O cilindro de segurança (também conhecido como cilindro de liberação) é um componente de segurança essencial dos britadores cônicos, sendo o principal responsável por protegendo o equipamento contra impactos de sobrecargaQuando materiais não britáveis (como blocos de ferro) entram no britador ou a carga de material excede o limite, o óleo hidráulico no cilindro de segurança é rapidamente liberado através da válvula de alívio, empurrando o cone móvel para cima para aumentar a abertura na câmara de britagem e permitir a descarga de objetos estranhos. Após a expulsão dos objetos estranhos, o sistema hidráulico é reiniciado e o cone móvel retorna à sua posição de trabalho, garantindo a operação contínua e estável do equipamento.
O cilindro de segurança é um componente cilíndrico acionado hidraulicamente, constituído pelas seguintes peças principais:
O corpo do cilindro Serve como reservatório para o óleo hidráulico e o pistão, suportando a pressão hidráulica interna. Possui uma estrutura cilíndrica oca e sua parede interna requer usinagem de alta precisão para garantir o desempenho da vedação e o movimento suave do pistão. Os materiais utilizados são normalmente ferro fundido ou aço fundido de alta resistência.
O pistão Transmite potência hidráulica para impulsionar o deslocamento do cone móvel. É uma estrutura cilíndrica que se encaixa na parede interna do corpo do cilindro, com sua parte superior conectada à biela do cone móvel. Sua superfície é geralmente submetida a um tratamento antidesgaste.
O conjunto de vedação Evita vazamentos de óleo hidráulico (internos e externos). É composto por anéis de vedação, vedações compostas (como anéis Glyd, vedações em U) e retentores de poeira, instalados no pistão e na extremidade do corpo do cilindro.
O entrada/saída de óleo Conecta-se à tubulação hidráulica para realizar a injeção e a descarga de óleo hidráulico. Localizado na parede lateral do corpo do cilindro, possui uma interface rosqueada (por exemplo, rosca de tubo britânica) para se adaptar ao sistema hidráulico.
O manga guia Garante a coaxialidade do movimento do pistão e reduz o desgaste excêntrico. Possui uma luva na parte externa do pistão, feita de ferro fundido resistente ao desgaste ou liga de cobre, com precisão de furo interno de grau IT7.
Alguns modelos são equipados com um dispositivo de buffer Para reduzir o impacto durante a rápida redefinição do pistão. Composto por uma luva de amortecimento e um orifício de aceleração, está localizado na parte inferior do corpo do cilindro e proporciona amortecimento por meio do estrangulamento do óleo hidráulico.
Os componentes principais, como o corpo do cilindro e o pistão do cilindro de segurança, são formados principalmente por processos de fundição, com o fluxo específico da seguinte forma:
Seleção de materiais
Corpo do cilindro: Ferro fundido cinzento de alta resistência (HT300) ou ferro dúctil (QT500-7) é selecionado, exigindo uma resistência à tração ≥500MPa e dureza de 180-240HBW para garantir resistência à alta pressão e resistência à deformação.
Pistão: Ferro dúctil (QT600-3) ou aço fundido (ZG35CrMo) são comumente usados, exigindo alta resistência ao desgaste e tenacidade.
Projeto e fabricação de moldes
Os moldes de areia (areia resinosa ou areia de silicato de sódio) são fabricados de acordo com os desenhos técnicos, com uma sobremetal de usinagem de 3 a 5 mm. Tubos de entrada e saída adequados são projetados para evitar cavidades de contração e porosidade. Para moldes de corpo cilíndrico, a cilindricidade da cavidade interna deve ser garantida para evitar elipticidade ou flexão pós-fundição.
Derretendo e Derramando
Fusão de ferro fundido: Utiliza-se um forno de indução de frequência intermediária, com a temperatura do ferro fundido controlada entre 1450 e 1500°C. A composição química (por exemplo, carbono: 3,2-3,6%, silício: 1,8-2,2%) é ajustada para garantir fluidez e propriedades mecânicas.
Vazamento: Adota-se um sistema de vazamento pelo fundo, com velocidade de vazamento controlada entre 5 e 8 kg/s para evitar o arraste de escória. Após o vazamento, a peça fundida é resfriada lentamente no forno a uma temperatura inferior a 200°C para reduzir a tensão interna.
Shakeout e Limpeza
Após o resfriamento à temperatura ambiente, o molde de areia é removido por vibração. Os tubos de subida e as comportas são limpos por corte a gás ou retificação, exigindo altura residual ≤ 1 mm.
Tratamento térmico
Corpo do cilindro: O recozimento para alívio de tensões é realizado por aquecimento a 550-600 ℃, mantendo por 2-3 horas e resfriamento lento a 200 ℃ antes da usinagem para eliminar a tensão de fundição e evitar a deformação pós-usinagem.
Pistão: Se for feito de aço fundido, a normalização é realizada por aquecimento a 850-900°C, mantendo por 1 hora e resfriamento a ar para refinar os grãos e melhorar a tenacidade.
Inspeção de Fundição
Inspeção visual: garantindo que não haja rachaduras, cavidades de retração ou buracos de areia.
Ensaios não destrutivos: Os ensaios ultrassônicos (UT) são aplicados em áreas críticas (por exemplo, parede interna do cilindro) com cobertura de 100%, proibindo poros ou inclusões ≥φ3mm.
Os blanks de fundição exigem usinagem para atender à precisão do projeto, com o processo específico a seguir:
Usinagem de desbaste
Corpo do cilindro: Torneamento do círculo externo, face final e cavidade interna, deixando uma margem de acabamento de 1-2 mm; perfuração e rosqueamento de roscas de entrada/saída de óleo (por exemplo, G1/2).
Pistão: Torneamento do círculo externo e da face final, usinagem de ranhuras para vedações (tolerância de largura e profundidade ±0,05 mm).
Usinagem de Acabamento
Parede interna do cilindro: brunimento para atingir uma rugosidade de superfície de Ra0,8-1,6μm, cilindricidade ≤0,01mm/m e tolerância de diâmetro de grau IT7.
Círculo externo do pistão: retificação de precisão até Ra1,6μm, com folga de encaixe com a parede interna do cilindro controlada em 0,03-0,08 mm (ajustada de acordo com a viscosidade do óleo hidráulico).
Manga guia: Mandrilamento de precisão + brunimento do furo interno para garantir precisão de encaixe com o pistão.
Tratamento de superfície
Superfície externa do cilindro: Pintura (primer + acabamento) ou galvanoplastia (zincagem e passivação) para resistência à corrosão; a cavidade interna permanece sem tratamento (lubrificada com óleo hidráulico).
Superfície do pistão: Cromagem dura (espessura de 0,05-0,1 mm), seguida de retificação de precisão para garantir a precisão dimensional e melhorar a resistência ao desgaste.
Conjunto
Instalação do conjunto de vedação: encaixe sequencialmente as vedações contra poeira, as vedações principais (por exemplo, anéis Glyd) e os anéis-guia, garantindo que não haja distorções ou arranhões.
Montagem do pistão e do cilindro: Empurre o pistão lentamente para evitar danos às vedações e teste o movimento suave (sem travamento).
A qualidade do cilindro de segurança afeta diretamente o desempenho de segurança do britador, exigindo um controle rigoroso nos seguintes elos:
Inspeção de Matéria-Prima
Análise de composição química: uso de um espectrômetro para detectar elementos como carbono, silício e manganês em ferro fundido/aço fundido, garantindo a conformidade com os padrões de materiais.
Testes de propriedades mecânicas: Amostragem para ensaios de tração (medição de resistência à tração e alongamento) e ensaios de dureza (durômetro Brinell).
Inspeção de precisão de usinagem
Precisão dimensional: Uso de micrômetros internos e externos para inspecionar o diâmetro interno do cilindro e o diâmetro externo do pistão, com tolerâncias dentro do grau IT7.
Tolerância geométrica: Utilizando um medidor de circularidade para verificar a circularidade da parede interna do cilindro e um relógio comparador para testar a retidão do pistão (≤0,02 mm/m).
Qualidade da superfície: Utilizando um medidor de rugosidade para medir os valores de Ra, com inspeção visual garantindo que não haja descascamento ou furos no revestimento de cromo.
Teste de desempenho hidráulico
Teste de vedação: Manter a pressão na pressão nominal de trabalho (geralmente 10-20 MPa) por 30 minutos, com vazamento ≤ 0,1 mL/min.
Teste de operação: Simulação de condições de sobrecarga, injeção de óleo hidráulico, observação de elevação/abaixamento suave do pistão e erro de precisão de reinicialização ≤0,5 mm.
Teste de vida de fadiga
Amostragem de mais de 100.000 ciclos alternativos, inspeção do desgaste do selo após o teste e detecção de rachaduras no cilindro por meio de testes de partículas magnéticas.
Inspeção de Fábrica
Cada cilindro de segurança deve ser acompanhado de um relatório de inspeção contendo dados dimensionais e de testes de desempenho, sendo proibido que produtos não qualificados saiam da fábrica.
O cilindro de segurança é a barreira de segurança dos britadores cônicos. Seu projeto estrutural deve equilibrar resistência e desempenho de vedação, com processos de fundição e usinagem garantindo alta precisão e resistência ao desgaste. O controle de qualidade abrange todo o processo, desde a matéria-prima até o processamento e a montagem. Um esquema de processo razoável garante que o cilindro de segurança responda rapidamente a sobrecargas, prolongando a vida útil do britador.
