Tête de concasseur à cône à bille

Support de charge axiale:Supporter les charges verticales générées lors de l'écrasement (jusqu'à des dizaines de milliers de kilonewtons) et les transférer au cadre supérieur ou à la bague de réglage, garantissant que le cône mobile maintient sa position verticale.

Guidage rotatif: Agissant comme point de pivot pour la rotation excentrique du cône mobile, permettant une oscillation douce (amplitude de 5 à 20 mm) tout en minimisant le déplacement latéral.

Réduction de l'usure:Fournit une surface durcie à faible frottement qui s'interface avec le roulement supérieur ou la douille, réduisant ainsi l'abrasion causée par un mouvement continu.

Entretien de l'alignement: Assurer que le cône mobile reste concentrique avec le concave (cône fixe), préservant ainsi la précision de l'espace de concassage et évitant une usure inégale des deux composants.

Rotule: Une pointe hémisphérique ou sphérique dont le rayon varie de 50 à 300 mm, selon la taille du concasseur. Elle est fabriquée en acier au chrome à haute teneur en carbone (par exemple, GCr15) ou en acier allié (42CrMo) avec une surface trempée (HRC 58–62).

Col de l'arbreSection cylindrique ou conique reliant la rotule au corps du cône mobile, dont le diamètre est 1,5 à 2 fois supérieur au rayon de la rotule. Elle est souvent forgée d'une seule pièce avec la rotule pour garantir son intégrité structurelle.

Filet de transition:Un coin arrondi (rayon de 10 à 30 mm) entre la tête sphérique et le col de l'arbre, conçu pour réduire la concentration des contraintes et empêcher la fissuration par fatigue sous des charges cycliques.

Rainure de lubrification: Une rainure circonférentielle près de la base de la rotule qui retient le lubrifiant (graisse ou huile), assurant ainsi un film continu entre la rotule et le roulement supérieur. Cette rainure mesure 2 à 5 mm de profondeur et 5 à 10 mm de largeur.

Filetages de montage/rainure de clavette:Caractéristiques optionnelles sur le col de l'arbre pour la fixation de la rotule sur le cône mobile, avec filetages (classe 6g) ou rainures de clavette (ISO 4156) facilitant la transmission du couple.

Couche durcie:Une couche cémentée de 2 à 5 mm de profondeur sur la surface de la tête sphérique, obtenue par cémentation ou durcissement par induction, pour équilibrer la résistance à l'usure (surface HRC 58–62) avec la ténacité du noyau (HRC 25–35).

Sélection des matériaux: L'acier à roulement à haute teneur en carbone et au chrome (GCr15) est privilégié pour son excellente résistance à l'usure et sa durée de vie en fatigue. Composition chimique : C 0,95–1,05 %, Cr 1,3–1,65 %, Mn ≤ 0,4 %, Si ≤ 0,35 %.

Préparation des billettes:Les billettes d'acier sont coupées au poids (10 à 50 kg) et chauffées à 1 100 à 1 200 °C dans un four continu, assurant une distribution uniforme de la température.

Bouleversant et formateurLa billette chauffée est refoulée pour réduire sa hauteur et augmenter son diamètre, puis forgée en une préforme de forme sphérique brute par matriçage. Ce procédé affine la structure du grain et adapte l'écoulement du métal à la direction des contraintes du composant.

Finition du forgeage:La préforme est réchauffée à 1050–1100°C et forgée à la forme finale, la tête sphérique et le col de l'arbre étant formés en une seule opération pour garantir la précision dimensionnelle (±1 mm).

Sélection des matériaux:L'acier moulé allié (ZG42CrMo) est utilisé, avec une résistance à la traction ≥ 600 MPa et une ténacité aux chocs ≥ 30 J/cm².

moulage à la cire perduePour les géométries complexes, des modèles en cire sont utilisés pour créer des moules en céramique. De l'acier fondu (1 520 à 1 560 °C) est coulé dans les moules, produisant des pièces quasi-finales avec un usinage minimal.

L'ébauche forgée ou coulée est montée sur un tour CNC pour usiner le col de l'arbre, le congé de transition et la forme préliminaire de la tête sphérique, laissant une marge de finition de 1 à 2 mm.

Trempe et revenu:Pour le GCr15, l'ébauche est chauffée à 830–860 °C, trempée dans l'huile, puis revenue à 150–200 °C pour obtenir une dureté à cœur HRC 25–35.

Durcissement de surface:La tête sphérique est trempée par induction (fréquence 10–50 kHz) pour chauffer la surface à 850–900 °C, suivie d'une trempe à l'eau, ce qui donne une couche durcie (2–5 mm de profondeur) avec HRC 58–62.

Rectification de tête sphérique:Une rectifieuse sphérique CNC usine la tête sphérique pour obtenir une rugosité de surface de Ra0,1–0,4 μm et une tolérance sphérique (≤0,01 mm), garantissant un ajustement correct avec le roulement supérieur.

Finition du col de l'arbre:Le col de l'arbre est rectifié selon la tolérance cylindrique IT6, avec une rugosité de surface Ra0,8 μm, facilitant un montage sécurisé sur le cône mobile.

Usinage de rainures:La rainure de lubrification est fraisée ou tournée dans le col de l'arbre, avec une profondeur et une largeur précises pour optimiser la rétention du lubrifiant.

La surface de la rotule est polie pour réduire la friction et les zones non durcies sont recouvertes d'huile ou de peinture antirouille pour éviter la corrosion.

Essais de matériaux:

L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) vérifie la conformité aux normes GCr15 ou ZG42CrMo.

L'examen métallographique vérifie la taille des grains (≤6 ASTM) et la répartition des carbures dans la couche durcie.

Contrôles de précision dimensionnelle:

Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte le rayon sphérique de la tête sphérique, le diamètre du col de l'arbre et le congé de transition, garantissant que les tolérances sont de ± 0,01 mm pour les caractéristiques critiques.

Un testeur de rondeur vérifie la cylindricité du col de l'arbre (≤ 0,005 mm) et la sphéricité de la tête sphérique (≤ 0,01 mm).

Essais de propriétés mécaniques:

Les tests de dureté (Rockwell) confirment la dureté de surface (HRC 58–62) et la dureté du noyau (HRC 25–35).

Les tests de compression sur échantillons garantissent une résistance à la compression ≥ 2 000 MPa, sans déformation plastique inférieure à 150 % de la charge nominale.

Essais non destructifs (END):

Le contrôle par ultrasons (UT) détecte les défauts internes dans la pièce forgée, toutes les fissures ou inclusions >φ1 mm étant rejetées.

Le test par particules magnétiques (MPT) inspecte le congé de transition et la surface de la tête sphérique à la recherche de microfissures, avec des défauts linéaires de 0,2 mm entraînant un rejet.

Validation des performances:

Test d'usure:Un test de broche sur disque simule le contact avec le palier supérieur, nécessitant une perte de poids ≤ 0,1 mg après 10⁴ cycles.

Essais de fatigue:Le composant subit une charge cyclique (10⁶ cycles) à 80 % de la limite d'élasticité, sans fissuration ni déformation visible.