Este artigo detalha o anel da tocha do britador cônico, um componente vital de vedação e proteção situado entre conjuntos-chave como o anel de ajuste e a estrutura principal, ou entre o cone móvel e o cone fixo. Suas funções principais incluem vedação em altas temperaturas (suportando até 150 °C), prevenção de contaminação, isolamento térmico e absorção de vibração, exigindo resistência ao calor, resistência a óleo e resistência mecânica.
O anel da tocha tem uma estrutura composta, consistindo de uma estrutura metálica (aço fundido de baixo carbono ou liga) com uma seção transversal em formato de U/L, um revestimento de vedação (borracha de alta temperatura, composto de grafite ou feltro reforçado com metal), ranhuras de retenção, bordas de flange e orifícios de ventilação opcionais.
A estrutura metálica é produzida por fundição em areia: seleção do material (Q235 ou ZG230–450), modelagem com tolerâncias de contração, moldagem em areia verde, fusão e vazamento (1450–1480 °C), resfriamento e desmoldagem, e recozimento para alívio de tensões. O processo de usinagem e fabricação envolve a usinagem da estrutura, preparação do revestimento de vedação, colagem do revestimento com adesivo resistente ao calor, acabamento e tratamento de superfície opcional.
O controle de qualidade inclui testes de materiais (composição química, resistência à tração, dureza), verificações dimensionais (CMM para precisão), testes de resistência de ligação, avaliações de desempenho da vedação (pressão e ciclos térmicos) e inspeções visuais/funcionais. Essas inspeções garantem que o anel da tocha forneça vedação confiável em condições de alta temperatura e vibração, protegendo os componentes internos e garantindo a operação eficiente do britador.
Introdução detalhada ao componente do anel da tocha do britador cônico
1. Função e papel do anel da tocha
O anel da tocha do britador cônico (também conhecido como anel de fogo ou anel de vedação) é um componente crítico de vedação e proteção localizado entre o anel de ajuste e a estrutura principal, ou entre o cone móvel e o conjunto do cone fixo. Suas principais funções incluem:
Selagem de alta temperatura: Suportando o calor de atrito gerado durante a trituração (temperaturas de até 150°C) para manter uma vedação firme, evitando vazamento de óleo lubrificante ou entrada de água de resfriamento.
Prevenção de Contaminação: Impedindo a entrada de poeira, partículas de minério e outros detritos no sistema de lubrificação interna, reduzindo o desgaste em rolamentos e engrenagens.
Isolamento térmico: Separando a câmara de britagem de alta temperatura do sistema de lubrificação de baixa temperatura, protegendo componentes sensíveis contra danos causados pelo calor.
Absorção de vibração: Absorve pequenas vibrações radiais e axiais entre as peças correspondentes, reduzindo o ruído e prolongando a vida útil dos componentes adjacentes.
Dada sua exposição a altas temperaturas, abrasão e corrosão química (de minerais de minério), o anel da tocha deve apresentar resistência ao calor (até 200°C), resistência ao óleo e resistência mecânica.
2. Composição e Estrutura do Anel da Tocha
O anel da tocha é tipicamente um componente anular com uma estrutura composta, combinando materiais metálicos e não metálicos. Seus principais componentes e detalhes estruturais incluem:
Estrutura metálica: Base circular feita de aço de baixo carbono (aço Q235 ou 10#), proporcionando rigidez estrutural. Possui seção transversal em formato de U ou L para suportar o material de vedação e garantir estabilidade dimensional sob calor.
Revestimento de vedação: Um material resistente ao desgaste e ao calor, colado ou fixado mecanicamente à estrutura metálica. Os materiais comuns incluem:
Borracha de alta temperatura (EPDM ou Viton): Resistente a óleos e temperaturas de até 200°C, usado em aplicações de calor moderado.
Compósito com grafite incorporado: Aumenta a resistência ao calor (até 300°C) e a autolubrificação, adequado para ambientes de alto atrito.
Feltro reforçado com metal: Lã comprimida ou fibras sintéticas impregnadas com resina resistente ao calor, oferecendo boa adaptação a superfícies irregulares.
Ranhuras de retenção: Ranhuras circunferenciais na estrutura metálica para fixar o revestimento de vedação, evitando o desprendimento durante a vibração.
Bordas de flange: Lábios finos e flexíveis no revestimento de vedação que pressionam contra as superfícies de contato (anel de ajuste ou estrutura principal) para criar uma vedação firme sob pré-carga.
Orifícios de ventilação (opcional): Pequenos furos perfurados na estrutura metálica para liberar o ar ou a umidade presos, evitando o acúmulo de pressão que poderia romper a vedação.
3. Processo de fundição da estrutura metálica
A estrutura metálica do anel da tocha é frequentemente fabricada por fundição em areia para melhor custo-benefício e formatos complexos:
Seleção de materiais:
O aço de baixo carbono (Q235) é preferido por sua boa fundibilidade, soldabilidade e resistência moderada (resistência à tração ≥ 375 MPa). Para aplicações de alta tensão, o aço fundido de liga (ZG230–450) é utilizado para aumentar a rigidez.
Criação de padrões:
Um padrão de madeira ou espuma é criado para replicar o diâmetro externo (tipicamente 300–1200 mm), o diâmetro interno e o formato da seção transversal (em U/L) do anel. Margens de contração (1,2–1,5%) são adicionadas para compensar a contração por resfriamento.
Moldagem:
Os moldes de areia verde são preparados com um arrasto, utilizando um núcleo de areia para formar o furo interno. A cavidade do molde é revestida com uma camada de argila para garantir um acabamento superficial liso na peça fundida.
Derretendo e Derramando:
O aço é derretido em uma cúpula ou forno elétrico a 1500–1550°C, com composição química controlada para C 0,12–0,20%, Mn 0,3–0,6% (para Q235) para evitar fragilidade.
O vazamento é realizado a 1450–1480°C usando uma concha, com uma vazão constante para preencher a cavidade do molde sem turbulência, reduzindo a porosidade.
Resfriamento e Shakeout:
A peça fundida é resfriada no molde por 12 a 24 horas para minimizar o estresse térmico e, em seguida, removida por vibração. Os resíduos de areia são limpos com jateamento de granalha (grão de aço G40).
Tratamento térmico:
O recozimento a 600–650 °C (resfriado a ar) alivia o estresse da fundição, reduzindo a dureza para 130–180 HBW para facilitar a usinagem.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de Estruturas:
O anel fundido é montado em um torno CNC para usinar o diâmetro externo, o diâmetro interno e as superfícies do flange, deixando uma margem de acabamento de 0,5 a 1 mm. As dimensões principais (por exemplo, largura do anel, espessura do flange) são controladas em ±0,1 mm.
As ranhuras de retenção para o revestimento de vedação são fresadas usando uma fresadora CNC, com profundidade precisa (2–5 mm) e largura (3–8 mm) para garantir uma ligação segura.
Preparação do revestimento de vedação:
Para revestimentos de borracha: chapas de EPDM ou Viton são cortadas no tamanho desejado por meio de corte e vinco, com tolerância de ± 0,5 mm. A superfície de colagem é tornada áspera por jateamento de areia (Ra25–50 μm) para melhorar a adesão.
Para compósitos de grafite: folhas de grafite comprimidas são cortadas e moldadas usando corte por jato de água, garantindo espessura uniforme (3–10 mm) em todo o anel.
Colagem de liner:
A superfície de colagem da estrutura metálica é limpa com acetona para remover óleo e resíduos. Um adesivo resistente ao calor (à base de epóxi, com temperatura de operação de até 200 °C) é aplicado uniformemente em uma espessura de 0,1 a 0,2 mm.
O revestimento é pressionado na estrutura usando uma prensa hidráulica (pressão: 0,5–1 MPa) e curado em um forno a 80–100 °C por 2–4 horas para atingir a resistência de ligação total.
Acabamento:
O anel montado é torneado para garantir que os lábios de vedação tenham uma superfície lisa (Ra1,6–3,2 μm), promovendo contato efetivo com os componentes correspondentes.
As bordas do flange são rebarbadas para remover cantos afiados, evitando danos às vedações adjacentes durante a instalação.
Tratamento de superfície opcional:
A estrutura metálica é revestida com zinco (5–8 μm) ou tinta epóxi para resistir à corrosão em ambientes úmidos.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
Estrutura metálica: A análise espectrométrica verifica a composição química (ex.: Q235: C ≤ 0,22%, Mn ≤ 1,4%). O teste de tração confirma a resistência ≥ 375 MPa.
Revestimento de vedação: Amostras de borracha são submetidas a testes de dureza (Shore A 60–80 para EPDM) e testes de envelhecimento por calor (70°C por 72 horas, com mudança de dureza ≤±5 Shore A).
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona dimensões críticas: diâmetro externo (±0,1 mm), diâmetro interno (±0,1 mm) e uniformidade da espessura do revestimento (variação ≤0,05 mm).
A planura das superfícies do flange é medida usando uma placa de superfície e um calibrador de folga, com tolerância ≤0,1 mm/m.
Teste de resistência de ligação:
Teste destrutivo de anéis de amostra: Uma seção do revestimento é puxada perpendicularmente à estrutura usando um testador de tração, exigindo uma resistência de ligação mínima de 3 MPa para revestimentos de borracha e 5 MPa para compósitos de grafite.
Teste de desempenho de vedação:
Teste de pressão: O anel é instalado em um dispositivo de teste e submetido a uma pressão de ar de 0,3 MPa por 30 minutos, sem que nenhum vazamento seja detectado pela aplicação de solução de sabão.
Ciclo de aquecimento: o anel é exposto a 200 °C por 1 hora e depois resfriado a 25 °C (repetidos 100 ciclos), com inspeção pós-teste não mostrando descolamento ou rachaduras no revestimento.
Inspeção Visual e Funcional:
Os lábios de vedação são inspecionados com ampliação (10x) para garantir que não haja rasgos, bolhas ou irregularidades.
Um teste de encaixe com componentes correspondentes (anel de ajuste, estrutura principal) confirma o alinhamento adequado e a pressão de contato em toda a superfície de vedação.
Por meio desses processos, o anel da tocha atinge um desempenho de vedação confiável em ambientes de alta temperatura e alta vibração, protegendo os componentes internos do britador cônico e garantindo eficiência operacional de longo prazo.
