Tiges de tension pour concasseur à mâchoires

Introduction détaillée au composant de la tige de tension des concasseurs à mâchoires

I. Composition et structure de la tige de tension

1. Corps de tige de tension
   Longue tige en acier rond haute résistance ou en acier forgé, d'un diamètre généralement compris entre 30 et 80 mm pour les concasseurs de petite et moyenne taille et entre 100 et 150 mm pour les grandes machines. Une extrémité est usinée avec un filetage externe (pour la fixation de l'écrou de réglage), et l'autre comporte une patte annulaire ou en fourche (reliée à la mâchoire pivotante inférieure par une goupille). Le diamètre du trou de la patte doit correspondre précisément à celui de la goupille pour assurer une rotation fluide.
2. Ressort de tension
   Un ressort hélicoïdal cylindrique, gainé sur le corps de la tige, est fabriqué en acier à ressort haute résistance (par exemple, 60Si2Mn). Le diamètre du fil du ressort varie de 8 à 30 mm, avec 5 à 15 spires actives. Ses deux extrémités s'adaptent aux sièges du ressort, générant une tension par précompression. En fonctionnement, il absorbe l'énergie d'impact par déformation, amortissant ainsi les vibrations dues à l'oscillation de la mâchoire pivotante.
3. Écrou de réglage et rondelles
   Un écrou hexagonal (acier 45# ou 35CrMo) adapté à l'extrémité filetée de la tige permet de régler la précharge du ressort (en le serrant/desserrant pour modifier la compression). Des rondelles résistantes à l'usure (par exemple, en acier trempé) sont généralement placées entre l'écrou et le siège du ressort afin de réduire les frottements.
4. Sièges de ressort et bagues de retenue
   Des pièces circulaires ou annulaires (sièges de ressort) situées à chaque extrémité du ressort le positionnent et transmettent la force. Un épaulement ou une bague de retenue près de l'extrémité de la patte empêche le ressort de se détacher pendant la tension.
5. Goupille et goupille fendue
   Une goupille cylindrique (40Cr) reliant la patte à la mâchoire pivotante, trempée en surface (50–55 HRC), fixée avec une goupille fendue ou un circlip pour une connexion fiable.

II. Procédé de fabrication du corps de la tige de tension

1. Préparation des matières premières et forgeage

• Les billettes d'acier rondes de haute qualité (10 à 15 mm plus grandes que le diamètre fini) sont inspectées pour détecter les fissures internes via des tests non destructifs.

• Le forgeage est effectué à une température de 850 à 1 000 °C, avec emboutissage et refoulement pour former l'oreille (les oreilles en fourche nécessitent une découpe post-forgeage). Le forgeage assure un flux continu du grain, sans plis ni surchauffe.

• Normalisé (860–880°C, refroidi par air) pour soulager les contraintes, avec une dureté de 180–220 HBW pour une usinabilité améliorée.

2. Usinage grossier

• Le cercle extérieur de la tige est ébauché sur tour ou tour CNC, laissant une surépaisseur de finition de 1 à 2 mm. Le pas de positionnement de l'extrémité filetée est tourné, garantissant une perpendicularité axe-extrémité ≤ 0,1 mm/100 mm.

• Le trou de l'ergot est fraisé ou percé : les ergots en forme de fourche sont fraisés pour la symétrie, avec une surépaisseur d'usinage de 0,5 à 1 mm ; perpendicularité de l'axe du trou à l'axe de la tige ≤ 0,1 mm/100 mm.

3. Traitement thermique

• Trempe et revenu : chauffé à 840–860 °C pour la trempe à l'huile, puis revenu à 550–580 °C pour former du sorbite revenu, atteignant une résistance à la traction ≥ 800 MPa, une limite d'élasticité ≥ 600 MPa et une dureté 240–280 HBW.

• Trempe par induction pour le trou de fixation et l'extrémité filetée : dureté de surface 45–50 HRC, avec une couche trempée de 2–5 mm pour la résistance à l'usure.

4. Finition

• Le cercle extérieur de la tige est usiné avec précision aux dimensions prévues (tolérance IT7, Ra ≤ 1,6 μm). Les filetages sont roulés ou usinés avec une précision de 6 g, avec des profils intacts et sans bavures.

• Le trou de patte est alésé avec précision selon une tolérance H7, Ra ≤ 0,8 μm, une rondeur ≤ 0,01 mm et une perpendicularité axe-axe de tige ≤ 0,05 mm/100 mm.

III. Procédé de fabrication du ressort de tension

1. Enroulement

• Le fil à ressort 60Si2Mn (tolérance de diamètre ± 0,05 mm) est enroulé sur une machine d'enroulement de ressort, garantissant une tolérance de diamètre extérieur ± 0,5 mm, un pas uniforme (écart ≤ 0,3 mm) et une longueur libre correcte.

2. Traitement thermique

• Trempe : Chauffage à 860–880 °C pour une trempe à l'huile (dureté 45–50 HRC). Revenu : 380–420 °C pendant 2 heures pour former une troostite revenue, d'une dureté 38–42 HRC, équilibrant la limite d'élasticité et la ténacité.

3. Traitement de surface

• Grenaillage : Grenaillage de surface avec des grenailles d'acier de 0,3 à 0,8 mm pour améliorer la durée de vie en fatigue (augmentation ≥ 30 %).

• Traitement anticorrosion : Zingage ou phosphatation + peinture (revêtement 8–12 µm), avec résistance au brouillard salin ≥ 48 heures.

IV. Processus de contrôle qualité des composants des tirants

1. Contrôle de la qualité du corps de la tige de tension

• Contrôle des matériaux : l'analyse spectrale vérifie la composition (par exemple, 40Cr avec 0,8 à 1,1 % de Cr). Les essais de traction confirment la résistance (≥ 800 MPa).

• Contrôle non destructif : Contrôle par magnétoscopie (MT) pour les fissures superficielles sur la tige et la patte ; contrôle par fluorescence pour les microfissures à fond de filet.

• Précision dimensionnelle : des micromètres vérifient le diamètre des tiges ; des calibres de filetage vérifient la précision. Des machines à mesurer tridimensionnelles vérifient la perpendicularité des trous de fixation (écart ≤ 0,05 mm/100 mm).

2. Contrôle de la qualité des ressorts de tension

• Performances mécaniques : Échantillonnage pour essai de pression (écart de force ≤ 5 % à compression nominale) ; essai de fatigue (1 million de cycles) sans rupture ni déformation permanente > 2 %.

• Contrôles dimensionnels : Les pieds à coulisse mesurent le diamètre extérieur et la longueur libre ; l'uniformité du pas (écart ≤ 0,3 mm).

3. Contrôle qualité de l'assemblage

• Essai d'assemblage : après l'assemblage des composants, vérifier la compression du ressort (15 à 25 % de la longueur libre). Vérifier l'ajustement de l'axe de roue (tolérance H8/f7) pour une rotation fluide.

• Essai de tension : appliquer une tension nominale de 1,2 fois pendant 1 heure, en vérifiant la déformation plastique (allongement ≤ 0,1 %) ou le dénudage du fil.

4. Vérification des performances globales

• Mise en service : un fonctionnement à charge nominale de 4 heures vérifie la température (≤ 60 °C), les vibrations (amplitude ≤ 0,1 mm) et l'absence de bruit anormal.

• Test de surcharge : une charge nominale de 1,5 × confirme l'efficacité de l'amortissement du ressort, sans endommager la tige ou les connexions.