Cet article détaille la bague de torche du concasseur à cône, un composant essentiel d'étanchéité et de protection situé entre les assemblages clés tels que la bague de réglage et le châssis principal, ou entre le cône mobile et le cône fixe. Ses principales fonctions comprennent l'étanchéité haute température (jusqu'à 150 °C), la prévention de la contamination, l'isolation thermique et l'absorption des vibrations, nécessitant une résistance à la chaleur, à l'huile et mécanique.
L'anneau de torche a une structure composite, composée d'une armature métallique (acier moulé à faible teneur en carbone ou en alliage) avec une section transversale en forme de U/L, une doublure d'étanchéité (caoutchouc haute température, composite graphite ou feutre renforcé de métal), des rainures de rétention, des bords de bride et des trous d'aération en option.
L'ossature métallique est réalisée par moulage au sable : sélection du matériau (Q235 ou ZG230–450), réalisation du modèle avec marges de retrait, moulage au sable vert, fusion et coulage (1450–1480 °C), refroidissement et décochage, et recuit de détente. Le processus d'usinage et de fabrication comprend l'usinage de l'ossature, la préparation du revêtement d'étanchéité, son collage avec un adhésif thermorésistant, la finition et un traitement de surface optionnel.
Le contrôle qualité comprend des tests de matériaux (composition chimique, résistance à la traction, dureté), des contrôles dimensionnels (précision par MMT), des tests de résistance d'adhérence, des évaluations de la performance des joints (pression et cycles thermiques) et des inspections visuelles et fonctionnelles. Ces contrôles garantissent que la bague de la torche assure une étanchéité fiable dans des conditions de températures et de vibrations élevées, protégeant ainsi les composants internes et garantissant le bon fonctionnement du concasseur.
Introduction détaillée au composant de l'anneau de torche du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de l'anneau de torche
La bague de torche du concasseur à cône (également appelée bague de combustion ou bague d'étanchéité) est un composant d'étanchéité et de protection essentiel situé entre la bague de réglage et le châssis principal, ou entre le cône mobile et le cône fixe. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Scellage à haute température:Résiste à la chaleur de frottement générée lors du broyage (températures jusqu'à 150°C) pour maintenir une étanchéité parfaite, empêchant les fuites d'huile de lubrification ou la pénétration d'eau de refroidissement.
Prévention de la contamination:Empêche la poussière, les particules de minerai et autres débris de pénétrer dans le système de lubrification interne, réduisant ainsi l'usure des roulements et des engrenages.
Isolation thermique: Séparation de la chambre de concassage à haute température du système de lubrification à basse température, protégeant les composants sensibles des dommages causés par la chaleur.
Absorption des vibrations:Absorption des vibrations radiales et axiales mineures entre les pièces d'accouplement, réduisant le bruit et prolongeant la durée de vie des composants adjacents.
Compte tenu de son exposition à des températures élevées, à l'abrasion et à la corrosion chimique (provenant des minéraux), la bague de torche doit présenter une résistance à la chaleur (jusqu'à 200 °C), une résistance à l'huile et une résistance mécanique.
2. Composition et structure de l'anneau de torche
L'anneau de torche est généralement un composant annulaire à structure composite, combinant des matériaux métalliques et non métalliques. Ses principaux composants et détails structurels comprennent :
charpente métalliqueBase circulaire en acier à faible teneur en carbone (acier Q235 ou 10#) assurant une rigidité structurelle. Sa section transversale en U ou en L soutient le matériau d'étanchéité et assure une stabilité dimensionnelle à chaud.
Revêtement d'étanchéitéMatériau résistant à l'usure et à la chaleur, collé ou fixé mécaniquement à la structure métallique. Les matériaux courants comprennent :
Caoutchouc haute température (EPDM ou Viton):Résistant aux huiles et aux températures jusqu'à 200°C, utilisé dans les applications à chaleur modérée.
Composite noyé dans du graphite: Améliore la résistance à la chaleur (jusqu'à 300 °C) et l'autolubrification, adapté aux environnements à forte friction.
Feutre renforcé de métal:Laine compressée ou fibres synthétiques imprégnées de résine résistante à la chaleur, offrant une bonne adaptabilité aux surfaces inégales.
Rainures de rétention:Rainures circonférentielles sur le cadre métallique pour fixer la doublure d'étanchéité, empêchant le détachement pendant les vibrations.
bords de bride:Lèvres fines et flexibles sur la garniture d'étanchéité qui appuient contre les surfaces de contact (bague de réglage ou cadre principal) pour créer une étanchéité parfaite sous précharge.
Trous d'aération (facultatif):De petits trous percés dans la structure métallique permettent de libérer l'air ou l'humidité emprisonnés, empêchant ainsi l'accumulation de pression qui pourrait perturber l'étanchéité.
3. Procédé de moulage de la charpente métallique
La structure métallique de l'anneau de torche est souvent fabriquée par moulage au sable pour des raisons de rentabilité et de formes complexes :
Sélection des matériaux:
L'acier bas carbone (Q235) est privilégié pour sa bonne coulabilité, sa soudabilité et sa résistance modérée (résistance à la traction ≥ 375 MPa). Pour les applications soumises à de fortes contraintes, l'acier allié moulé (ZG230–450) est utilisé pour améliorer la rigidité.
Création de modèles:
Un modèle en bois ou en mousse est réalisé pour reproduire le diamètre extérieur (généralement 300 à 1 200 mm), le diamètre intérieur et la forme transversale (en U ou en L) de l'anneau. Des marges de retrait (1,2 à 1,5 %) sont ajoutées pour tenir compte de la contraction due au refroidissement.
Moulage:
Les moules en sable vert sont préparés avec un procédé de moulage par étirage, utilisant un noyau en sable pour former l'alésage intérieur. La cavité du moule est enduite d'un enduit à base d'argile pour assurer une finition de surface lisse.
Fondre et couler:
L'acier est fondu dans un cubilot ou un four électrique à 1500–1550°C, avec une composition chimique contrôlée à C 0,12–0,20%, Mn 0,3–0,6% (pour Q235) pour éviter la fragilité.
Le coulage est effectué à 1450–1480°C à l'aide d'une louche, avec un débit constant pour remplir la cavité du moule sans turbulence, réduisant ainsi la porosité.
Refroidissement et secouage:
La pièce est refroidie dans le moule pendant 12 à 24 heures afin de minimiser les contraintes thermiques, puis éliminée par vibration. Les résidus de sable sont nettoyés par grenaillage (grenaille d'acier G40).
Traitement thermique:
Le recuit à 600–650 °C (refroidi par air) soulage les contraintes de coulée, réduisant la dureté à 130–180 HBW pour un usinage plus facile.
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage de cadres:
La bague moulée est montée sur un tour CNC pour usiner le diamètre extérieur, le diamètre intérieur et les surfaces de la bride, avec une surépaisseur de finition de 0,5 à 1 mm. Les dimensions clés (par exemple, la largeur de la bague et l'épaisseur de la bride) sont contrôlées à ± 0,1 mm.
Les rainures de rétention pour la doublure d'étanchéité sont fraisées à l'aide d'une fraiseuse CNC, avec une profondeur précise (2 à 5 mm) et une largeur précise (3 à 8 mm) pour assurer une liaison sûre.
Préparation de la doublure d'étanchéité:
Pour les revêtements en caoutchouc : les plaques d'EPDM ou de Viton sont découpées à l'emporte-pièce, avec une tolérance de ± 0,5 mm. La surface de collage est rendue rugueuse par sablage (Ra 25–50 µm) pour améliorer l'adhérence.
Pour les composites en graphite : les feuilles de graphite comprimé sont découpées et façonnées à l'aide d'une découpe au jet d'eau, garantissant une épaisseur uniforme (3 à 10 mm) sur toute la bague.
Collage de revêtement:
La surface de collage de l'armature métallique est nettoyée à l'acétone pour éliminer l'huile et les débris. Un adhésif thermorésistant (à base d'époxy, utilisable jusqu'à 200 °C) est appliqué uniformément sur une épaisseur de 0,1 à 0,2 mm.
Le revêtement est pressé sur l'armature à l'aide d'une presse hydraulique (pression : 0,5 à 1 MPa) et durci dans un four à 80 à 100 °C pendant 2 à 4 heures pour obtenir une résistance de liaison complète.
Finition:
La bague assemblée est tournée pour garantir que les lèvres d'étanchéité ont une surface lisse (Ra1,6–3,2 μm), favorisant un contact efficace avec les composants d'accouplement.
Les bords des brides sont ébavurés pour éliminer les coins pointus, évitant ainsi d'endommager les joints adjacents lors de l'installation.
Traitement de surface optionnel:
La structure métallique est recouverte d'un zingage (5–8 μm) ou d'une peinture époxy pour résister à la corrosion dans les environnements humides.
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
Structure métallique : l'analyse spectrométrique vérifie la composition chimique (par exemple, Q235 : C ≤ 0,22 %, Mn ≤ 1,4 %). Les essais de traction confirment une résistance ≥ 375 MPa.
Revêtement d'étanchéité : les échantillons de caoutchouc subissent des tests de dureté (Shore A 60–80 pour EPDM) et des tests de vieillissement thermique (70 °C pendant 72 heures, avec un changement de dureté ≤ ± 5 Shore A).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte les dimensions critiques : diamètre extérieur (± 0,1 mm), diamètre intérieur (± 0,1 mm) et uniformité de l'épaisseur de la chemise (variation ≤ 0,05 mm).
La planéité des surfaces des brides est mesurée à l'aide d'une plaque de surface et d'une jauge d'épaisseur, avec une tolérance ≤ 0,1 mm/m.
Test de résistance de liaison:
Essais destructifs d'échantillons d'anneaux : une section du revêtement est tirée perpendiculairement à la structure à l'aide d'un testeur de traction, nécessitant une résistance de liaison minimale de 3 MPa pour les revêtements en caoutchouc et de 5 MPa pour les composites en graphite.
Test de performance des joints:
Test de pression : l'anneau est installé dans un dispositif d'essai et soumis à une pression d'air de 0,3 MPa pendant 30 minutes, sans qu'aucune fuite ne soit détectée via l'application d'une solution savonneuse.
Cycle thermique : l'anneau est exposé à 200 °C pendant 1 heure, puis refroidi à 25 °C (100 cycles répétés), avec une inspection post-test ne montrant aucun détachement ni fissure de la chemise.
Inspection visuelle et fonctionnelle:
Les lèvres d'étanchéité sont inspectées sous grossissement (10x) pour garantir l'absence de déchirures, de bulles ou d'irrégularités.
Un essai d'ajustement avec les composants correspondants (bague de réglage, cadre principal) confirme l'alignement correct et la pression de contact sur toute la surface d'étanchéité.
Grâce à ces processus, la bague de torche atteint des performances d'étanchéité fiables dans des environnements à haute température et à fortes vibrations, protégeant les composants internes du concasseur à cône et garantissant une efficacité opérationnelle à long terme.
