Le ressort du concasseur à cône, élément de sécurité et d'amortissement essentiel installé autour du châssis supérieur ou entre la bague de réglage et la base, assure principalement la protection contre les surcharges (absorption de l'énergie d'impact pour éviter les dommages causés par des corps étrangers), l'amortissement des vibrations (réduction du bruit et prolongation de la durée de vie du composant), la force de rappel (restauration des positions après surcharge) et l'application d'une précharge (maintien d'un fonctionnement stable). Il requiert une résistance élevée à la fatigue, une limite d'élasticité et une résistance à la corrosion élevées, fonctionnant avec une précharge de 50 à 80 % de la résistance ultime à la compression.
Structurellement, il s'agit d'un ressort de compression hélicoïdal composé d'une spire (fil d'acier à ressort à haute teneur en carbone type 60Si2MnA, de 20 à 80 mm de diamètre), de faces d'extrémité (rectifiées à plat pour plus de stabilité), d'un diamètre extérieur (DE 150 à 500 mm, DI, avec un pas de 20 à 100 mm), de crochets/connexions optionnels et d'un revêtement de surface (zingage, époxy, etc.). Sa conception offre une raideur de ressort de 50 à 200 kN/mm pour les gros concasseurs.
Le processus de fabrication (formage du fil, sans moulage) comprend la sélection et la préparation des matériaux (inspection et redressage du fil d'acier à ressort à haute teneur en carbone), le bobinage (contrôle du pas, du diamètre et du nombre de spires par des machines CNC), le traitement thermique (trempe et revenu pour obtenir une dureté HRC 45–50) et l'usinage des extrémités (meulage des extrémités et ébavurage). Pour les systèmes multi-ressorts, l'assemblage comprend la sélection/l'appariement, l'installation de la plaque de montage et le réglage de la précharge.
Le contrôle qualité comprend les tests des matériaux (composition chimique et résistance à la traction), les contrôles dimensionnels (mesures des paramètres de bobine et de raideur du ressort sur MMT), les tests des propriétés mécaniques (dureté et fatigue), les essais non destructifs (tests de défauts par microscopie et ultrasons) et les tests de résistance à la corrosion (tests au brouillard salin). Ces tests garantissent une protection fiable du ressort contre les surcharges et un amortissement des vibrations, garantissant ainsi un fonctionnement stable du concasseur dans des environnements difficiles.
Introduction détaillée au composant de ressort du concasseur à cône
1. Fonction et rôle du ressort
Le ressort du concasseur à cône (également appelé ressort de sécurité ou ressort de compression) est un composant essentiel de sécurité et d'amortissement, installé autour du cadre supérieur ou entre la bague de réglage et la base. Ses principales fonctions sont les suivantes :
Protection contre les surcharges:Absorber l'énergie d'impact lorsque des objets étrangers (par exemple, des débris métalliques) pénètrent dans la chambre de concassage, comprimant pour permettre la séparation temporaire des cônes mobiles et fixes, évitant ainsi d'endommager l'arbre principal, les engrenages et les chemises.
Amortissement des vibrations:Réduction des vibrations à haute fréquence générées lors du concassage, minimisation du bruit et prolongation de la durée de vie des roulements et autres composants de précision.
Force de réinitialisation:Après une surcharge, fournir une force de rappel pour ramener la bague de réglage ou le cône mobile à sa position d'origine, garantissant ainsi le maintien de l'écart d'écrasement.
Application de préchargement: Maintenir une pression constante sur la bague de réglage pour éviter le desserrage, garantissant un fonctionnement stable sous des charges de matériaux variables.
Compte tenu de son rôle dans l'absorption de la charge dynamique, le ressort doit présenter une résistance élevée à la fatigue, une limite d'élasticité et une résistance à la corrosion, fonctionnant généralement sous une précharge de 50 à 80 % de sa résistance ultime à la compression.
2. Composition et structure du ressort
Les ressorts de concasseur à cône sont généralement des ressorts de compression hélicoïdaux de conception robuste, composés des composants clés et des détails structurels suivants :
ressort hélicoïdalLe corps principal est constitué d'un fil d'acier à ressort à haute teneur en carbone (par exemple, 60Si2MnA ou 50CrVA) d'un diamètre compris entre 20 et 80 mm. La bobine présente une structure hélicoïdale uniforme avec un nombre spécifié de spires actives (généralement 5 à 15) et de spires terminales (1 à 2) pour une assise stable.
faces d'extrémité:Les extrémités supérieures et inférieures des bobines, qui peuvent être rectifiées à plat (pour les ressorts à extrémités parallèles) ou carrées (pour les extrémités non rectifiées), assurent la perpendicularité par rapport à l'axe du ressort et une répartition uniforme de la charge.
Diamètre du ressort:Comprenant le diamètre extérieur (OD, 150–500 mm) et le diamètre intérieur (ID), avec un pas (distance entre les bobines adjacentes) de 20 à 100 mm pour permettre une course de compression suffisante (généralement 10 à 30 % de la longueur libre).
Fonctionnalités de crochet ou de connexion (en option):Pour les ressorts plus petits, des crochets d'extrémité peuvent être formés pour se fixer à la bague de réglage ou à la base, bien que la plupart des grands ressorts de concasseur utilisent des extrémités plates pour un contact direct.
Revêtement de surface:Une couche protectrice telle que le zingage, le revêtement époxy ou l'immersion dans l'huile pour résister à la corrosion, en particulier dans les environnements miniers humides ou poussiéreux.
La conception du ressort est caractérisée par sa raideur (rigidité), calculée pour fournir la réponse force-déplacement requise, généralement de 50 à 200 kN/mm pour les grands concasseurs à cône.
3. Procédé de fabrication du ressort (formage du fil, sans moulage)
Contrairement aux composants métalliques, les ressorts ne sont pas moulés, mais fabriqués par formage de fil et traitement thermique. Les étapes clés sont les suivantes :
Sélection et préparation des matériaux:
Le fil d'acier à ressort à haute teneur en carbone (60Si2MnA) est choisi pour son excellente limite d'élasticité (≥ 1 200 MPa) et sa résistance à la fatigue. Le fil est inspecté pour détecter les défauts de surface (rayures, fissures) et redressé pour garantir un diamètre uniforme (tolérance ± 0,1 mm).
Enroulement:
Le fil est introduit dans une machine à enrouler les ressorts à commande numérique, qui le courbe en forme hélicoïdale à l'aide de mandrins et de rouleaux de précision. La machine contrôle :
Pas: Assurer un espacement uniforme entre les bobines (tolérance ±0,5 mm).
Diamètre:Maintenir le diamètre extérieur à ±1 mm de la valeur de conception.
Nombre de bobines:Comptage précis des bobines actives et terminales pour respecter la spécification de longueur libre (tolérance ± 2 mm).
Traitement thermique:
Trempe et revenuLe ressort hélicoïdal est chauffé à 850–880 °C dans un four, maintenu à cette température pendant 30 à 60 minutes, puis trempé à l'huile pour obtenir une structure martensitique. Il est ensuite revenu à 420–480 °C pendant 1 à 2 heures pour réduire sa fragilité, ce qui lui confère une dureté de 45–50 HRC et une résistance à la traction de 1 600–1 900 MPa.
Ce processus définit les propriétés élastiques du ressort, garantissant qu'il peut résister à des compressions répétées sans déformation permanente.
Traitement final:
Les bobines d'extrémité sont rectifiées à plat à l'aide d'une meuleuse de surface pour obtenir le parallélisme (≤ 0,1 mm/m) et la perpendicularité par rapport à l'axe du ressort (≤ 0,5°), garantissant une assise stable sur le cadre supérieur et la base.
L'ébavurage élimine les bords tranchants des extrémités meulées pour éviter la concentration de contraintes et les dommages aux surfaces de contact.
4. Procédé de fabrication des assemblages de ressorts (grands systèmes multi-ressorts)
Certains concasseurs utilisent plusieurs ressorts plus petits disposés selon un motif circulaire ; leur assemblage implique :
Sélection et correspondance des ressorts:
Les ressorts sont triés par longueur libre et raideur afin d'assurer une répartition uniforme de la charge. Les ressorts présentant une variation de raideur inférieure ou égale à 5 % sont rejetés afin d'éviter une charge inégale.
Installation de la plaque de montage:
Des plaques de montage supérieure et inférieure (en acier ou en fonte) dont les trous correspondent au diamètre extérieur du ressort permettent de positionner les ressorts. Chaque ressort est inséré dans son trou et fixé par des bagues de retenue pour éviter tout mouvement latéral.
Réglage de la précharge:
L'assemblage est comprimé jusqu'à la précharge spécifiée (à l'aide d'une presse hydraulique) et verrouillé en place avec des cales, garantissant que chaque ressort supporte une charge égale (mesurée via des cellules de charge avec une tolérance de ± 2 %).
5. Processus de contrôle qualité
Essais de matériaux:
L'analyse de la composition chimique (spectrométrie) confirme que l'acier à ressort répond aux normes (par exemple, 60Si2MnA : C 0,56–0,64 %, Si 1,50–2,00 %, Mn 0,60–0,90 %).
Les essais de traction sur des échantillons de fil mesurent la résistance ultime à la traction (≥ 1600 MPa) et l'allongement (≥ 6 %).
Contrôles de précision dimensionnelle:
Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) inspecte le diamètre de la bobine, le pas, la longueur libre et la planéité des extrémités, garantissant ainsi le respect des tolérances de conception.
Un testeur de ressort mesure le taux (force par mm de compression) pour vérifier qu'il se situe dans la plage spécifiée (± 5 %).
Essais de propriétés mécaniques:
Les tests de dureté (Rockwell) garantissent que le ressort a une dureté de 45 à 50 HRC ; la dureté du noyau est vérifiée via un profilage de microdureté pour confirmer un traitement thermique uniforme.
Les tests de fatigue soumettent le ressort à 10⁶ cycles de compression (de 10 % à 70 % de la déflexion maximale) sans aucune fissure ni déformation permanente autorisée.
Essais non destructifs (END):
Le test par particules magnétiques (MPT) détecte les fissures de surface dans les bobines, en particulier au niveau des courbures des bobines (points de concentration de contraintes), toute fissure de 0,2 mm de longueur entraînant un rejet.
Les tests par ultrasons (UT) inspectent le fil à la recherche de défauts internes (par exemple, des inclusions) qui pourraient réduire la durée de vie en fatigue.
Essais de résistance à la corrosion:
Les tests au brouillard salin (ASTM B117) pendant 48 heures évaluent les ressorts zingués ou peints, sans rouille rouge autorisée sur les surfaces critiques.
Grâce à ces processus, le ressort du concasseur à cône assure une protection fiable contre les surcharges et un amortissement des vibrations, garantissant que le concasseur peut gérer des objets étrangers inattendus et maintenir un fonctionnement stable dans des environnements miniers difficiles.
