Le cylindre de sécurité (également appelé cylindre de libération) est un composant de sécurité essentiel des concasseurs à cône, principalement responsable de protéger l'équipement contre les impacts de surchargeLorsque des matériaux non concassageables (tels que des blocs de fer) pénètrent dans le concasseur ou que la charge dépasse la limite, l'huile hydraulique du vérin de sécurité est rapidement évacuée par la soupape de décharge, poussant le cône mobile vers le haut pour augmenter l'espace dans la chambre de concassage et permettre l'évacuation des corps étrangers. Une fois les corps étrangers expulsés, le système hydraulique se réinitialise et le cône mobile revient en position de travail, assurant ainsi un fonctionnement continu et stable de l'équipement.
Le vérin de sécurité est un composant cylindrique à entraînement hydraulique, composé des éléments principaux suivants :
Le corps du cylindre Il sert de réservoir à l'huile hydraulique et au piston, résistant à la pression hydraulique interne. Sa structure cylindrique creuse et sa paroi intérieure nécessitent un usinage de haute précision pour garantir l'étanchéité et la fluidité du mouvement du piston. Les matériaux utilisés sont généralement la fonte haute résistance ou l'acier moulé.
Le piston Transmet la puissance hydraulique pour entraîner le déplacement du cône mobile. Sa structure cylindrique épouse la paroi intérieure du corps du vérin et est reliée à la bielle du cône mobile par son sommet. Sa surface est généralement traitée anti-usure.
Le ensemble d'étanchéité Prévient les fuites d'huile hydraulique (internes et externes). Il est composé de joints toriques, de joints composites (tels que des joints Glyd, des joints en U) et de joints anti-poussière, installés au niveau du piston et à l'extrémité du corps du vérin.
Le entrée/sortie d'huile Se connecte à la conduite hydraulique pour l'injection et le refoulement de l'huile hydraulique. Situé sur la paroi latérale du corps du vérin, il est doté d'une interface filetée (par exemple, filetage de tuyau britannique) adaptée au système hydraulique.
Le manchon de guidage Assure la coaxialité du mouvement du piston et réduit l'usure excentrique. Il est chemisé à l'extérieur du piston, en fonte ou en alliage de cuivre résistant à l'usure, avec une précision de perçage interne de grade IT7.
Certains modèles sont équipés d'un dispositif tampon Pour réduire l'impact lors du réarmement rapide du piston. Composé d'un manchon tampon et d'un orifice d'étranglement, il est situé au fond du corps du cylindre et assure l'amortissement par étranglement de l'huile hydraulique.
Les composants de base tels que le corps du cylindre et le piston du cylindre de sécurité sont principalement formés par des procédés de moulage, avec le flux spécifique suivant :
Sélection des matériaux
Corps du cylindre : La fonte grise à haute résistance (HT300) ou la fonte ductile (QT500-7) est sélectionnée, nécessitant une résistance à la traction ≥ 500 MPa et une dureté de 180-240 HBW pour assurer une résistance à haute pression et une résistance à la déformation.
Piston : La fonte ductile (QT600-3) ou l'acier moulé (ZG35CrMo) est couramment utilisé, nécessitant une résistance à l'usure et une ténacité élevées.
Conception et fabrication de moules
Les moules en sable (sable résineux ou silicate de sodium) sont fabriqués selon les plans de la pièce, avec une surépaisseur d'usinage de 3 à 5 mm. Des masselottes et des seuils d'injection raisonnables sont conçus pour éviter les cavités de retrait et la porosité. Pour les moules à corps cylindrique, la cylindricité de la cavité intérieure doit être garantie afin d'éviter toute ellipticité ou flexion après coulée.
Fondre et couler
Fusion de la fonte : un four à induction à fréquence intermédiaire est utilisé, la température de la fonte étant contrôlée entre 1 450 et 1 500 °C. La composition chimique (par exemple, carbone : 3,2-3,6 %, silicium : 1,8-2,2 %) est ajustée pour garantir la fluidité et les propriétés mécaniques.
Coulée : Un système de coulée par le bas est adopté, avec une vitesse de coulée contrôlée entre 5 et 8 kg/s pour éviter l'entraînement des scories. Après la coulée, la pièce est refroidie lentement dans le four à moins de 200 °C afin de réduire les contraintes internes.
Démoulage et nettoyage
Après refroidissement à température ambiante, le moule en sable est retiré par vibration. Les colonnes montantes et les portes sont nettoyées par oxycoupage ou meulage, ce qui nécessite une hauteur résiduelle ≤ 1 mm.
Traitement thermique
Corps du cylindre : le recuit de détente des contraintes est effectué en chauffant à 550-600℃, en maintenant pendant 2 à 3 heures et en refroidissant lentement à 200℃ avant le moulage pour éliminer les contraintes de coulée et éviter la déformation après usinage.
Piston : S'il est fabriqué en acier moulé, la normalisation est effectuée en chauffant à 850-900℃, en maintenant pendant 1 heure et en refroidissant à l'air pour affiner les grains et améliorer la ténacité.
Inspection de moulage
Inspection visuelle : S'assurer qu'il n'y a pas de fissures, de cavités de retrait ou de trous de sable.
Contrôle non destructif : Le contrôle par ultrasons (UT) est appliqué aux zones critiques (par exemple, la paroi intérieure du cylindre) avec une couverture à 100 %, interdisant les pores ou les inclusions ≥φ3mm.
Les ébauches de moulage nécessitent un usinage pour répondre à la précision de conception, avec le processus spécifique suivant :
Usinage grossier
Corps du cylindre : tournage du cercle extérieur, de la face d'extrémité et de la cavité intérieure, en laissant une surépaisseur de finition de 1 à 2 mm ; perçage et taraudage des filetages d'entrée/sortie d'huile (par exemple, G1/2).
Piston : Tournage du cercle extérieur et de la face d'extrémité, usinage de rainures pour joints (tolérance de largeur et de profondeur ±0,05 mm).
Usinage de finition
Paroi intérieure du cylindre : rodage pour obtenir une rugosité de surface de Ra0,8-1,6 μm, une cylindricité ≤ 0,01 mm/m et une tolérance de diamètre de grade IT7.
Cercle extérieur du piston : Rectification de précision à Ra1,6 μm, avec un jeu d'ajustement avec la paroi intérieure du cylindre contrôlé à 0,03-0,08 mm (ajusté en fonction de la viscosité de l'huile hydraulique).
Manchon de guidage : Alésage de précision + rodage du trou intérieur pour assurer la précision d'ajustement avec le piston.
Traitement de surface
Surface extérieure du cylindre : Peinture (apprêt + couche de finition) ou galvanoplastie (zingage et passivation) pour la résistance à la corrosion ; la cavité intérieure reste non traitée (lubrifiée par de l'huile hydraulique).
Surface du piston : Chromage dur (épaisseur 0,05-0,1 mm), suivi d'un meulage de précision pour garantir la précision dimensionnelle et améliorer la résistance à l'usure.
Assemblée
Installation de l'ensemble d'étanchéité : montage séquentiel des joints anti-poussière, des joints principaux (par exemple, des bagues Glyd) et des bagues de guidage, en veillant à l'absence de déformation ou de rayures.
Assemblage du piston et du cylindre : Pousser lentement le piston pour éviter d'endommager les joints, et tester le mouvement fluide (pas de blocage).
La qualité du cylindre de sécurité affecte directement les performances de sécurité du concasseur, nécessitant un contrôle strict dans les liens suivants :
Inspection des matières premières
Analyse de la composition chimique : Utilisation d'un spectromètre pour détecter des éléments tels que le carbone, le silicium et le manganèse dans la fonte/l'acier moulé, garantissant ainsi la conformité aux normes des matériaux.
Essais de propriétés mécaniques : Échantillonnage pour essais de traction (mesure de la résistance à la traction et de l'allongement) et essais de dureté (dureté Brinell).
Contrôle de la précision de l'usinage
Précision dimensionnelle : Utilisation de micromètres internes et externes pour inspecter le diamètre intérieur du cylindre et le diamètre extérieur du piston, avec des tolérances de classe IT7.
Tolérance géométrique : Utilisation d'un appareil de mesure de la rondeur pour vérifier la rondeur de la paroi intérieure du cylindre et d'un indicateur à cadran pour tester la rectitude du piston (≤ 0,02 mm/m).
Qualité de surface : Utilisation d'un rugosimètre pour mesurer les valeurs Ra, avec inspection visuelle garantissant l'absence de pelage ou de trous d'épingle dans le chromage.
Essais de performance hydraulique
Test d'étanchéité : maintien de la pression à la pression de service nominale (généralement 10-20 MPa) pendant 30 minutes, avec une fuite ≤ 0,1 ml/min.
Test de fonctionnement : simulation de conditions de surcharge, injection d'huile hydraulique, observation du levage/abaissement en douceur du piston et erreur de précision de réinitialisation ≤ 0,5 mm.
Essais de résistance à la fatigue
Échantillonnage de plus de 100 000 cycles alternatifs, inspection de l'usure des joints après les tests et détection des fissures des cylindres par test de particules magnétiques.
Inspection d'usine
Chaque cylindre de sécurité doit être accompagné d'un rapport d'inspection contenant les données de test dimensionnelles et de performance, les produits non qualifiés étant interdits de quitter l'usine.
Le vérin de sécurité est la barrière de sécurité des concasseurs à cône. Sa conception structurelle doit concilier résistance et étanchéité, les procédés de moulage et d'usinage garantissant une précision et une résistance à l'usure élevées. Le contrôle qualité couvre l'ensemble du processus, des matières premières à la transformation et à l'assemblage. Un schéma de processus cohérent garantit une réaction rapide du vérin de sécurité aux surcharges, prolongeant ainsi la durée de vie du concasseur.
