Volant d'inertie du concasseur à mâchoires

Introduction détaillée au composant volant d'inertie des concasseurs à mâchoires

I. Procédé de moulage du volant d'inertie

1. Préparation du moule

• Le moulage au sable (sable de résine ou sable de silicate de sodium) est utilisé. Des modèles en bois ou en métal (comprenant des détails tels que les trous d'arbre, les rainures de poulie et les trous d'allègement) sont réalisés à partir des plans du volant, avec une surépaisseur d'usinage de 3 à 5 mm (compte tenu du taux de retrait d'environ 1 % de la fonte grise).

• Le moule en sable est compacté à une densité ≥ 85 % pour garantir une surface de cavité lisse et éviter la formation de trous de sable sur la pièce. Des rainures d'aération sont ajoutées sur la surface de séparation pour éviter le piégeage de gaz et la porosité lors du coulage.

2. Fondre et couler

• Fusion de la fonte grise : la fonte brute, la ferraille d'acier et les ferrailles de récupération sont dosées et fondues dans un cubilot ou un four à moyenne fréquence à 1 400–1 450 °C. La composition chimique est contrôlée (C : 3,2–3,6 %, Si : 1,8–2,2 %, Mn : 0,6–0,9 %, S ≤ 0,12 %, P ≤ 0,15 %) afin d'équilibrer fluidité et résistance.

• La fonte ductile nécessite l'ajout d'agents sphéroïdisants (alliages de magnésium et de cérium, par exemple) et d'inoculants (ferrosilicium) avant le coulage. La coulée s'effectue rapidement après la sphéroïdisation (pour éviter la dégradation due à la sphéroïdisation) à une température de 1 380 à 1 420 °C.

• Un système de coulée par le bas assure un écoulement régulier du métal, évitant ainsi l'entraînement des scories. Des colonnes montantes sont utilisées pour les grands volants d'inertie afin d'alimenter les sections épaisses (par exemple, les jantes), évitant ainsi les cavités de retrait et la porosité.

3. Démoulage et nettoyage

• La pièce moulée est décollée après refroidissement à moins de 200 °C. Les masselottes sont retirées (oxycoupage pour les grands volants, frappe manuelle pour les petits) et les marques de coulée sont meulées.

• Le sable et les bavures de surface sont nettoyés. Une inspection visuelle permet de détecter d'éventuelles fissures ou obstructions. Les trous de réduction de poids et les trous d'arbre sont préalablement nettoyés.

4. Traitement thermique

• Volants en fonte grise : le recuit de détente (chauffé à 550–600 °C, maintenu pendant 2 à 4 heures, refroidi au four à 200 °C) élimine les contraintes de coulée, empêchant ainsi la déformation pendant l'usinage.

• Volants en fonte ductile : la normalisation (850–900 °C pendant 1 à 2 heures, refroidis par air) affine les grains, garantissant une teneur en perlite ≥ 80 % et une dureté de 180–230 HBW.

II. Procédé de fabrication du volant d'inertie

1. Usinage grossier

• En utilisant le cercle extérieur et la face d'extrémité de la pièce moulée comme références, un tour (ou un tour CNC) ébauche le cercle extérieur de la jante, le trou intérieur (correspondant à l'arbre excentrique) et les deux faces d'extrémité, laissant une marge de finition de 2 à 3 mm.

• Les trous de réduction de poids (si prévus) sont percés à l'aide d'un foret radial, avec une tolérance de diamètre de trou de ± 0,5 mm et une rugosité de surface Ra ≤ 12,5 μm.

2. Semi-finition

• Tournage de précision du trou intérieur : en utilisant le cercle extérieur ébauché comme référence, un mandrin à trois mors maintient le volant. Le trou intérieur est tourné à une dimension proche de la dimension prévue (surépaisseur de 0,5 à 1 mm), garantissant une circularité ≤ 0,1 mm et un jeu d'ajustement avec l'arbre excentrique selon la tolérance H7/js6.

• Tournage de rainures de poulie : pour les conceptions intégrées de volant-poulie, des rainures en V sont usinées sur la jante avec une tolérance de profondeur/largeur ± 0,2 mm, une rugosité de surface Ra ≤ 6,3 μm et un écart d'angle de rainure ≤ 1°.

3. Finition

• Usinage final du trou intérieur : L'alésage ou la rectification (rectifieuse interne pour grands volants) permet d'obtenir une tolérance H7, une rugosité de surface Ra ≤ 1,6 μm et une rectitude d'axe ≤ 0,05 mm/m.

• Tournage de précision des faces frontales : en utilisant l'alésage intérieur comme référence, un comparateur à cadran aligne le volant. Les deux faces frontales sont tournées de finition pour garantir une perpendicularité par rapport à l'axe de l'alésage intérieur ≤ 0,05 mm/100 mm et une planéité ≤ 0,1 mm/m.

• Équilibrage dynamique préliminaire : un support de balance vérifie l'équilibre. Les zones lourdes sont marquées et un équilibrage grossier est réalisé par fraisage du bord (élimination de petites quantités de métal), limitant ainsi le balourd résiduel à ≤ 50 g·cm.

4. Traitement de surface

• Les bavures sont éliminées. La surface intérieure du trou est phosphatée (améliorant ainsi la stabilité de l'ajustement avec l'arbre excentrique). La surface extérieure est peinte (apprêt + couche de finition) avec un film de 60 à 80 μm, obtenant une adhérence de grade 1 selon la norme GB/T 9286 (absence de décollement lors des essais de coupe transversale).

III. Processus de contrôle qualité du volant d'inertie

1. Contrôle de la qualité des matières premières et des pièces moulées

• Contrôle de la composition chimique : Un spectromètre vérifie la teneur en C, Si, Mn. Des essais de traction (fonte ductile : résistance à la traction ≥ 450 MPa, allongement ≥ 10 %) sont effectués sur des échantillons.

• Détection des défauts : le contrôle par magnétoscopie (MT) à 100 % sur les zones critiques (bord, trou intérieur) vérifie la présence de fissures ou de porosité. Le contrôle par ultrasons (UT) garantit l'absence de défauts internes ≥ φ 3 mm.

2. Inspection de précision d'usinage

• Tolérance dimensionnelle : Les pieds à coulisse et les micromètres vérifient le diamètre intérieur du trou, le cercle extérieur de la jante et les dimensions de la gorge de la poulie. Un comparateur à cadran mesure la circularité/cylindricité du trou intérieur (erreur ≤ 0,03 mm).

• Tolérance géométrique : Une équerre et une jauge d'épaisseur vérifient la perpendicularité des faces d'extrémité. Un interféromètre laser vérifie la rectitude des axes.

3. Inspection de l'équilibre dynamique

• Une machine d'équilibrage à roulements durs effectue un équilibrage de précision à 50–100 % de la vitesse de fonctionnement (300–600 tr/min), nécessitant un degré d'équilibrage G6.3 (déséquilibre résiduel ≤ 10 g·cm en fonction du poids).

• Après l'équilibrage, des trous sont percés (ou des poids d'équilibrage ajoutés) aux positions lourdes, avec des marques d'équilibrage pour l'alignement avec l'arbre excentrique lors de l'assemblage.

4. Inspection finale avant l'assemblage

• Inspection visuelle : absence de rayures, peinture uniforme et trou intérieur propre (sans huile ni débris). L'alignement avec la poulie du moteur est vérifié à l'aide d'un fil, avec une marge d'erreur ≤ 0,5 mm.

• Essai de montage : L'essai d'ajustement à froid avec l'arbre excentrique garantit une surface de contact ≥ 80 %. Le volant doit tourner librement sans se bloquer.