La parete frontale è un componente chiave delle camere di frantumazione dei frantoi a mascelle, in quanto supporta la piastra fissa delle ganasce e resiste all'impatto iniziale del materiale. È composta da una piastra principale (ZG30Mn/Q355B), strutture di montaggio delle ganasce fisse (scanalature a T/bulloni), flange di collegamento e nervature di rinforzo, con rivestimenti antiusura opzionali e labbri anti-perdita.
La produzione prevede la fusione di acciaio fuso (colata a 1460–1500 °C) con ricottura di distensione, seguita da lavorazioni meccaniche di precisione (planarità ≤0,1 mm/m per le superfici di montaggio) e rivestimento superficiale. Il controllo qualità include MT/UT per la verifica dei difetti, prove di durezza (≥200 HBW) e prove di carico (1,2× forza nominale) per garantire una deformazione ≤0,2 mm.
Con una durata utile di 3-5 anni, garantisce una frantumazione stabile grazie alla rigidità strutturale e al montaggio preciso, fattori essenziali per l'efficienza di alimentazione e il contenimento del materiale.
Introduzione dettagliata al componente della parete anteriore dei frantoi a mascelle
La parete frontale è una parte critica della camera di frantumazione nei frantoi a mascelle, situata nella parte anteriore dell'attrezzatura. Si collega direttamente alla piastra a mascelle fisse e costituisce il confine fisso della camera di frantumazione. Le sue funzioni principali includono il supporto della piastra a mascelle fisse, la resistenza al carico d'impatto iniziale dei materiali in ingresso nella camera di frantumazione e la garanzia della precisione geometrica della camera di frantumazione (come le dimensioni dell'apertura di alimentazione e l'angolo di frantumazione) attraverso la cooperazione con la ganascia oscillante. La sua stabilità strutturale influisce direttamente sull'efficienza di frantumazione, sul rischio di perdite di materiale e sulla durata della piastra a mascelle fisse, rendendola un componente chiave per garantire un'alimentazione fluida e operazioni di frantumazione stabili.
I. Composizione e struttura della parete frontale
Il design della parete frontale deve adattarsi al profilo della camera di frantumazione (ad esempio, camera profonda per materiali a grana fine, camera bassa per materiali a grana grossa). È suddiviso in tipi integrali (di piccole/medie dimensioni) e frazionati (di grandi dimensioni) in base alle specifiche del frantoio. I suoi componenti principali e le caratteristiche strutturali sono i seguenti:
Piastra principale La struttura portante centrale, a forma di piastra piana inclinata con un angolo di 25°–35° rispetto al piano orizzontale (ottimizzando la traiettoria di caduta del materiale e riducendo i rischi di intasamento), ha uno spessore compreso tra 30–50 mm per i frantoi di piccole dimensioni e 80–120 mm per quelli di grandi dimensioni. È realizzata in acciaio fuso ad alta resistenza (ad esempio, ZG30Mn) o acciaio strutturale bassolegato (Q355B) con una durezza superficiale ≥200 HBW per resistere agli urti e all'usura del materiale. La parte superiore della piastra principale si collega alla piastra superiore del telaio, mentre la parte inferiore si estende fino alla sezione medio-inferiore della camera di frantumazione, fornendo un supporto completo per la piastra fissa delle ganasce.
Struttura di montaggio della piastra della ganascia fissa
Scanalature a T e fori per bulloni: Il lato interno della piastra principale (rivolto verso la camera di frantumazione) è lavorato con scanalature a T orizzontali (larghezza 20–50 mm) o fori per bulloni disposti in serie (distanza 150–300 mm) per fissare la piastra fissa della ganascia tramite bulloni a T o bulloni a testa svasata. Le scanalature a T consentono la regolazione laterale della piastra fissa della ganascia (±5 mm), mentre i fori per bulloni utilizzano bulloni ad alta resistenza (grado 8.8) per garantire connessioni salde, impedendo l'allentamento sotto carichi d'impatto.
Localizzazione dei boss: Sui bordi della piastra principale sono presenti delle sporgenze alte 5–10 mm, che corrispondono alle scanalature sui bordi della piastra fissa della ganascia per limitare gli spostamenti laterali. La precisione di posizionamento deve essere ≤0,5 mm per evitare inceppamenti del materiale dovuti a spazi eccessivi.
Flangia di collegamento Una struttura flangiata su entrambi i lati e sulla parte superiore della piastra principale, più spessa di 10-20 mm rispetto alla piastra principale, per il collegamento fisso al telaio (saldato o imbullonato). La superficie della flangia è lavorata meccanicamente con fori per perni di centraggio (diametro 16-30 mm) e fori per bulloni di collegamento (M20-M48) con una tolleranza di posizione di ±0,5 mm per garantire la coassialità durante l'assemblaggio del telaio. Le flange delle pareti frontali di grandi dimensioni sono fuse integralmente con la piastra principale, mentre quelle delle pareti frontali di piccole/medie dimensioni sono collegate tramite saldatura a gola (altezza delle gambe ≥10 mm), con saldature ispezionate per difetti tramite prove non distruttive.
Strutture di rinforzo
Rinforzi longitudinali: Le nervature longitudinali (a forma di L o a sezione rettangolare) sono saldate o fuse sul lato esterno della piastra principale (lato non della camera di schiacciamento) a intervalli di 200-400 mm. La loro altezza è pari a 1,5-2 volte lo spessore della piastra principale per migliorare la resistenza alla flessione.
Piastre di rinforzo angolari: Piastre di rinforzo triangolari (spesse 10–20 mm) vengono saldate agli angoli delle flange e della piastra principale per disperdere la concentrazione delle sollecitazioni, prevenendo la formazione di crepe nelle aree di collegamento sottoposte a carichi d'impatto.
Strutture di protezione ausiliarie
Labbro di prevenzione delle perdite: Il bordo inferiore della piastra principale è piegato verso l'interno di 5–10 mm, con uno spazio di 3–5 mm dal bordo della ganascia oscillante per impedire la fuoriuscita di materiali fini da entrambi i lati della camera di frantumazione.
Rivestimenti resistenti all'usura (opzionali): Per la frantumazione di materiali ad alta durezza, è possibile imbullonare rivestimenti resistenti all'usura in acciaio ad alto tenore di manganese (ZGMn13) (spessi 10–15 mm) sul lato interno della piastra principale (aree non coperte dalla piastra della ganascia fissa) per prolungare la durata utile.
II. Processo di fusione della parete frontale (esempio di acciaio fuso)
Le pareti frontali sono realizzate principalmente in acciaio fuso (ad esempio, ZG30Mn, ZG35CrMo). Il processo di fusione garantisce compattezza interna e proprietà meccaniche:
Preparazione di stampi e sabbia
Si utilizza la fusione in sabbia di resina (piccola/media) o la fusione in sabbia di silicato di sodio (grande). I modelli in legno o schiuma vengono realizzati a partire da modelli 3D, con una tolleranza di ritiro del 2,0%-2,5% (ritiro lineare per l'acciaio fuso). Le dimensioni critiche (ad esempio, spessore della flangia, posizione della cava a T) prevedono una tolleranza di lavorazione di 3-5 mm.
Le superfici degli stampi in sabbia sono rivestite con vernice a polvere di zircone (spessore 0,8-1,2 mm) e asciugate a 200 °C per 2 ore per formare una superficie liscia, prevenendo l'adesione del metallo durante la colata. Gli stampi in sabbia agli angoli dei rinforzi e della piastra principale sono arrotondati (R≥10 mm) per ridurre la concentrazione degli sforzi di colata.
Fusione e colata
Rottami di acciaio a basso contenuto di fosforo e zolfo (P≤0,03%, S≤0,02%) vengono fusi in un forno ad arco elettrico a 1520–1560 °C. Ferromanganese (Mn 1,2%–1,5%) e ferrosilicio (Si 0,5%–0,8%) vengono aggiunti per regolare la composizione. Dopo la deossidazione (deossidazione dell'alluminio), la purezza dell'acciaio fuso raggiunge oltre il 99,9% (inclusioni non metalliche ≤ Grado 2).
Viene utilizzato un sistema di colata dal basso, con paratoie posizionate in corrispondenza delle zone con flange spesse. La temperatura di colata è di 1460–1500 °C e il tempo di colata è di 5–20 minuti (a seconda del peso della parete frontale: 500–5000 kg) per evitare l'intrappolamento di scorie o chiusure a freddo dovute al riempimento rapido.
Distaffatura e trattamento termico
I getti vengono sformati dopo un raffreddamento inferiore a 250 °C. I montanti vengono rimossi mediante taglio a gas e rettificati a filo con la superficie, mentre bave, sbavature e adesione della sabbia vengono pulite.
Ricottura di distensione: i getti vengono riscaldati a 620–660 °C, mantenuti per 4–6 ore, quindi raffreddati in forno a 300 °C e raffreddati ad aria per eliminare le sollecitazioni residue (≤120 MPa) e prevenire la deformazione durante la successiva lavorazione o utilizzo.
III. Processo di lavorazione della parete frontale
Lavorazione grezza
Utilizzando il lato esterno della piastra principale come riferimento, il lato interno (superficie di montaggio della ganascia fissa) e la superficie di collegamento della flangia vengono sgrossati su una fresa a portale, lasciando un margine di finitura di 3-5 mm. La planarità del lato interno è ≤1 mm/m e la perpendicolarità tra la superficie della flangia e la piastra principale è ≤0,5 mm/100 mm.
Le scanalature a T o i fori per bulloni vengono lavorati in modo grezzo: i pezzi grezzi delle scanalature a T (2–3 mm più larghi del previsto) vengono fresati su una fresa verticale, oppure i fori per bulloni (1–2 mm più larghi del previsto) vengono forati su un trapano radiale.
Semifinitura e invecchiamento
Le superfici sono semifinite (tolleranza di 1–2 mm) e le cave a T sono semifresate (tolleranza di 0,5 mm). L'invecchiamento tramite vibrazioni (50–100 Hz per 2 ore) riduce ulteriormente le sollecitazioni di lavorazione per evitare deformazioni post-finitura.
Lavorazione di finitura
Superficie di montaggio della ganascia fissa: lavorata con finitura su una fresa CNC con planarità ≤0,1 mm/m, rugosità superficiale Ra≤6,3 μm ed errore dell'angolo di inclinazione ≤0,1° (garantendo un gioco uniforme con la piastra della ganascia oscillante).
Cave a T e filettatura: le cave a T sono lavorate con una fresa dedicata (tolleranza di larghezza ±0,1 mm), con perpendicolarità del fondo della cava rispetto alla superficie di montaggio ≤0,05 mm/100 mm. I fori dei bulloni sono filettati con una precisione di filettatura 6H per garantire una tenuta stagna con bulloni a ganascia fissa.
Fori per perni di posizionamento: forati e alesati in collaborazione con il telaio, utilizzando un accoppiamento di transizione H7/m6. La tolleranza di posizione tra i fori per perni e i fori per bulloni è ≤0,3 mm per garantire un allineamento preciso tra la parete frontale e il telaio.
Lavorazioni ausiliarie per il trattamento superficiale e l'assemblaggio
Le superfici non lavorate vengono sabbiate (Sa2,5) e rivestite con primer epossidico ricco di zinco (50-70 μm) e strato di finitura in gomma clorurata (40-60 μm) per la resistenza alla corrosione. Le superfici lavorate vengono trattate con olio antiruggine (grande) o fosfatazione (piccola/media, film da 5-8 μm).
Smussatura dei bordi: tutti i bordi taglienti sono arrotondati (R2–R3) e le aperture delle scanalature a T sono smussate (1×45°) per evitare di danneggiare la piastra della ganascia fissa o gli operatori durante il montaggio.
IV. Processo di controllo qualità della parete frontale
Controllo di qualità della fusione
Ispezione visiva: ispezione al 100% per verificare la presenza di crepe, ritiri o irregolarità. Le aree di concentrazione delle sollecitazioni (ad esempio, giunti tra irrigidimento e piastra principale, radici delle flange) vengono sottoposte a test con particelle magnetiche (MT) per garantire l'assenza di crepe superficiali o sottosuperficiali (lunghezza ≤0,5 mm).
Qualità interna: le pareti frontali di grandi dimensioni (peso >2000 kg) richiedono test a ultrasuoni (UT). L'area centrale della piastra principale (1/2 spessore) deve essere priva di pori, inclusioni o ritiri ≥φ3 mm, con una copertura di ispezione ≥80%.
Ispezione di precisione dimensionale
Una macchina di misura a coordinate controlla la planarità (≤0,1 mm/m), l'angolo di inclinazione (deviazione ≤0,1°), la posizione della scanalatura a T (tolleranza ±0,3 mm) e la posizione del foro del bullone (deviazione ≤0,5 mm) della superficie di montaggio della ganascia fissa.
Prova di deflessione: al centro della piastra principale viene applicato un carico d'impatto nominale pari a 1,5 volte (che simula l'impatto sul materiale). La deformazione residua viene misurata con un comparatore a quadrante dopo lo scarico, richiedendo ≤0,2 mm per garantire la rigidità strutturale.
Test delle proprietà meccaniche
Prove di trazione: Prove di campionamento per le proprietà dell'acciaio fuso. ZG30Mn deve soddisfare una resistenza alla trazione ≥600 MPa e un allungamento ≥15%; Q355B deve soddisfare una resistenza alla trazione ≥500 MPa e un allungamento ≥20%.
Prova di durezza: viene misurata la durezza Brinell della superficie della piastra principale (≥200 HBW), con una differenza di durezza ≤30 HBW sulla stessa superficie per garantire l'uniformità del materiale.
Verifica delle prestazioni di assemblaggio
Montaggio di prova con piastra fissa e telaio: viene verificato l'accoppiamento tra la piastra fissa e la superficie di montaggio (utilizzando uno spessimetro da 0,1 mm, con profondità di inserimento ≤20 mm in ≥80% delle aree). La distanza di accoppiamento della flangia tra la parete anteriore e il telaio è ≤0,1 mm (test con spessimetro).
Prova di carico: viene applicata una forza di schiacciamento pari a 1,2 volte quella nominale per 30 minuti. I bulloni di collegamento tra la parete frontale e il telaio non devono presentare allentamenti (perdita di coppia ≤5%) e non sono ammesse deformazioni visibili o rumori anomali nella piastra principale.
Grazie a una rigorosa progettazione strutturale, a processi di produzione e a un controllo di qualità rigoroso, la parete frontale mantiene prestazioni stabili anche in caso di impatto a lungo termine sui materiali, con una durata utile di 3-5 anni (a seconda della durezza del materiale e della frequenza di manutenzione). La manutenzione ordinaria dovrebbe includere controlli regolari del serraggio dei bulloni, dell'aderenza delle piastre di ganascia fisse e delle fessure dei bordi per la prevenzione delle perdite. Riparazioni tempestive per usura o deformazione garantiscono l'integrità della camera di frantumazione e l'efficienza dell'attrezzatura.
