La bague de serrage du concasseur à cône, élément de fixation essentiel entre la bague de réglage et le châssis inférieur, fixe le contre-batteur et stabilise le bol. Elle fixe le contre-batteur, verrouille les réglages, répartit les charges et améliore l'étanchéité, supportant des forces de serrage élevées et des charges cycliques.
Structurellement, il comprend un corps annulaire en acier moulé/forgé à haute résistance, une surface de serrage de précision, des trous de boulons, des oreilles de levage, des dispositifs de positionnement et des nervures de renfort, avec des revêtements résistants à l'usure en option.
La fabrication implique le moulage au sable (ZG35CrMo) ou le forgeage (35CrMo), suivi d'un traitement thermique, d'un usinage (tournage/rectification CNC pour la précision) et d'un traitement de surface.
Le contrôle qualité comprend les essais de matériaux (composition, mécanique), les contrôles dimensionnels (CMM, suivi laser), les tests d'intégrité structurelle (UT, MPT), les essais de performance mécanique (force de serrage, fatigue) et la validation de l'assemblage. Ces tests garantissent la fixation fiable des composants pour un fonctionnement constant des concasseurs dans les secteurs de l'exploitation minière et du traitement des granulats.
Introduction détaillée au composant de la bague de serrage du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de la bague de serrage
La bague de serrage du concasseur à cône (également appelée bague de blocage ou bague de serrage du bol) est un élément de fixation essentiel, situé entre la bague de réglage et le châssis inférieur. Elle assure principalement la fixation du contre-batteur (chemisage fixe du cône) et la stabilité du bol. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Fixation concave: Application d'une pression radiale et axiale pour serrer fermement les segments concaves contre la surface intérieure du bol, empêchant ainsi tout déplacement ou vibration pendant l'écrasement, ce qui pourrait entraîner une usure inégale ou une fuite de matériau.
Verrouillage du réglage: Fixer la bague de réglage dans sa position définie après les réglages de l'écartement, en s'assurant que l'écartement d'écrasement reste constant pendant le fonctionnement et en évitant les changements involontaires qui affectent la taille du produit.
Transfert de charge: Répartition uniforme de la force de serrage sur le concave et le bol, réduisant les concentrations de contraintes localisées et prolongeant la durée de vie des composants d'accouplement.
Amélioration de l'étanchéité:Création d'une étanchéité parfaite entre la bague de réglage et le cadre inférieur, minimisant la pénétration de poussière, de particules de minerai et d'humidité dans les mécanismes internes, réduisant ainsi l'usure et la contamination du lubrifiant.
Fonctionnant sous des forces de serrage élevées (souvent supérieures à 100 kN) et des charges cycliques, la bague de serrage nécessite une résistance à la traction, une rigidité et une résistance à l'usure élevées pour maintenir sa capacité de serrage sur des périodes prolongées.
2. Composition et structure de la bague de serrage
La bague de serrage est généralement un composant annulaire, monobloc ou segmenté, de conception robuste, comportant les éléments clés et les détails structurels suivants :
Corps de bagueCadre circulaire en acier moulé à haute résistance (par exemple, ZG35CrMo) ou en acier forgé, dont le diamètre extérieur varie de 800 à 3 000 mm selon la taille du concasseur. L'épaisseur du corps est de 40 à 100 mm, avec une largeur radiale de 100 à 300 mm pour résister aux forces de serrage.
Surface de serrageSurface usinée avec précision, inclinée ou plane, sur la circonférence intérieure, en contact avec la bride extérieure du contre-batteur ou la bague de réglage. Cette surface présente une rugosité de Ra1,6–3,2 μm pour assurer une répartition uniforme de la force.
Trous filetés/fentes de boulonsTrous circonférentiellement espacés (12 à 36, selon la taille) ou fentes allongées pour le serrage des boulons. Leur positionnement permet une pression uniforme, avec une tolérance de diamètre de trou H12 et une précision de positionnement (± 0,5 mm) par rapport au centre de la bague.
Anneaux de levage:Protubérances intégralement moulées ou soudées sur la surface extérieure pour faciliter l'installation et le retrait à l'aide d'un équipement de levage, conçu pour supporter le poids de l'anneau (souvent 500 à 5 000 kg).
Localisation des fonctionnalités:
Broches d'alignement:Petites protubérances cylindriques sur la surface inférieure qui s'insèrent dans les trous correspondants du cadre inférieur, assurant un positionnement radial.
Rainures/encoches:Rainures circonférentielles qui s'accouplent avec les nervures de la bague de réglage, empêchant le glissement en rotation sous charge.
Nervures de renfort: Nervures radiales ou circonférentielles sur la surface extérieure ou intérieure qui améliorent la rigidité sans poids excessif, positionnées pour résister à la déformation sous la pression de serrage.
Revêtement résistant à l'usure (en option):Un placage au chrome dur (50 à 100 μm d'épaisseur) ou un revêtement de soudure sur la surface de serrage pour réduire l'usure due au contact répété avec la bague concave ou de réglage.
3. Processus de moulage de la bague de serrage
Compte tenu de sa grande taille et de sa structure annulaire, la bague de serrage est principalement fabriquée par moulage au sable, avec de l'acier forgé utilisé pour les applications à forte charge :
Sélection des matériaux:
Acier moulé (ZG35CrMo):Préféré pour son équilibre entre résistance (résistance à la traction ≥ 650 MPa, limite d'élasticité ≥ 380 MPa) et aptitude au moulage. Composition chimique : C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 %, Mo 0,15–0,25 %.
Acier forgé (35CrMo):Utilisé pour les concasseurs à charges extrêmes, offrant une ténacité plus élevée (énergie d'impact ≥ 40 J) et une résistance à la fatigue.
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature est créé en résine, bois ou mousse imprimée en 3D, reproduisant le diamètre extérieur, la largeur, les trous de boulons et les pattes de la bague. Des marges de retrait (1,8 à 2,2 %) sont ajoutées, avec des marges plus importantes pour les sections épaisses comme les nervures.
Moulage:
Un moule en sable lié à la résine est préparé avec des motifs fendus pour former la forme annulaire. Des noyaux sont utilisés pour créer les trous de boulons et les éléments internes, garantissant ainsi la cohérence dimensionnelle. La cavité du moule est recouverte d'un enduit réfractaire à base de zirconium pour améliorer l'état de surface.
Fondre et couler:
L'acier moulé est fondu dans un four à arc électrique à 1530–1570°C, avec un contrôle strict du soufre (≤0,035%) et du phosphore (≤0,035%) pour éviter la fragilité.
Le coulage est effectué à 1490–1530°C à l'aide d'une louche avec un panier répartiteur pour contrôler le débit, garantissant ainsi un remplissage uniforme du moule et minimisant la porosité dans les zones critiques comme les bossages des trous de boulons.
Traitement thermique:
Normalisation:Chauffage à 860–900 °C pendant 3 à 5 heures, suivi d'un refroidissement à l'air pour affiner la structure du grain et réduire les contraintes internes.
TrempeChauffage à 550–600 °C pendant 4 à 6 heures pour atteindre une dureté de HB 200–250, assurant un équilibre entre résistance et usinabilité. Pour les bagues forgées, une trempe (850–880 °C, refroidissement à l'huile) et un revenu sont utilisés pour améliorer la ténacité.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
La bague moulée ou forgée est montée sur un tour vertical CNC pour usiner le diamètre extérieur, le diamètre intérieur et les surfaces supérieure et inférieure, en laissant une surépaisseur de finition de 3 à 5 mm. Les dimensions clés (par exemple, le diamètre extérieur) sont contrôlées à ± 1 mm près.
Finition de surface de serrage:
La surface de serrage intérieure est usinée avec précision à l'aide d'un centre de tournage ou d'une meuleuse CNC afin d'obtenir une planéité (≤ 0,1 mm/m) et une rugosité Ra 1,6 μm. Les surfaces inclinées (le cas échéant) sont découpées avec une tolérance angulaire de ± 0,1°.
Usinage de trous de boulons:
Les trous filetés ou les fentes sont percés et taraudés à l'aide d'un centre d'usinage CNC équipé d'une table rotative, garantissant une précision de positionnement (± 0,5 mm) et une qualité de filetage (classe 6H pour les trous taraudés). Les bossages des trous sont renforcés pour éviter l'arrachement sous un couple élevé.
Usinage de pattes de levage et de caractéristiques:
Les oreilles de levage sont usinées pour éliminer les bavures de moulage et assurer un levage sûr, avec des bords arrondis pour réduire la concentration des contraintes.
Les broches de positionnement ou les rainures sont fraisées selon des dimensions précises, avec une tolérance de ± 0,1 mm pour les éléments d'alignement.
Traitement de surface:
La surface de serrage est éventuellement revêtue de chrome dur (50–100 μm) par galvanoplastie, atteignant une dureté de HRC 60–65 pour résister à l'usure.
Les surfaces non jointives sont nettoyées par sablage et peintes avec de la peinture époxy (100 à 150 μm d'épaisseur) pour résister à la corrosion.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité aux normes ZG35CrMo ou 35CrMo.
Les essais de traction sur des échantillons moulés/forgés confirment les propriétés mécaniques (par exemple, résistance à la traction ≥ 650 MPa, allongement ≥ 15 %).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions critiques : diamètre extérieur/intérieur, planéité de la surface de serrage et positions des trous de boulons.
Un laser tracker vérifie la circularité de l'anneau (≤0,2 mm) et la concentricité entre les diamètres intérieur et extérieur (≤0,1 mm).
Essais d'intégrité structurelle:
Les tests par ultrasons (UT) détectent les défauts internes dans le corps de la bague et les bossages des trous de boulons, toutes les fissures ou pores >φ3 mm étant rejetés.
Le test par particules magnétiques (MPT) vérifie les fissures de surface dans les pattes, les surfaces de serrage et les trous de boulons, avec des défauts linéaires de 1 mm entraînant un rejet.
Essais de performance mécanique:
Test de force de serrage:L'anneau est installé avec des boulons serrés à 120 % de la valeur nominale, avec des jauges de contrainte mesurant la déformation (limite : ≤ 0,2 mm/m).
Essais de fatigue:Les échantillons subissent une charge cyclique (10⁶ cycles) à 80 % de la limite d'élasticité pour garantir l'absence de fissures, simulant une utilisation à long terme.
Validation de l'assemblage:
L'assemblage d'essai avec la bague de réglage et les segments concaves vérifie l'ajustement correct : la force de serrage est répartie uniformément et il n'y a pas de jeu excessif entre les surfaces de contact.
Grâce à ces processus de fabrication et de contrôle qualité, la bague de serrage assure une fixation sûre du concave et un fonctionnement stable du concasseur à cône, ce qui la rend essentielle pour des performances constantes dans les applications d'exploitation minière et de traitement des agrégats.
