La parete posteriore, un componente portante fondamentale nei frantoi a mascelle, supporta la sede della piastra di articolazione e resiste alle forze d'impatto provenienti dalla ganascia oscillante tramite la piastra di articolazione. Realizzata in ZG35SiMn/Q355D, è composta da una piastra di parete principale, elementi di montaggio della sede della articolazione (incavo/boccola con bulloni), nervature di rinforzo e strutture ausiliarie (fori di ispezione, golfari di sollevamento).
La produzione prevede la fusione di acciaio fuso (colata a 1500–1540 °C) con normalizzazione e rinvenimento, seguiti da lavorazioni meccaniche di precisione (planarità della sede della ginocchiera ≤0,08 mm/m) e rivestimento superficiale. Il controllo qualità include MT/UT per la verifica dei difetti, prove meccaniche (resistenza alla trazione ≥550 MPa) e prove di carico statico (carico nominale 1,5x, deformazione ≤0,1 mm/m).
Con una durata utile di 4-6 anni, garantisce una trasmissione stabile della forza e la rigidità del frantoio grazie a una progettazione robusta e a un rigoroso controllo del processo.
Introduzione dettagliata al componente della parete posteriore dei frantoi a mascelle
La parete posteriore è un componente portante fondamentale nella parte posteriore del telaio di un frantoio a mascelle, che collabora con la parete anteriore e le pareti laterali per formare la struttura del telaio chiusa. Le sue funzioni principali includono il supporto della sede della piastra di articolazione, la resistenza alle forze d'impatto inverse trasmesse dalla ganascia oscillante tramite la piastra di articolazione e la definizione del confine posteriore della camera di frantumazione per impedire la fuoriuscita di materiale dalla parte posteriore. La resistenza strutturale e la stabilità della parete posteriore influiscono direttamente sull'efficienza di trasmissione della forza e sulla rigidità complessiva del frantoio, rendendola essenziale per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.
I. Composizione e struttura della parete posteriore
Progettata per adattarsi al tipo di telaio (integrale o diviso) e alle caratteristiche di carico, la parete posteriore è suddivisa in due tipologie: a piastra dritta (di piccole/medie dimensioni) e con rinforzo ad arco (di grandi dimensioni), in base alle specifiche del frantoio. I suoi componenti principali e le caratteristiche strutturali sono i seguenti:
Piastra a parete principale La parte portante centrale, a forma di piastra verticale o leggermente inclinata (i modelli più grandi si inclinano all'indietro di 3°–5° per ottimizzare il flusso di forza). Lo spessore varia da 40 mm (piccolo) a 120 mm (grande). È realizzata in acciaio fuso ad alta resistenza (ZG35SiMn) o acciaio strutturale debolmente legato (Q355D) con una durezza superficiale ≥220 HBW per resistere ai carichi d'impatto ciclici della piastra di articolazione. La parte superiore si collega alla piastra superiore del telaio, mentre la parte inferiore è saldata o imbullonata alla piastra di base, formando un percorso completo di trasmissione della forza.
Struttura di montaggio del sedile con piastra a ginocchiera
Ricreazione/Capo: Al centro della piastra della parete principale (allineata con la sede della ginocchiera della ganascia mobile) è prevista una rientranza (profonda 10–30 mm) o una sporgenza (alta 5–15 mm) corrispondente alla sede della piastra a ginocchiera. La perpendicolarità tra il centro della rientranza/sporgenza e la superficie di montaggio della ganascia fissa della parete anteriore deve essere ≤0,1 mm/100 mm per garantire che la direzione della forza della piastra a ginocchiera sia allineata con l'asse della forza di schiacciamento.
Matrice di fori per bulloni: 4–8 fori per bulloni distribuiti circonferenzialmente (M24–M48) sono lavorati attorno alla rientranza/boccola con una tolleranza di posizione di ±0,3 mm. Bulloni ad alta resistenza (grado 10.9) fissano la sede della piastra di articolazione per evitare spostamenti sotto carichi d'urto.
Nervature di rinforzo
Costole trasversali: Le nervature trasversali a forma di T o di I sono saldate o fuse sul lato esterno (lato non soggetto a schiacciamento) della piastra della parete principale a intervalli di 300-500 mm. La loro altezza è pari a 2-3 volte lo spessore della parete per migliorare la resistenza al taglio.
Telaio di rinforzo perimetrale: Un telaio di rinforzo rettangolare (spessore 15–30 mm) è saldato ai bordi che collegano la piastra della parete principale alla piastra superiore, alla piastra di base e alle pareti laterali, disperdendo la concentrazione delle sollecitazioni per evitare crepe sui bordi.
Strutture ausiliarie
Foro di ispezione: Un foro di ispezione circolare o rettangolare (diametro/lunghezza lato 150-300 mm) con coperchio rimovibile è previsto al centro delle grandi pareti posteriori per controllare l'usura della piastra di articolazione e le condizioni interne della camera. I bordi del foro sono arrotondati (R≥10 mm) per evitare concentrazioni di sollecitazioni.
Occhielli di sollevamento: Per la movimentazione e l'installazione, sulla parte superiore o sui lati sono saldati golfari di sollevamento (spessi 20–40 mm) con fori di diametro 30–80 mm. Le saldature tra i golfari e la piastra a parete sono sottoposte a test non distruttivi.
II. Processo di fusione della parete posteriore (esempio di acciaio fuso)
Preparazione dello stampo e del modello in sabbia
Vengono utilizzati stampi autoindurenti in sabbia di resina. I modelli in schiuma a schiuma persa (piccoli/medi) o in legno (grandi) vengono realizzati a partire da modelli 3D con un margine di ritiro del 2,5%-3% (ritiro lineare dell'acciaio fuso: 2,2%-2,8%).
Per le aree critiche (cavità della sede della ginocchiera, perimetri dei fori dei bulloni) vengono utilizzate anime in sabbia ad alta precisione. Le superfici delle anime sono rivestite con vernice ceramica (spessore 1-1,5 mm) e cotte (150 °C per 3 ore) per formare uno strato ad alta resistenza che garantisce la precisione dimensionale.
Fusione e colata
Rottami di acciaio e leghe di alta qualità vengono fusi in un forno a induzione a frequenza intermedia a 1540–1580 °C. La composizione viene regolata (ZG35SiMn: C 0,32%–0,40%, Si 1,1%–1,4%, Mn 1,1%–1,4%) e raffinata in un forno a bassa temperatura per rimuovere gas e inclusioni, raggiungendo una purezza ≥99,95%.
Viene utilizzato un sistema di colata a gradini, con colata simultanea da entrambi i lati inferiori. La temperatura di colata è di 1500–1540 °C e il tempo di colata è di 10–30 minuti (a seconda del peso: 800–8000 kg) per garantire un riempimento uniforme ed evitare l'intrappolamento delle scorie.
Distaffatura e trattamento termico
I getti vengono sformati dopo un raffreddamento inferiore a 200 °C. I montanti vengono tagliati meccanicamente e rettificati a filo, rimuovendo le sbavature e l'adesione della sabbia.
Normalizzazione + rinvenimento: riscaldamento a 880–920 °C per 2–3 ore, raffreddamento ad aria, quindi rinvenimento a 550–600 °C per 4–5 ore e raffreddamento ad aria. Questo omogeneizza la struttura (perlite + ferrite) a 220–260 HBW con tenacità all'impatto ≥30 J/cm².
III. Processo di lavorazione della parete posteriore
Lavorazione grezza
Utilizzando il lato interno (rivolto verso la camera di frantumazione) come riferimento, la superficie esterna e le superfici di collegamento perimetrali vengono sgrossate su un mulino a portale, lasciando un margine di finitura di 3-5 mm. Planarità della superficie esterna ≤1 mm/m; perpendicolarità alla piastra di base ≤0,5 mm/100 mm.
L'incavo della sede della ginocchiera viene fresato grossolanamente su una fresa verticale fino a 2–3 mm più in profondità rispetto a quanto progettato, con una deviazione centrale dalla linea centrale della piastra a parete ≤1 mm.
Semi-finitura e sollievo dallo stress
Le superfici sono semifinite (1–2 mm di tolleranza) e i fori per i bulloni sono forati (1–2 mm di sovradimensionamento). L'invecchiamento termico (250–300 °C per 6 ore) riduce lo stress da lavorazione.
Lavorazione di finitura
Superficie di montaggio della sede della ginocchiera: forata e fresata CNC con planarità ≤0,08 mm/m, Ra≤3,2 μm e parallelismo alla superficie della ganascia fissa della parete anteriore ≤0,15 mm/m.
Fori per bulloni e filettatura: forati con precisione su una macchina alesatrice a coordinate e filettati con precisione di filettatura 6H. Tolleranza di posizione tra i fori per bulloni e il centro della rientranza ≤0,2 mm.
Fori di ispezione e sollevamento: i fori di ispezione sono tagliati al plasma e forati (tolleranza H12) con bordi arrotondati (R5–R10). I fori di sollevamento sono forati con tolleranza H11 con filettatura (grande) o manicotti rinforzati (piccolo/medio).
Trattamento superficiale e assemblaggio
Le superfici grezze vengono sabbiate (Sa2,5) e rivestite con primer epossidico (60–80 μm) e finitura poliuretanica (40–60 μm). Le superfici lavorate vengono trattate con olio antiruggine (grande) o zincate (piccola/media).
Montaggio di prova con il telaio: verifica la corrispondenza con le pareti laterali (spazio ≤0,3 mm) e segna le posizioni dei fori dei bulloni per garantire la tenuta del telaio.
IV. Controllo di qualità della parete posteriore
Qualità della fusione
Ispezione visiva: nessuna crepa, restringimento o irregolarità. Il test con particelle magnetiche (MT) al 100% sulle aree della sede della ginocchiera garantisce l'assenza di crepe superficiali/sottosuperficiali (lunghezza ≤0,3 mm).
Qualità interna: il test a ultrasuoni (UT) per le grandi pareti posteriori (>3000 kg) copre l'intero spessore, senza difetti ≥φ4 mm in ≥95% dell'area.
Precisione dimensionale
Le macchine di misura a coordinate verificano la planarità, la tolleranza di posizione e la perpendicolarità della superficie della sede della ginocchiera (tolleranza ±0,1 mm).
I laser tracker verificano la rettilineità (≤0,5 mm/m) e la perpendicolarità (≤0,1 mm/100 mm) per evitare errori di trasmissione della forza.
Proprietà meccaniche
Prova di trazione: i campioni soddisfano una resistenza alla trazione ≥550 MPa, una resistenza allo snervamento ≥300 MPa e un allungamento ≥18%.
Prova d'impatto: energia d'impatto a -20°C ≥27 J (ZG35SiMn) per resistenza alle basse temperature.
Assemblaggio e test di carico
Montaggio di prova con la sede di articolazione: verifica della vestibilità (inserimento dello spessimetro da 0,05 mm ≤10 mm). Dopo il serraggio del bullone, variazione di planarità ≤0,05 mm.
Prova di carico statico: un carico nominale pari a 1,5× applicato per 1 ora mostra una deformazione ≤0,1 mm/m senza deformazione residua; perdita di coppia del bullone ≤3%.
Con una durata di 4-6 anni (a seconda della durezza del materiale e della manutenzione), la parete posteriore garantisce prestazioni stabili grazie a rigorosi controlli di produzione. Controlli di routine del serraggio dei bulloni e dell'usura della superficie della sede della ginocchiera (riparazione quando >1 mm) mantengono l'integrità della trasmissione della forza.
