O anel adaptador do britador cônico, um componente essencial entre o eixo principal e o cone móvel, transmite torque e cargas axiais, compensa pequenos desalinhamentos, protege peças de alto custo e facilita a montagem. Ele opera sob alto torque e cargas cíclicas, exigindo resistência e precisão.
Estruturalmente, ele apresenta um corpo cônico de liga de aço (40CrNiMoA ou 45#) com um cone interno de precisão (1:10 a 1:20), roscas/flange externas, rasgo de chaveta, ranhuras de lubrificação e um ressalto de posicionamento.
A fabricação envolve forjamento (aquecimento a 1150–1200 °C, recalque/perfuração) ou fundição, seguido de têmpera/revenimento (HRC 28–35). A usinagem inclui retificação de precisão do cone (Ra0,8 μm) e rosqueamento.
O controle de qualidade abrange testes de materiais (composição, resistência à tração/impacto), verificações dimensionais (CMM, calibrador cônico), END (UT, MPT), testes de torque/fadiga e validação da montagem. Esses testes garantem um desempenho confiável na transmissão de torque/carga para uma operação eficiente do britador.
Introdução detalhada ao componente do anel adaptador do britador cônico
1. Função e papel do anel adaptador
O anel adaptador do britador cônico (também conhecido como anel de transição ou anel de acoplamento) é um componente de conexão essencial localizado entre o eixo principal e o cone móvel, servindo como uma interface mecânica para transmitir torque e cargas axiais. Suas principais funções incluem:
Transmissão de carga: Transfere a força rotacional da bucha excêntrica para o cone móvel, garantindo o movimento sincronizado durante a britagem. Também distribui as cargas axiais do cone móvel para o eixo principal, evitando a concentração de tensões no ponto de conexão.
Compensação de Alinhamento: Permitindo um pequeno desalinhamento entre o eixo principal e o cone móvel (até 0,1 mm) devido a tolerâncias de fabricação ou desgaste operacional, reduzindo a vibração e prolongando a vida útil do componente.
Proteção contra desgaste: Atuando como um intermediário substituível para proteger o eixo principal e o cone móvel do contato direto, minimizando o desgaste desses componentes de alto custo.
Facilitação de Assembleia: Simplificando a instalação e a substituição do cone móvel, fornecendo uma interface de conexão padronizada, reduzindo o tempo de manutenção.
Operando sob alto torque (até milhares de N·m) e cargas cíclicas, o anel adaptador requer alta resistência à tração, resistência à fadiga e precisão dimensional para garantir um desempenho confiável.
2. Composição e Estrutura do Anel Adaptador
O anel adaptador é normalmente um componente anular e cônico com um centro oco, apresentando as seguintes peças principais e detalhes estruturais:
Corpo do anel: Uma peça forjada ou fundida em uma só peça, feita de aço-liga de alta resistência (p. ex., 40CrNiMoA) ou aço de médio carbono (45#), com diâmetro externo variando de 300 mm a 1200 mm. A espessura da parede é de 20 a 50 mm, com uma superfície interna cônica para coincidir com o eixo principal.
Superfície interna cônica: Uma superfície cônica usinada com precisão (razão de conicidade de 1:10 a 1:20) que se encaixa na extremidade cônica do eixo principal, garantindo um ajuste de interferência firme (0,02–0,05 mm) para transmitir torque sem deslizamento. A rugosidade da superfície é de Ra 0,8–1,6 μm.
Roscas externas/flange: Uma seção rosqueada externamente ou flange radial na extremidade superior que se conecta ao cone móvel, com classe de rosca 6g ou planura de flange (≤0,05 mm/m) para fixação segura.
Ranhura de chaveta/assento de chaveta: Uma ranhura ou recesso longitudinal na superfície interna que acomoda uma chaveta, melhorando a transmissão de torque entre o anel adaptador e o eixo principal. As dimensões da chaveta seguem a norma ISO 4156 (por exemplo, tolerância de largura H9).
Ranhuras de lubrificação: Ranhuras circunferenciais na superfície interna cônica que distribuem o lubrificante durante a montagem/desmontagem, reduzindo o atrito ao instalar ou remover o anel.
Ombro: Um degrau radial na extremidade inferior que limita o movimento axial, garantindo o posicionamento correto do anel adaptador no eixo principal. O ressalto possui tolerância de perpendicularidade (≤ 0,03 mm/100 mm) em relação ao cone interno.
Marcação de ranhuras: Pequenos recessos ou marcas gravadas a laser que indicam a orientação ou o peso para uma montagem balanceada, essenciais para uma operação de alta velocidade.
3. Processo de fabricação do anel adaptador
Devido aos seus altos requisitos de carga, o anel adaptador é fabricado principalmente por forjamento, com fundição usada para aplicações menores e de menor carga:
Seleção de materiais:
Aço de liga (40CrNiMoA): Preferencial para britadores de grande porte, oferecendo resistência à tração ≥980 MPa, limite de escoamento ≥835 MPa e tenacidade ao impacto ≥60 J/cm². Composição química: C 0,37–0,44%, Cr 0,6–0,9%, Ni 1,2–1,6%, Mo 0,15–0,25%.
Aço de médio carbono (45#): Usado para anéis menores, com resistência à tração ≥600 MPa e resistência ao escoamento ≥355 MPa.
Forjamento:
A tarugo de aço é aquecida a 1150–1200 °C e forjada em uma pré-forma cilíndrica ou cônica usando forjamento em matriz aberta, refinando a estrutura do grão e melhorando as propriedades mecânicas.
Os processos de recalque e perfuração criam o centro oco, com modelagem grosseira do diâmetro externo e afunilamento.
Tratamento térmico:
Têmpera e revenimento: Os blanks forjados são aquecidos a 820–860°C, temperados em óleo e então revenidos a 500–600°C por 4–6 horas para atingir dureza HRC 28–35, equilibrando resistência e usinabilidade.
Alívio do estresse:Após a usinagem grosseira, um recozimento de baixa temperatura (300–350 °C por 2 horas) alivia as tensões residuais da forja e da usinagem.
Fundição (para anéis pequenos):
A fundição em areia com moldes de resina é utilizada para produção em pequena escala. O aço fundido é vazado a 1500–1550 °C, seguido de normalização para refinar a microestrutura.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A peça forjada ou fundida é montada em um torno CNC para usinar o diâmetro externo, o cone interno (deixando uma margem de 1–2 mm) e o ombro, com tolerância dimensional (±0,5 mm).
Usinagem de precisão:
Superfície interna cônica: Retificado com retificadora cônica CNC para atingir a relação de conicidade especificada (tolerância de ± 0,01 mm/m) e rugosidade superficial de Ra 0,8 μm. A circularidade é controlada para ≤ 0,01 mm.
Roscas externas/flange: As roscas são cortadas usando um torno CNC (tolerância 6g), enquanto os flanges são retificados até ficarem planos (≤0,05 mm/m) e perpendiculares (≤0,03 mm/100 mm).
Rasgo de chaveta: Fresado usando uma fresadora CNC com tolerância de largura H9 e tolerância de profundidade (±0,1 mm), garantindo o encaixe adequado da chave.
Usinagem de Ranhuras de Lubrificação:
As ranhuras são torneadas ou fresadas no cone interno com profundidade precisa (0,5–1 mm) e espaçamento (50–100 mm), facilitando a distribuição do lubrificante.
Tratamento de superfície:
A superfície externa é jateada para remover incrustações e, em seguida, revestida com óleo ou tinta antiferrugem. A superfície interna cônica pode receber um revestimento de fosfato para melhorar a lubrificação durante a montagem.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) verifica a conformidade da liga (por exemplo, 40CrNiMoA).
Testes de tração e impacto em amostras forjadas confirmam propriedades mecânicas (resistência à tração ≥980 MPa, energia de impacto ≥60 J).
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona a relação de conicidade, os diâmetros interno/externo e as dimensões da chaveta, garantindo a conformidade com as tolerâncias.
Um medidor cônico e um indicador de mostrador verificam a conformidade do cone interno com as especificações do projeto.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste ultrassônico (UT) detecta defeitos internos no corpo do anel, rejeitando quaisquer rachaduras ou inclusões >φ2 mm.
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais em roscas, rasgos e ombros, com defeitos lineares de 0,5 mm, resultando em rejeição.
Teste de Desempenho Mecânico:
Teste de torque:O anel é montado com um eixo de teste e submetido a 120% do torque nominal, sem deslizamento ou deformação permitida.
Teste de fadiga: As amostras são submetidas a carga cíclica (10⁶ ciclos) a 70% do limite de escoamento para garantir resistência à falha por fadiga.
Validação de Montagem:
A montagem de teste com um eixo principal e um cone móvel confirma o encaixe correto: o anel assenta totalmente sem emperrar, e a transmissão de torque é suave sob cargas de teste.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o anel adaptador garante torque confiável e transmissão de carga entre o eixo principal e o cone móvel, contribuindo para a operação eficiente e estável do britador cônico
