Cet article décrit la bague de réglage des concasseurs à cône. Ce composant clé, situé au sommet du cône fixe, ajuste l'espace de broyage pour contrôler la taille du matériau rejeté et soutient la chemise du cône fixe tout en abritant les dispositifs de sécurité. Il détaille sa composition, notamment le corps de la bague, la surface de montage de la chemise, les dents et filetages de l'engrenage de réglage, les orifices du vérin hydraulique et les chambres à ressort, les canaux de lubrification, les rainures d'étanchéité et le mécanisme de verrouillage, ainsi que leurs caractéristiques structurelles. Le procédé de moulage du corps de la bague est décrit, couvrant le choix du matériau, la création de modèles, le moulage, la fusion, la coulée, le traitement thermique et l'inspection. Il décrit également les procédés d'usinage et de fabrication (ébauche, recuit de détente, finition, traitement de surface, assemblage) et les mesures de contrôle qualité (validation du matériau, contrôle de la précision dimensionnelle, essais fonctionnels, essais de résistance à l'usure, inspection finale). Ces procédés garantissent que la bague de réglage assure un réglage précis de l'espace et une protection fiable des concasseurs à cône dans les applications exigeantes.
Introduction détaillée au composant de la bague de réglage du concasseur à cône
1. Fonction et rôle de la bague de réglage
La bague de réglage (également appelée bague de bol ou bague de régulation) est un élément clé des concasseurs à cône. Elle est située au sommet du cône fixe. Sa fonction principale est de régler l'espace de broyage entre le cône mobile (tête) et le cône fixe (revêtement du bol), contrôlant ainsi la granulométrie du matériau déchargé. En tournant la bague de réglage, le cône fixe se déplace vers le haut ou vers le bas, modifiant ainsi l'espace pour s'adapter à la dureté du matériau et à la granulométrie souhaitée. De plus, elle sert de support structurel au revêtement du cône fixe et abrite des dispositifs de sécurité (vérins hydrauliques ou ressorts, par exemple) qui protègent le concasseur des surcharges en permettant un mouvement ascendant temporaire en cas de choc inattendu.
2. Composition et structure de la bague de réglage
La bague de réglage est un grand composant annulaire de conception robuste, composé des éléments principaux suivants :
Corps de bagueStructure annulaire principale, généralement en acier moulé à haute résistance (ZG35CrMo) ou en fonte ductile (QT500-7), dont le diamètre extérieur varie de 1 à 5 mètres selon la taille du concasseur. Sa surface intérieure est dotée de filetages ou de dents d'engrenage qui s'engrènent avec le mécanisme de réglage (par exemple, moteurs hydrauliques ou poignées manuelles) pour faciliter la rotation.
Surface de montage du revêtement conique fixe:Surface intérieure conique ou étagée du corps de la bague qui fixe la chemise conique fixe (chemisage de cuve) par des boulons, des rainures en queue d'aronde ou des cales. Cette surface est usinée avec précision pour assurer un ajustement serré et empêcher le mouvement de la chemise lors de l'écrasement.
Dents ou filetages de l'engrenage de réglage: Dents d'engrenage externes ou internes (module 8–12) ou filetages trapézoïdaux sur le corps de la bague, qui s'engagent avec le pignon d'entraînement ou l'écrou de réglage pour transmettre la force de rotation pour le réglage de l'écart.
Orifices de vérin hydraulique ou chambres à ressort: Évidements ou alésages dans le corps de la bague abritant des vérins hydrauliques (pour les systèmes de réglage hydraulique) ou des ressorts de compression (pour les systèmes mécaniques). Ces composants absorbent les forces de surcharge et remettent la bague dans sa position initiale après un blocage.
Canaux de lubrification:Trous ou rainures percés qui fournissent du lubrifiant aux dents de l'engrenage, aux filetages et aux surfaces de montage, réduisant ainsi la friction et l'usure pendant la rotation et le fonctionnement.
Rainures d'étanchéité:Rainures circonférentielles sur les surfaces de contact (par exemple, entre l'anneau et le châssis du concasseur) qui maintiennent les joints toriques ou les joints pour empêcher la pénétration de poussière et les fuites de lubrifiant.
Mécanisme de verrouillage:Un ensemble de boulons, de cliquets ou de pinces hydrauliques qui fixent la bague de réglage en place après avoir réglé l'écart souhaité, empêchant ainsi toute rotation involontaire pendant l'écrasement.
3. Processus de moulage du corps de la bague
Le corps de la bague de réglage est fabriqué par moulage au sable ou par moulage à la cire perdue, avec les étapes suivantes :
Sélection des matériaux:
L'acier moulé (ZG35CrMo) est préféré pour les grands concasseurs en raison de sa résistance à la traction élevée (≥ 785 MPa) et de sa ténacité aux chocs, adaptée pour résister à de lourdes charges et à des contraintes dynamiques.
La fonte ductile (QT500-7) est utilisée pour les anneaux de taille moyenne, offrant une meilleure coulabilité et un coût inférieur tout en conservant une résistance suffisante (résistance à la traction ≥ 500 MPa).
Création de modèles:
Un modèle grandeur nature est créé à partir de mousse, de bois ou de matériaux imprimés en 3D, reproduisant le diamètre extérieur, les filetages/dents intérieurs et les caractéristiques internes de la bague. Pour les bagues de grande taille, des modèles segmentés sont utilisés pour simplifier la manipulation.
Des marges de retrait (2 à 3 % pour l'acier moulé) et des angles de dépouille (3 à 5°) sont ajoutés pour compenser la contraction après moulage.
Moulage:
Des moules en sable lié à la résine sont formés autour du modèle, avec des noyaux de sable utilisés pour créer des cavités internes (par exemple, des orifices de cylindre). Le moule est renforcé par des tiges d'acier pour éviter toute déformation lors du coulage.
Pour le moulage à la cire perdue (utilisé pour les dents d'engrenages complexes), une coque en céramique est formée en trempant le modèle en mousse dans une boue réfractaire, suivi d'un séchage et d'un frittage.
Fondre et couler:
L'acier moulé est fondu dans un four à arc électrique à 1 520–1 580 °C, auquel sont ajoutés des éléments d'alliage (Cr, Mo) pour obtenir la composition chimique souhaitée. Le métal en fusion est traité pour réduire sa teneur en soufre et en phosphore (≤ 0,03 %).
Le coulage est effectué en un seul jet à un débit contrôlé (100–300 kg/s) pour assurer un remplissage complet du moule et minimiser les turbulences, qui peuvent provoquer de la porosité.
Refroidissement et secouage:
La pièce est laissée à refroidir lentement dans le moule pendant 48 à 72 heures afin d'éviter les fissures thermiques, puis retirée par vibration ou par grue. Les résidus de sable sont nettoyés par grenaillage ou jets d'eau haute pression.
Traitement thermique:
Les anneaux en acier moulé subissent une normalisation (860–900 °C, refroidis par air) pour affiner la structure du grain, suivie d'un revenu (600–650 °C) pour atteindre une dureté de 220–260 HBW, équilibrant résistance et usinabilité.
Les anneaux en fonte ductile sont recuits (900–950 °C) pour éliminer les carbures et améliorer la ductilité.
Inspection de moulage:
L'inspection visuelle et le test de pénétration de colorant (DPT) vérifient la présence de fissures de surface, de soufflures ou de dents d'engrenage incomplètes.
Les contrôles par ultrasons (UT) et les contrôles radiographiques (RT) détectent les défauts internes, avec des limites strictes (aucun défaut >φ5 mm dans le corps de la bague ou les dents de l'engrenage).
4. Processus d'usinage et de fabrication
Usinage grossier:
Les surfaces extérieures et intérieures de la bague sont usinées sur un grand tour CNC afin d'éliminer l'excédent de matière, laissant une surépaisseur de finition de 3 à 5 mm. Les dents d'engrenage ou les filetages sont ébauchés à la fraise-mère ou à la fraise à fileter.
Les orifices du cylindre hydraulique et les trous de boulons sont percés et fraisés selon des dimensions approximatives.
Recuit de relaxation des contraintes:
Après l'usinage grossier, la bague est chauffée à 550–600 °C pendant 4 à 6 heures et refroidie lentement pour éliminer les contraintes résiduelles du moulage et de la coupe initiale, évitant ainsi toute déformation lors de l'usinage de finition.
Usinage de finition:
La surface de montage intérieure de la chemise à cône fixe est rectifiée avec précision selon une tolérance de cône de ± 0,05 mm/m et une rugosité de surface Ra1,6–3,2 μm, garantissant un ajustement serré de la chemise.
Les dents des engrenages sont taillées ou rectifiées selon une précision AGMA 8–10, avec des écarts de profil de dent ≤ 0,03 mm pour assurer un engrènement en douceur avec le pignon d'entraînement.
Les filetages sont tournés avec précision ou rectifiés selon la classe de tolérance ISO 286 6H, avec une rugosité de surface de flanc Ra3,2 μm pour un engagement fiable.
Les ports hydrauliques sont rodés pour assurer la concentricité avec les alésages du cylindre, et les rainures d'étanchéité sont usinées aux dimensions exactes (largeur ± 0,02 mm, profondeur ± 0,01 mm).
Traitement de surface:
La surface extérieure est peinte avec un apprêt et une couche de finition anticorrosion (épaisseur du film sec ≥ 120 μm) pour résister aux dommages environnementaux.
Les dents ou les filetages des engrenages sont recouverts de bisulfure de molybdène ou de phosphate pour réduire la friction et améliorer la résistance à l'usure.
Assemblée:
Les cylindres ou ressorts hydrauliques sont installés dans leurs chambres respectives, avec des joints et des joints toriques installés pour éviter les fuites.
Le mécanisme de verrouillage (boulons ou pinces) est monté et des tests fonctionnels sont effectués pour vérifier la rotation en douceur et le verrouillage sécurisé.
5. Processus de contrôle qualité
Validation des matériaux:
L'analyse spectrométrique confirme la composition chimique de l'acier/fer moulé (par exemple, ZG35CrMo : C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 %, Mo 0,15–0,25 %).
Des essais de traction sur des coupons de chaque lot de coulée garantissent que les propriétés mécaniques sont conformes aux normes (résistance à la traction, ténacité aux chocs).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Les machines de mesure tridimensionnelles (MMT) avec une plage de mesure ≥ 6 mètres vérifient les dimensions clés, notamment le diamètre extérieur, la conicité intérieure, le pas des dents d'engrenage et le pas du filetage.
Un testeur de roulement d'engrenages vérifie les modèles de contact des dents et le jeu (0,1 à 0,3 mm) pour garantir un engrènement fluide.
Tests fonctionnels:
Test de rotation : l'anneau est tourné à 360° sous charge pour garantir l'absence de blocage, avec des mesures de couple confirmant un fonctionnement fluide (variation ≤ 5 % par rapport aux spécifications de conception).
Test du système hydraulique : pour les anneaux hydrauliques, un test de pression à 1,5 fois la pression nominale (par exemple, 30 MPa) pendant 1 heure garantit l'absence de fuites au niveau des orifices ou des joints du cylindre.
Test de résistance à l'usure:
Les dents d'engrenage subissent un test d'usure de 10 000 cycles sous charge simulée, avec une profondeur d'usure ≤ 0,1 mm acceptable.
Les surfaces filetées sont testées pour leur résistance au grippage lors de cycles de montage/démontage répétés.
Inspection finale:
Un examen complet de tous les rapports de test, y compris les certificats de matériaux, les résultats CND et les enregistrements dimensionnels, est effectué avant la certification.
La bague est équipée d'un revêtement conique fixe et d'un mécanisme de réglage pour confirmer la compatibilité et l'alignement correct.
En suivant ces processus rigoureux, la bague de réglage atteint la résistance, la précision et la durabilité requises, garantissant un réglage précis de l'écartement et une protection fiable pour le concasseur à cône dans les applications minières et d'agrégats exigeantes.
