O manto do britador cônico, também conhecido como revestimento do cone móvel, é um componente crítico resistente ao desgaste, montado na superfície externa do cone móvel, formando a parte rotativa da câmara de britagem. Suas principais funções incluem britagem ativa (girando excentricamente com o revestimento do recipiente para reduzir a quantidade de material), proteção contra desgaste (protegendo o cone móvel), controle do fluxo de material (guiando os materiais através da câmara de britagem através de seu perfil cônico) e distribuição de força (garantindo uma distribuição uniforme da força para minimizar o desgaste localizado). Requer resistência ao desgaste excepcional (dureza ≥HRC 60), tenacidade ao impacto (≥12 J/cm²) e estabilidade dimensional.
Estruturalmente, é um componente cônico ou troncocônico que consiste no corpo do manto (ferro fundido com alto teor de cromo, como Cr20–Cr26 ou ferro fundido duro com níquel), perfil de desgaste externo (com ângulo cônico de 15°–30°, superfícies nervuradas/ranhuradas e zonas de transição suaves), recursos de montagem (superfície interna cônica, flange do parafuso, interface da porca de travamento, chaves de localização), nervuras de reforço e bordas chanfradas/arredondadas.
O processo de fundição envolve a seleção do material (ferro fundido com alto teor de cromo Cr20Mo3), a modelagem (com tolerâncias de contração), a moldagem (molde de areia aglomerado com resina), a fusão e o vazamento (temperatura e vazão controladas) e o tratamento térmico (recozimento em solução e austêmpera). O processo de usinagem inclui usinagem de desbaste, usinagem de precisão da superfície interna, usinagem das características de montagem, acabamento do perfil externo e tratamento de superfície.
O controle de qualidade abrange testes de materiais (composição química e análise metalográfica), testes de propriedades mecânicas (dureza e impacto), verificações de precisão dimensional (usando CMM e scanner a laser), testes não destrutivos (testes ultrassônicos e de partículas magnéticas) e validação de desempenho de desgaste (testes acelerados e ensaios de campo). Esses testes garantem que o manto atinja a resistência ao desgaste, a precisão e a durabilidade necessárias para a operação eficiente do britador cônico em mineração, pedreiras e processamento de agregados.
Introdução detalhada ao componente do manto do britador cônico
1. Função e papel do manto
O manto do britador cônico (também chamado de revestimento do cone móvel) é um componente crítico e resistente ao desgaste, montado na superfície externa do cone móvel, formando a parte rotativa da câmara de britagem. Suas principais funções incluem:
Esmagamento Ativo: Rotação excêntrica para aplicar forças de compressão e cisalhamento aos materiais (minérios, rochas) em conjunto com o revestimento do recipiente, reduzindo-os ao tamanho de partícula alvo.
Proteção contra desgaste: Protegendo a estrutura metálica do cone móvel contra abrasão direta e impacto, prolongando a vida útil do corpo do cone.
Controle de fluxo de materiais: Guiando os materiais britados através da câmara de britagem estreita através de seu perfil cônico, garantindo redução progressiva de tamanho.
Distribuição de Força: Distribui as forças de esmagamento uniformemente por sua superfície para minimizar o desgaste localizado e manter a operação estável sob diferentes durezas do material.
Dado seu papel em ambientes de alto impacto e alto atrito, o manto deve apresentar resistência excepcional ao desgaste (dureza ≥HRC 60), tenacidade ao impacto (≥12 J/cm²) e estabilidade dimensional para suportar ciclos de carga repetidos.
2. Composição e Estrutura do Manto
O manto é um componente cônico ou troncocônico com uma estrutura interna oca, apresentando as seguintes partes principais e detalhes estruturais:
Corpo do manto: A seção principal resistente ao desgaste, normalmente feita de ferro fundido com alto teor de cromo (Cr20–Cr26) ou ferro fundido com níquel-duro (Ni-Hard 4), com espessura de 50–150 mm. Sua superfície interna é usinada para se ajustar ao cone móvel, enquanto a superfície externa possui um perfil de desgaste projetado com precisão.
Perfil de desgaste externo: Projetado para otimizar a eficiência de britagem e a distribuição do desgaste:
Geometria Cônica: Um ângulo de cone de 15°–30° (correspondendo à conicidade do revestimento do recipiente) para criar uma câmara de britagem gradualmente mais estreita, facilitando a redução progressiva do material.
Superfícies nervuradas ou ranhuradas: Melhorando a aderência do material para evitar deslizamento, especialmente para minérios grossos, e promovendo desgaste uniforme.
Zonas de transição suave: Reduzindo a concentração de tensões nas bordas superior e inferior para evitar lascas ou rachaduras.
Características de montagem:
Superfície interna cônica: Um furo cônico que se encaixa no cone externo do cone móvel, garantindo um encaixe firme por meio de interferência (0,1–0,3 mm) para evitar rotação relativa.
Sistema de retenção:
Flange de parafuso: Um flange radial na parte superior com furos para parafusos para fixar o manto ao cone móvel, evitando deslocamento axial durante a rotação.
Interface de porca de travamento: Uma seção rosqueada na parte superior que se encaixa em uma porca de travamento, comprimindo o manto no cone móvel para maior estabilidade.
Localizando Chaves: Saliências ou ranhuras na superfície interna que se alinham com ranhuras no cone móvel, garantindo posicionamento radial preciso.
Costelas de reforço: Nervuras radiais internas (10–20 mm de espessura) perto do flange superior para reforçar o manto, reduzindo a deformação sob altas cargas axiais.
Bordas superior e inferior: Bordas chanfradas ou arredondadas para minimizar a concentração de tensões e evitar acúmulo ou obstrução de material.
3. Processo de Fundição do Manto
O ferro fundido com alto teor de cromo, o principal material para mantos, é fabricado por meio de fundição em areia para atingir perfis de desgaste complexos:
Seleção de materiais:
O ferro fundido com alto teor de cromo (Cr20Mo3) é preferido por sua fase de carboneto de cromo duro (M7C3), que proporciona excepcional resistência ao desgaste. A composição química é controlada para C 2,5–3,5%, Cr 20–26% e Mo 0,5–1,0% para equilibrar dureza e tenacidade.
Criação de padrões:
Um padrão em escala real (espuma, madeira ou resina impressa em 3D) é criado, replicando o perfil externo, o furo interno, o flange e as nervuras do manto. Margens de contração (1,5% a 2,5%) são adicionadas, com margens maiores para seções de paredes espessas, a fim de compensar a contração por resfriamento.
Moldagem:
Um molde de areia aglomerado com resina é formado ao redor do molde, com um núcleo de areia usado para criar o furo interno oco. A cavidade do molde é revestida com uma camada refratária (alumina-sílica) para melhorar o acabamento da superfície e evitar a inclusão de areia na peça fundida.
Derretendo e Derramando:
O ferro fundido é fundido em um forno de indução a 1450–1500°C, com controle rigoroso de carbono equivalente (CE ≤4,2%) para evitar defeitos de contração.
O vazamento é realizado a 1380–1420°C usando uma concha, com vazão constante para preencher a cavidade do molde sem turbulência, garantindo uma estrutura densa.
Tratamento térmico:
Recozimento de solução: Aquecimento a 950–1050°C por 2–4 horas para dissolver carbonetos, seguido de resfriamento ao ar para homogeneizar a estrutura.
Austêmpera: Têmpera em óleo a 250–350°C, depois revenimento a 200–250°C para transformar a matriz em martensita, alcançando dureza HRC 60–65, mantendo a tenacidade ao impacto.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
O manto fundido é montado em um torno vertical CNC para usinar a superfície cônica interna, o flange superior e os locais dos furos dos parafusos, deixando uma margem de acabamento de 1 a 2 mm. As dimensões principais (ângulo de conicidade interna, espessura do flange) são controladas para ±0,1 mm.
Usinagem de precisão de superfície interna:
O furo cônico interno é torneado e retificado para atingir uma rugosidade superficial de Ra0,8 μm, garantindo um ajuste de interferência preciso com o cone móvel. O ângulo de conicidade é ajustado ao cone móvel (tolerância de ±0,05°) para evitar carga irregular.
Usinagem de recursos de montagem:
Os furos dos parafusos no flange superior são perfurados e rosqueados de acordo com a tolerância da classe 6H, com precisão posicional (±0,2 mm) em relação ao eixo do manto para garantir uma força de fixação uniforme.
As ranhuras de localização (se aplicável) são fresadas na superfície interna, com tolerâncias de profundidade e largura (±0,05 mm) para alinhamento com as ranhuras do cone móvel.
Acabamento de perfil externo:
A superfície de desgaste externa é inspecionada quanto a defeitos de fundição e, em seguida, levemente retificada para remover irregularidades da superfície, preservando o perfil de desgaste projetado. Nenhum excesso de material é removido para manter a folga de britagem ideal com o revestimento do recipiente.
Tratamento de superfície:
A superfície interna (acoplada ao cone móvel) é revestida com um composto antigripante (dissulfeto de molibdênio) para facilitar a instalação por meio de encolhimento térmico.
A superfície externa pode ser submetida a granalhamento para induzir estresse compressivo, aumentando a resistência à fadiga e reduzindo a propagação de rachaduras.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (por espectrometria de emissão óptica) confirma que a liga atende às especificações (por exemplo, Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
A análise metalográfica verifica a distribuição de carbonetos duros (fração de volume ≥30%) em uma matriz martensítica, garantindo resistência ao desgaste.
Teste de Propriedades Mecânicas:
O teste de dureza (Rockwell C) garante que a superfície externa tenha uma dureza de HRC 60–65; a dureza do núcleo é verificada para confirmar o tratamento térmico uniforme (≤HRC 55 para tenacidade).
O teste de impacto (Charpy V-notch) mede a tenacidade à temperatura ambiente, exigindo ≥12 J/cm² para resistir à fratura sob forte impacto.
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona dimensões principais: ângulo cônico interno, diâmetro externo em várias alturas e planura do flange, com tolerâncias de ±0,1 mm.
Um scanner a laser verifica se o perfil de desgaste externo corresponde ao modelo CAD, garantindo o alinhamento adequado com o revestimento do recipiente para manter a folga de esmagamento projetada.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste ultrassônico (UT) detecta defeitos internos (por exemplo, poros de contração, rachaduras) no corpo do manto, com qualquer defeito >φ3 mm resultando em rejeição.
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais no flange, furos de parafusos e bordas, com defeitos lineares >0,2 mm rejeitados.
Validação de desempenho de desgaste:
O teste de desgaste acelerado (ASTM G65) usa um aparelho de roda de areia seca/borracha para medir a perda de peso, com mantos de alto teor de cromo exigindo ≤0,5 g/1000 ciclos.
Os testes de campo envolvem a instalação do manto em um britador de teste e o monitoramento das taxas de desgaste ao longo de 500 horas de operação, garantindo desgaste uniforme e nenhuma falha prematura.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o manto atinge a resistência ao desgaste, a precisão e a durabilidade necessárias para garantir um desempenho de britagem eficiente e de longo prazo em britadores cônicos, tornando-o adequado para aplicações de mineração, pedreiras e processamento de agregados.
