Plaque de marchepied pour concasseur à cône

Transmission de charge axialeIl est responsable de la transmission des charges axiales générées lors du concassage. Lorsque le cône mobile du concasseur à cône broie les matériaux, des forces axiales importantes sont générées. La plaque à gradins transfère efficacement ces forces à l'arbre principal et aux structures de support associées, assurant ainsi le fonctionnement stable du concasseur. Par exemple, dans un concasseur à cône de taille moyenne, la charge axiale en fonctionnement normal peut atteindre plusieurs tonnes, et la plaque à gradins joue un rôle crucial dans la transmission et le support de cette charge.

Positionnement et guidage: Il assure un positionnement précis de l'arbre principal et du cône mobile. Grâce à son assemblage précis avec les autres composants, il assure une trajectoire précise du cône mobile pendant le fonctionnement. Ceci est essentiel pour maintenir la taille constante de la chambre de broyage et la qualité des produits concassés. Des écarts de position de la plaque à gradins peuvent entraîner une usure irrégulière du cône mobile et des chemises fixes, et affecter la répartition granulométrique des matériaux concassés.

Support mécaniqueLa plaque de support mécanique de l'arbre principal contribue à réduire les vibrations et les chocs pendant le fonctionnement du concasseur. En environnement vibrant, elle stabilise l'arbre principal, ce qui contribue à prolonger sa durée de vie et celle des autres composants associés, tels que les roulements.

Corps de la plaqueGénéralement fabriqué en acier allié à haute résistance, tel que le 40CrNiMoA ou le 35CrMo. Le choix du matériau repose sur sa résistance élevée à la traction (pour le 40CrNiMoA, résistance à la traction ≥ 980 MPa), sa bonne ténacité aux chocs et sa résistance à la fatigue. L'épaisseur de la plaque varie de 30 mm à 80 mm, selon la taille et la charge du concasseur à cône. Pour les concasseurs de grande taille utilisés dans les applications minières, une plaque à gradins plus épaisse est nécessaire pour supporter des charges plus élevées.

Trou central: Un trou central usiné avec précision est prévu dans la plaque de marche pour s'adapter à l'arbre principal. La tolérance de diamètre de ce trou est strictement contrôlée, généralement à ± 0,05 mm près, afin de garantir un ajustement parfait avec l'arbre principal. Cet ajustement est crucial pour une transmission efficace du couple et des charges axiales.

Fonction d'étapeComme son nom l'indique, la plaque à gradins présente une ou plusieurs structures en forme de gradins à sa surface. Ces gradins sont conçus pour interagir avec d'autres composants, tels que des butées ou des entretoises. La hauteur et la largeur des gradins sont soigneusement conçues en fonction des exigences mécaniques du concasseur. Par exemple, la hauteur des gradins peut varier de 10 à 30 mm et leur largeur de 20 à 50 mm.

Trous de montage:De nombreux trous de fixation sont répartis uniformément sur la circonférence du marchepied. Ces trous permettent de fixer le marchepied à d'autres composants, tels que le cône mobile ou le cadre de support, à l'aide de boulons haute résistance (généralement de classe 8.8 ou supérieure). Le nombre de trous de fixation peut varier de 8 à 24, selon la taille et la conception du marchepied.

L'acier allié sélectionné, tel que le 40CrNiMoA, est d'abord fondu dans un four à induction. La température de fusion est soigneusement contrôlée entre 1 500 et 1 550 °C afin de garantir une fusion complète et une composition uniforme. Durant la fusion, des éléments d'alliage sont ajoutés selon la composition chimique prédéterminée afin d'ajuster les propriétés de l'acier.

Pour la plaque à gradins, on utilise généralement un moule en sable. Ce moule est fabriqué en mélangeant du sable de silice, un liant (comme de la résine) et d'autres additifs. Un modèle est utilisé pour façonner le moule en sable, qui est une réplique exacte de la plaque à gradins, avec une marge de retrait lors du refroidissement. Ce modèle est généralement en bois ou en métal. Une fois le sable tassé autour du modèle, celui-ci est compacté pour garantir l'intégrité de la cavité du moule.

Une fois le moule prêt et l'acier fondu à la température appropriée, l'acier en fusion est coulé dans la cavité du moule. La vitesse de coulée est soigneusement contrôlée afin d'éviter les turbulences, susceptibles d'introduire des défauts tels que des porosités ou des inclusions. La coulée est généralement effectuée sous une certaine pression (en cas d'utilisation d'un système de coulée sous pression) afin de garantir que l'acier en fusion remplisse entièrement la cavité du moule, notamment dans les zones à géométrie complexe comme les gradins.

Après la coulée, le moule est laissé refroidir lentement dans un environnement contrôlé. La vitesse de refroidissement est cruciale car elle influence la microstructure et les propriétés mécaniques de la plaque à gradins coulée. Généralement, la vitesse de refroidissement est contrôlée pour favoriser la formation d'une microstructure à grains fins. Cela peut impliquer de recouvrir le moule de matériaux isolants ou de le placer dans une chambre de refroidissement à température régulée. La plaque à gradins est laissée dans le moule jusqu'à sa solidification complète, ce qui peut prendre plusieurs heures selon sa taille.

NormalisationAprès démoulage, la plaque à gradins est d'abord normalisée. Elle est chauffée à une température d'environ 850 à 900 °C, puis refroidie à l'air. La normalisation permet d'affiner la structure du grain, d'améliorer les propriétés mécaniques et de réduire les contraintes internes.

Trempe et revenu: La plaque étagée subit ensuite une trempe et un revenu. Elle est chauffée à une température de trempe (pour le 40CrNiMoA, environ 820-860 °C), puis refroidie rapidement dans l'huile. Après trempe, elle est revenue à une température de 500-600 °C pendant une durée déterminée (généralement 2 à 4 heures). Ce traitement thermique améliore considérablement la résistance, la ténacité et la dureté de la plaque étagée, la rendant ainsi adaptée aux conditions de travail difficiles d'un concasseur à cône.

TournantLa plaque à gradins moulée est d'abord montée sur un tour. Le diamètre extérieur et le trou central sont ébauchés pour éliminer l'excédent de matière. Le tournage réduit le diamètre du cercle extérieur et du trou intérieur à une taille proche des dimensions finales, laissant une surépaisseur d'environ 2 à 3 mm pour un usinage de précision ultérieur.

ParementLes deux surfaces planes de la plaque à gradins sont surfacées pour garantir leur planéité. Le surfaçage est réalisé à l'aide d'un outil de coupe sur tour, et la tolérance de planéité est contrôlée à ± 0,1 mm près.

AffûtageLe diamètre extérieur, le trou central et les surfaces des marches sont rectifiés. Ce procédé permet d'obtenir une finition de surface de haute précision. Par exemple, la rugosité des surfaces rectifiées peut atteindre Ra0,8 - 1,6 μm. La tolérance dimensionnelle du diamètre extérieur et du trou central est réduite à ±0,02 mm, et la hauteur et la largeur des marches sont usinées aux dimensions de conception exactes avec une tolérance de ±0,05 mm.

Perçage et taraudageLes trous de montage sont percés et taraudés. Des perceuses de haute précision sont utilisées pour garantir leur positionnement précis. La tolérance de positionnement des trous de montage est contrôlée à ± 0,1 mm près. Après le perçage, un taraudage est réalisé pour créer des filetages internes destinés à la fixation des boulons. La tolérance du filetage est conforme aux normes nationales en vigueur, notamment la norme 6H pour les filetages internes.

La plaque de marchepied peut subir un traitement de surface, tel que le grenaillage, pour éliminer les impuretés et améliorer la finition. Après le grenaillage, elle peut être recouverte d'une peinture antirouille ou d'un revêtement résistant à la corrosion. Cette peinture est généralement appliquée en plusieurs couches, d'une épaisseur totale d'environ 80 à 120 μm, afin de la protéger de la corrosion dans les environnements de travail difficiles, notamment dans les mines où l'humidité et les substances corrosives peuvent être présentes.

Analyse de la composition chimiqueUn spectromètre est utilisé pour analyser la composition chimique du matériau de la plaque à gradins. Cette analyse permet de s'assurer que les éléments d'alliage de l'acier, tels que le carbone, le chrome, le nickel et le molybdène, se situent dans les plages spécifiées. Pour le 40CrNiMoA, la teneur en carbone doit être comprise entre 0,37 et 0,44 %, celle en chrome entre 0,6 et 0,9 %, celle en nickel entre 1,2 et 1,6 % et celle en molybdène entre 0,15 et 0,25 %. Tout écart par rapport à ces plages peut affecter les propriétés mécaniques de la plaque à gradins.

Essais de propriétés mécaniquesDes essais de traction sont réalisés sur des échantillons prélevés sur la plaque à gradins. La résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement sont mesurés. Pour les plaques à gradins en 40CrNiMoA, la résistance à la traction doit être ≥ 980 MPa, la limite d'élasticité ≥ 835 MPa et l'allongement ≥ 12 %. Des essais de choc sont également réalisés pour évaluer la ténacité du matériau, avec une énergie d'impact requise ≥ 60 J/cm².

Machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)Une MMT est utilisée pour mesurer les dimensions de la plaque à gradins, notamment le diamètre extérieur, le diamètre du trou central, la hauteur et la largeur des gradins, ainsi que la position des trous de fixation. La MMT fournit des mesures très précises, et tout écart dimensionnel au-delà des tolérances spécifiées (par exemple, une tolérance de ± 0,02 mm sur le diamètre extérieur et de ± 0,05 mm sur la hauteur des gradins) entraînera le rejet de la plaque à gradins.

Inspection de la jaugeDes jauges spéciales sont utilisées pour vérifier l'ajustement du trou central et des marches. Par exemple, une bague de réglage permet de vérifier le diamètre du trou central, et une jauge à marches permet de vérifier la hauteur et la largeur des marches. Ces jauges sont étalonnées régulièrement pour garantir des résultats d'inspection précis.

Contrôle par ultrasons (UT)Les ultrasons permettent de détecter les défauts internes de la plaque à gradins, tels que les fissures, la porosité ou les inclusions. Les ondes ultrasonores traversent la plaque à gradins et tout défaut provoque des réflexions détectables par l'équipement ultrasonore. Les défauts dépassant une certaine taille (généralement définie par une longueur de fissure ≥ 2 mm ou un diamètre de porosité ≥ 1 mm) ne sont pas acceptables.

Essais par particules magnétiques (MPT)La technologie MPT est principalement utilisée pour détecter les défauts de surface et proches de la surface des matériaux ferromagnétiques, comme l'acier allié des plaques à gradins. Un champ magnétique est appliqué à la plaque à gradins et des particules magnétiques sont dispersées à sa surface. Tout défaut entraîne une accumulation de particules magnétiques, indiquant sa présence et son emplacement. Les fissures superficielles de plus de 0,5 mm sont considérées comme inacceptables.

Vérification de l'assemblageLa plaque de support est assemblée avec les autres composants du concasseur à cône, tels que l'arbre principal et le cône mobile, lors d'un montage d'essai. L'assemblage est vérifié pour garantir un ajustement et un alignement corrects. Par exemple, la plaque de support doit s'adapter parfaitement à l'arbre principal sans aucun grippage, et les boulons de fixation doivent pouvoir être serrés au couple spécifié sans problème.

Simulation de performanceLes composants assemblés du concasseur à cône et de la plaque de support sont soumis à des tests de performance. Ces tests peuvent inclure le fonctionnement du concasseur à faible charge pendant une certaine période afin de détecter d'éventuelles vibrations anormales, des bruits ou une usure excessive. Si des problèmes de performance sont détectés lors des tests de simulation, la plaque de support peut nécessiter une réévaluation ou un remplacement.