La paroi avant est un élément clé des chambres de concassage des concasseurs à mâchoires. Elle soutient la plaque de mâchoire fixe et résiste aux impacts initiaux. Elle se compose d'une plaque principale (ZG30Mn/Q355B), de structures de fixation de mâchoire fixe (rainures en T/boulons), de brides de raccordement et de nervures de renfort, avec des garnitures d'usure et des lèvres anti-fuites en option.
La fabrication comprend un moulage d'acier (coulée entre 1 460 et 1 500 °C) avec recuit de détente, suivi d'un usinage de précision (planéité ≤ 0,1 mm/m pour les surfaces de montage) et d'un revêtement de surface. Le contrôle qualité comprend des essais MT/UT pour détecter les défauts, des essais de dureté (≥ 200 HBW) et des essais de charge (1,2 × force nominale) pour garantir une déformation ≤ 0,2 mm.
Avec une durée de vie de 3 à 5 ans, il assure un broyage stable grâce à une rigidité structurelle et un assemblage précis, essentiels pour l'efficacité de l'alimentation et le confinement des matériaux.
Introduction détaillée au composant de la paroi avant des concasseurs à mâchoires
La paroi avant est un élément essentiel de la chambre de concassage des concasseurs à mâchoires. Elle est située à l'avant de l'équipement. Elle est directement reliée à la plaque de mâchoire fixe et forme la limite fixe de la chambre de concassage. Ses principales fonctions consistent à soutenir la plaque de mâchoire fixe, à supporter la charge d'impact initiale des matériaux entrant dans la chambre de concassage et à garantir la précision géométrique de la chambre de concassage (taille de l'ouverture d'alimentation et angle de concassage, par exemple) grâce à la coopération avec la mâchoire pivotante. Sa stabilité structurelle influence directement l'efficacité du concassage, la réduction des risques de fuite de matériaux et la durée de vie de la plaque de mâchoire fixe, ce qui en fait un élément clé pour garantir une alimentation fluide et des opérations de concassage stables.
I. Composition et structure de la paroi frontale
La conception de la paroi avant doit correspondre au profil de la chambre de concassage (par exemple, chambre profonde pour les matériaux fins, chambre peu profonde pour les matériaux grossiers). Elle est divisée en deux types : intégral (petit/moyen) et divisé (grand) selon les spécifications du concasseur. Ses principaux composants et caractéristiques structurelles sont les suivants :
Assiette principale La structure porteuse principale est constituée d'une plaque plane inclinée de 25° à 35° par rapport à l'horizontale (optimisant la trajectoire de chute des matériaux et réduisant les risques de blocage). Son épaisseur varie de 30 à 50 mm pour les petits concasseurs à 80 à 120 mm pour les grands. Elle est fabriquée en acier moulé à haute résistance (par exemple, ZG30Mn) ou en acier de construction faiblement allié (Q355B) avec une dureté superficielle ≥ 200 HBW pour résister aux chocs et à l'usure. La partie supérieure de la plaque principale est reliée à la plaque supérieure du châssis, tandis que la partie inférieure s'étend jusqu'à la partie médiane inférieure de la chambre de concassage, assurant ainsi un soutien complet à la plaque à mâchoires fixe.
Structure de montage de plaque à mâchoire fixe
Rainures en T et trous de boulons: La face intérieure de la plaque principale (face à la chambre de broyage) est usinée avec des rainures en T horizontales (largeur 20–50 mm) ou des trous de boulons disposés en rangées (espacement 150–300 mm) pour fixer la plaque de mâchoire fixe à l'aide de boulons en T ou de boulons à tête fraisée. Les rainures en T permettent un réglage latéral de la plaque de mâchoire fixe (± 5 mm), tandis que les trous de boulons utilisent des boulons à haute résistance (classe 8.8) pour assurer des connexions étanches, empêchant le desserrage sous les charges d'impact.
Localiser les patronsDes bossages de 5 à 10 mm de hauteur sont prévus sur les bords de la plaque principale, correspondant aux rainures sur les bords de la plaque à mâchoires fixes, afin de limiter les déplacements latéraux. La précision de positionnement doit être ≤ 0,5 mm pour éviter tout blocage du matériau dû à des jeux excessifs.
Bride de raccordement Une structure à brides sur les deux côtés et sur le dessus de la plaque principale, d'une épaisseur de 10 à 20 mm supérieure à celle-ci, assure une fixation fixe au châssis (soudée ou boulonnée). La surface de la bride est usinée avec des trous pour goupilles de positionnement (diamètre 16 à 30 mm) et des trous pour boulons de connexion (M20 à M48) avec une tolérance de positionnement de ± 0,5 mm afin de garantir la coaxialité lors de l'assemblage du châssis. Les brides des grandes parois frontales sont moulées d'un seul tenant avec la plaque principale, tandis que celles des petites et moyennes parois frontales sont assemblées par soudage par rainure (hauteur de patte ≥ 10 mm). Les soudures sont inspectées par contrôle non destructif pour détecter tout défaut.
Structures de renforcement
Raidisseurs longitudinauxDes nervures longitudinales (en L ou rectangulaires) sont soudées ou moulées sur la face extérieure de la plaque principale (côté non-chambre de concassage) à des intervalles de 200 à 400 mm. Leur hauteur est de 1,5 à 2 fois l'épaisseur de la plaque principale afin d'améliorer la résistance à la flexion.
Plaques de renfort d'angle:Des plaques de renfort triangulaires (10 à 20 mm d'épaisseur) sont soudées aux coins des brides et de la plaque principale pour disperser la concentration des contraintes, évitant ainsi les fissures dans les zones de connexion sous les charges d'impact.
Structures de protection auxiliaires
Lèvre anti-fuite:Le bord inférieur de la plaque principale est plié vers l'intérieur de 5 à 10 mm, avec un espace de 3 à 5 mm par rapport au bord de la mâchoire pivotante pour empêcher les matériaux fins de fuir des deux côtés de la chambre de concassage.
Revêtements résistants à l'usure (en option):Pour le broyage de matériaux à haute dureté, des revêtements résistants à l'usure en acier à haute teneur en manganèse (ZGMn13) (10 à 15 mm d'épaisseur) peuvent être boulonnés sur le côté intérieur de la plaque principale (zones non couvertes par la plaque à mâchoires fixe) pour prolonger la durée de vie.
II. Procédé de moulage de la paroi avant (exemple de l'acier moulé)
Les parois frontales sont principalement en acier moulé (par exemple, ZG30Mn, ZG35CrMo). Le procédé de moulage garantit la compacité interne et les propriétés mécaniques :
Préparation des moules et du sable
On utilise le moulage au sable de résine (petit/moyen) ou au sable de silicate de sodium (grand). Les modèles en bois ou en mousse sont réalisés à partir de modèles 3D, avec une marge de retrait de coulée de 2,0 % à 2,5 % (retrait linéaire pour l'acier moulé). Les dimensions critiques (par exemple, l'épaisseur de la bride, la position de la rainure en T) réservent une marge d'usinage de 3 à 5 mm.
Les surfaces des moules en sable sont recouvertes d'une peinture en poudre de zircon (0,8 à 1,2 mm d'épaisseur) puis séchées à 200 °C pendant 2 heures pour obtenir une surface lisse, empêchant l'adhérence du métal lors de la coulée. Les coins des raidisseurs et de la plaque principale des moules en sable sont arrondis (R ≥ 10 mm) afin de réduire la concentration des contraintes de coulée.
Fondre et couler
De la ferraille d'acier à faible teneur en phosphore et en soufre (P ≤ 0,03 %, S ≤ 0,02 %) est fondue dans un four à arc électrique à une température de 1 520 à 1 560 °C. Du ferromanganèse (Mn 1,2 à 1,5 %) et du ferrosilicium (Si 0,5 à 0,8 %) sont ajoutés pour ajuster la composition. Après désoxydation (désoxydation de l'aluminium), la pureté de l'acier fondu atteint plus de 99,9 % (inclusions non métalliques ≤ Grade 2).
Un système de coulage par le bas est utilisé, avec des vannes positionnées aux endroits des brides épaisses. La température de coulage est de 1 460 à 1 500 °C et la durée est de 5 à 20 minutes (selon le poids de la paroi frontale : 500 à 5 000 kg) afin d'éviter le piégeage des scories ou les fermetures à froid dues à un remplissage rapide.
Séchage et traitement thermique
Les pièces moulées sont décollées après refroidissement à moins de 250 °C. Les masselottes sont retirées par usinage au gaz et meulées au ras de la surface. Les bavures, bavures et adhérences de sable sont nettoyées.
Recuit de détente des contraintes : les pièces moulées sont chauffées à 620–660 °C, maintenues pendant 4 à 6 heures, puis refroidies au four à 300 °C et refroidies à l'air pour éliminer les contraintes résiduelles (≤ 120 MPa) et empêcher toute déformation lors du traitement ou de l'utilisation ultérieurs.
III. Processus d'usinage de la paroi avant
Usinage grossier
En prenant comme référence la face extérieure de la plaque principale, la face intérieure (surface de montage des mors fixes) et la surface de raccordement de la bride sont ébauchées sur un portique, avec une surépaisseur de finition de 3 à 5 mm. La planéité de la face intérieure est ≤ 1 mm/m, et la perpendicularité entre la surface de la bride et la plaque principale est ≤ 0,5 mm/100 mm.
Les rainures en T ou les trous de boulons sont usinés grossièrement : les ébauches de rainures en T (2 à 3 mm plus larges que prévu) sont fraisées sur une fraiseuse verticale, ou les trous de boulons (1 à 2 mm plus grands que prévu) sont percés sur une perceuse radiale.
Semi-finition et vieillissement
Les surfaces sont semi-finies (surépaisseur de 1 à 2 mm) et les rainures en T sont semi-fraisées (surépaisseur de 0,5 mm). Le vieillissement vibratoire (50 à 100 Hz pendant 2 heures) réduit encore les contraintes d'usinage et évite ainsi toute déformation post-finition.
Usinage de finition
Surface de montage de la mâchoire fixe : usinée sur une fraiseuse CNC à une planéité ≤ 0,1 mm/m, une rugosité de surface Ra ≤ 6,3 μm et une erreur d'angle d'inclinaison ≤ 0,1° (garantissant un jeu uniforme avec la plaque de la mâchoire pivotante).
Rainures en T et filetage : les rainures en T sont usinées avec une fraise dédiée (tolérance de largeur ± 0,1 mm), avec une perpendicularité du fond de la rainure par rapport à la surface de montage ≤ 0,05 mm/100 mm. Les trous de boulons sont taraudés avec une précision de filetage de 6 H pour garantir un serrage serré avec les boulons à mâchoires fixes.
Localisation des trous de goupille : Perçage et alésage en accord avec le cadre, avec un ajustement de transition H7/M6. La tolérance de positionnement entre les trous de goupille et les trous de boulon est ≤ 0,3 mm afin de garantir un alignement précis entre la paroi avant et le cadre.
Traitement de surface et assemblage Usinage auxiliaire
Les surfaces brutes sont sablées (Sa2.5) et recouvertes d'un apprêt époxy riche en zinc (50–70 μm) et d'une couche de finition en caoutchouc chloré (40–60 μm) pour une meilleure résistance à la corrosion. Les surfaces usinées reçoivent une huile antirouille (épaisseur importante) ou une phosphatation (épaisseur faible/moyenne, 5–8 μm).
Chanfreinage des bords : tous les bords tranchants sont arrondis (R2–R3) et les ouvertures des rainures en T sont chanfreinées (1×45°) pour éviter d'endommager la plaque de mâchoire fixe ou les opérateurs lors de l'assemblage.
IV. Processus de contrôle qualité de la paroi avant
Contrôle de la qualité des moulages
Inspection visuelle : inspection complète des fissures, des retraits et des défauts d'exécution. Les zones de concentration de contraintes (par exemple, joints raidisseur-plaque principale, pieds de bride) sont soumises à un contrôle par magnétoscopie (MT) pour garantir l'absence de fissures superficielles ou souterraines (longueur ≤ 0,5 mm).
Qualité interne : Les grandes parois frontales (poids : 2 000 kg) nécessitent un contrôle par ultrasons. La zone centrale de la plaque principale (demi-épaisseur) doit être exempte de pores, d'inclusions ou de retraits d'une taille ≥ φ 3 mm, avec une couverture d'inspection ≥ 80 %.
Contrôle de la précision dimensionnelle
Une machine de mesure tridimensionnelle vérifie la planéité (≤ 0,1 mm/m), l'angle d'inclinaison (écart ≤ 0,1°), la position de la rainure en T (tolérance ± 0,3 mm) et la position du trou de boulon (écart ≤ 0,5 mm) de la surface de montage de la mâchoire fixe.
Essai de déflexion : Une charge d'impact nominale de 1,5 × (simulant l'impact du matériau) est appliquée au centre de la plaque principale. La déformation résiduelle est mesurée à l'aide d'un comparateur à cadran après déchargement, nécessitant une valeur ≤ 0,2 mm pour garantir la rigidité structurelle.
Essais de propriétés mécaniques
Essais de traction : Essais d'échantillonnage pour les propriétés de l'acier moulé. Le ZG30Mn doit avoir une résistance à la traction ≥ 600 MPa et un allongement ≥ 15 % ; le Q355B doit avoir une résistance à la traction ≥ 500 MPa et un allongement ≥ 20 %.
Essai de dureté : la dureté Brinell de la surface de la plaque principale (≥ 200 HBW) est mesurée, avec une différence de dureté ≤ 30 HBW sur la même surface pour garantir l'uniformité du matériau.
Vérification des performances de l'assemblage
Essai d'assemblage avec la plaque de mâchoire fixe et le cadre : l'ajustement entre la plaque de mâchoire fixe et la surface de montage est vérifié (à l'aide d'une jauge d'épaisseur de 0,1 mm, avec une profondeur d'insertion ≤ 20 mm dans ≥ 80 % des zones). L'espace d'ajustement de la bride entre la paroi avant et le cadre est ≤ 0,1 mm (test à la jauge d'épaisseur).
Essai de charge : Une force d'écrasement nominale de 1,2 × est appliquée pendant 30 minutes. Les boulons de fixation entre la paroi avant et le cadre ne doivent présenter aucun desserrage (perte de couple ≤ 5 %), et aucune déformation visible ni aucun bruit anormal ne doivent être observés au niveau de la plaque principale.
Grâce à une conception structurelle rigoureuse, à des procédés de fabrication et à un contrôle qualité rigoureux, la paroi avant conserve des performances stables face aux impacts matériels à long terme, avec une durée de vie de 3 à 5 ans (selon la dureté du matériau et la fréquence d'entretien). L'entretien courant doit inclure des contrôles réguliers du serrage des boulons, de l'ajustement de la plaque de mâchoire fixe et des joints de la lèvre anti-fuite. Des réparations rapides en cas d'usure ou de déformation garantissent l'intégrité de la chambre de broyage et l'efficacité de l'équipement.
