitare ellitticità o flessioni post-colata.
Fusione e colata
Fusione della ghisa: viene utilizzato un forno a induzione a frequenza intermedia, con temperatura della ghisa fusa controllata a 1450-1500 °C. La composizione chimica (ad esempio, carbonio: 3,2-3,6%, silicio: 1,8-2,2%) viene regolata per garantire fluidità e proprietà meccaniche.
Colata: viene adottato un sistema di colata dal basso, con velocità di colata controllata a 5-8 kg/s per evitare il trascinamento di scorie. Dopo la colata, il getto viene raffreddato lentamente nel forno a una temperatura inferiore a 200 °C per ridurre le tensioni interne.
Shakeout e pulizia
Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, lo stampo in sabbia viene rimosso mediante vibrazione. I montanti e le porte vengono puliti mediante taglio a gas o molatura, richiedendo un'altezza residua ≤1 mm.
Trattamento termico
Corpo del cilindro: la ricottura di distensione viene eseguita riscaldando a 550-600 °C, mantenendola per 2-3 ore e raffreddando lentamente a 200 °C prima di procedere alla fusione per eliminare le sollecitazioni di fusione e prevenire la deformazione post-lavorazione.
Pistone: se realizzato in acciaio fuso, la normalizzazione viene effettuata riscaldando a 850-900°C, mantenendo la temperatura per 1 ora e raffreddando ad aria per raffinare i grani e migliorarne la tenacità.
Ispezione della fusione
Ispezione visiva: verificare che non vi siano crepe, cavità da ritiro o buchi di sabbia.
Prove non distruttive: le prove a ultrasuoni (UT) vengono applicate alle aree critiche (ad esempio, la parete interna del cilindro) con una copertura del 100%, escludendo pori o inclusioni ≥φ3mm.
I pezzi grezzi di fusione richiedono una lavorazione meccanica per soddisfare la precisione del progetto, con il seguente processo specifico:
Lavorazione grezza
Corpo del cilindro: tornitura del cerchio esterno, della superficie terminale e della cavità interna, lasciando un margine di finitura di 1-2 mm; foratura e maschiatura delle filettature di ingresso/uscita dell'olio (ad esempio, G1/2).
Pistone: tornitura del cerchio esterno e della superficie terminale, lavorazione delle scanalature per le guarnizioni (tolleranza di larghezza e profondità ±0,05 mm).
Lavorazione di finitura
Parete interna del cilindro: levigatura per ottenere una rugosità superficiale di Ra0,8-1,6μm, cilindricità ≤0,01mm/m e tolleranza del diametro di grado IT7.
Cerchio esterno del pistone: rettifica di precisione a Ra1,6μm, con gioco di accoppiamento con la parete interna del cilindro controllato a 0,03-0,08 mm (regolato in base alla viscosità dell'olio idraulico).
Boccola di guida: foratura di precisione + levigatura del foro interno per garantire la precisione di adattamento con il pistone.
Trattamento superficiale
Superficie esterna del cilindro: verniciatura (primer + strato di finitura) o galvanica (zincatura e passivazione) per la resistenza alla corrosione; la cavità interna rimane non trattata (lubrificata con olio idraulico).
Superficie del pistone: cromatura dura (spessore 0,05-0,1 mm), seguita da rettifica di precisione per garantire la precisione dimensionale e migliorare la resistenza all'usura.
Assemblea
Installazione del gruppo di tenuta: montare in sequenza le guarnizioni antipolvere, le guarnizioni principali (ad esempio, gli anelli Glyd) e gli anelli guida, assicurandosi che non vi siano distorsioni o graffi.
Assemblaggio di pistone e cilindro: spingere lentamente il pistone per evitare di danneggiare le guarnizioni e verificare che il movimento sia fluido (senza inceppamenti).
La qualità del cilindro di sicurezza influisce direttamente sulle prestazioni di sicurezza del frantoio, richiedendo un controllo rigoroso nei seguenti collegamenti:
Ispezione delle materie prime
Analisi della composizione chimica: utilizzo di uno spettrometro per rilevare elementi quali carbonio, silicio e manganese nella ghisa/acciaio fuso, garantendo la conformità agli standard dei materiali.
Prove delle proprietà meccaniche: Campionamento per prove di trazione (misurazione della resistenza alla trazione e dell'allungamento) e prove di durezza (durometro Brinell).
Controllo della precisione della lavorazione
Precisione dimensionale: utilizzo di micrometri interni ed esterni per ispezionare il diametro interno del cilindro e il diametro esterno del pistone, con tolleranze entro il grado IT7.
Tolleranza geometrica: utilizzo di un rotondimetro per verificare la rotondità della parete interna del cilindro e di un comparatore a quadrante per testare la rettilineità del pistone (≤0,02 mm/m).
Qualità della superficie: utilizzo di un rugosimetro per misurare i valori Ra, con ispezione visiva per garantire che non vi siano scrostature o fori nella cromatura.
Test delle prestazioni idrauliche
Prova di tenuta: mantenimento della pressione alla pressione di esercizio nominale (solitamente 10-20 MPa) per 30 minuti, con perdite ≤0,1 mL/min.
Test di funzionamento: simulazione di condizioni di sovraccarico, iniezione di olio idraulico, osservazione del sollevamento/abbassamento regolare del pistone ed errore di precisione di ripristino ≤0,5 mm.
Test di durata a fatica
Campionamento per oltre 100.000 cicli alternativi, ispezione dell'usura delle guarnizioni dopo il test e rilevamento di crepe nei cilindri tramite test con particelle magnetiche.
Ispezione di fabbrica
Ogni cilindro di sicurezza deve essere accompagnato da un rapporto di ispezione contenente i dati dimensionali e i test prestazionali; è fatto divieto ai prodotti non qualificati di lasciare la fabbrica.
Il cilindro di sicurezza è la barriera di sicurezza dei frantoi a cono. Il suo design strutturale deve bilanciare resistenza e prestazioni di tenuta, con processi di fusione e lavorazione che garantiscono elevata precisione e resistenza all'usura. Il controllo qualità copre l'intero processo, dalle materie prime alla lavorazione e all'assemblaggio. Uno schema di processo ragionevole garantisce che il cilindro di sicurezza risponda rapidamente ai sovraccarichi, prolungando la durata utile del frantoio.
