Este artigo fornece uma introdução detalhada ao componente de porca de travamento de britadores cônicos. Como um importante componente de fixação, é usado principalmente para fixar conjuntos-chave, como o eixo principal, o revestimento cônico fixo ou o anel de ajuste. Ele pode realizar funções como fixação segura, distribuição de carga e manutenção da folga de britagem em cooperação com o anel de ajuste.
Sua composição e estrutura incluem o corpo da porca, o furo roscado, o mecanismo de travamento (como furos de travamento, parafusos de fixação e superfícies cônicas), flange ou ressalto e faces planas da chave, com cada peça tendo um design e função específicos. Em termos de processo de fundição, porcas de travamento de grande porte geralmente utilizam ferro fundido cinzento, ferro dúctil ou aço fundido, passando por etapas como seleção de material, modelagem, moldagem, fusão e vazamento, resfriamento e limpeza e tratamento térmico.
O processo de usinagem e fabricação abrange etapas como usinagem de desbaste, usinagem de elementos de travamento, usinagem de acabamento, tratamento de superfície e montagem com componentes de travamento. O controle de qualidade inclui medidas como testes de material, verificações de precisão dimensional, inspeção de qualidade da rosca, testes de desempenho de travamento e ensaios não destrutivos, garantindo que o componente tenha boa resistência ao desgaste, desempenho antiafrouxamento e rigidez estrutural em ambientes de alta vibração, garantindo assim a operação estável do britador.
Introdução detalhada ao componente de porca de travamento do britador cônico
1. Função e papel da porca de travamento
A porca de fixação do britador cônico (também conhecida como porca de fixação ou porca de retenção) é um componente de fixação essencial usado para fixar conjuntos-chave, como o eixo principal, o revestimento cônico fixo ou o anel de ajuste. Suas principais funções incluem:
Fixação Segura: Travamento do revestimento cônico fixo à estrutura principal ou fixação do eixo principal ao conjunto excêntrico, evitando afrouxamento causado por vibração de alta frequência durante o esmagamento.
Distribuição de carga: Distribuindo uniformemente cargas axiais e radiais pelos componentes conectados, reduzindo o estresse localizado e evitando deformações.
Compatibilidade de ajuste: Trabalhando em conjunto com o anel de ajuste para manter a folga de britagem correta, travando a posição ajustada, garantindo um tamanho de partícula de descarga estável.
Dada sua função em ambientes de alta vibração, a porca de travamento deve apresentar alta resistência ao desgaste, desempenho antiafrouxamento e rigidez estrutural.
2. Composição e estrutura da porca de travamento
A porca de travamento é normalmente uma porca hexagonal ou redonda de grande porte e alta resistência, com roscas internas, apresentando os seguintes componentes e detalhes estruturais:
Corpo de porca: Estrutura principal cilíndrica ou hexagonal feita de aço-liga de alta resistência (por exemplo, aço 45# ou 40Cr), com roscas internas (métricas ou em polegadas) usinadas com tolerâncias precisas (classe 6H). A superfície externa pode ser hexagonal para aperto com chave ou redonda com furos para pinos de travamento.
Furo roscado: Rosca interna central que se encaixa na rosca externa correspondente no eixo principal ou no anel de ajuste. As roscas são frequentemente revestidas com um composto antigripante para evitar desgaste durante a instalação/remoção.
Mecanismo de travamento: Recursos adicionais para evitar afrouxamento, como:
Buracos de bloqueio: Furos radiais perfurados através do corpo da porca para inserir pinos de travamento, que se encaixam em ranhuras no componente correspondente.
Parafusos de fixação: Furos roscados na lateral da porca para acomodar parafusos de fixação que pressionam contra a superfície de contato, criando travamento por fricção.
Superfície cônica: Um assento cônico em uma extremidade da porca que se encaixa em um cone correspondente no cone fixo ou anel de ajuste, aumentando a força de travamento axial.
Flange ou Ombro: Uma projeção radial em uma extremidade da porca que atua como um batente, limitando o movimento axial e garantindo o assentamento adequado contra o componente conectado.
Chave de boca plana: Seis superfícies planas em porcas hexagonais (ou duas superfícies planas paralelas em porcas redondas) para permitir a aplicação de torque por meio de uma chave inglesa ou torquímetro hidráulico.
3. Processo de fundição da porca de travamento
Para porcas de travamento grandes (diâmetro externo >300 mm), a fundição é frequentemente usada para formar o formato bruto, com as seguintes etapas:
Seleção de materiais:
Ferro fundido cinzento de alta qualidade (HT300) ou ferro dúctil (QT500-7) são escolhidos por sua boa fundibilidade e usinabilidade. Para aplicações de alta carga, o aço fundido (ZG310-570) é o preferido por sua maior resistência.
Criação de padrões:
Um padrão de madeira ou espuma é criado, replicando o formato externo da porca, a flange e as posições dos furos pré-perfurados. Adicionam-se tolerâncias de contração (1–1,5%) para compensar a contração por resfriamento.
Moldagem:
Os moldes de areia são preparados com areia aglomerada com resina, com um núcleo para formar o furo roscado interno (deixado áspero para usinagem pós-fundição). A cavidade do molde é revestida com um revestimento refratário para melhorar o acabamento da superfície.
Derretendo e Derramando:
Para ferro fundido: o ferro fundido (1380–1420 °C) é despejado no molde usando uma concha, com velocidade de vazamento controlada para evitar turbulência e porosidade.
Para aço fundido: Derretido em forno elétrico a arco (1500–1550°C) e despejado no molde, com controle de temperatura mais rigoroso para garantir o enchimento completo.
Resfriamento e Shakeout:
A peça fundida é resfriada no molde por 24 a 48 horas para reduzir o estresse térmico e, em seguida, removida por vibração. Os resíduos de areia são limpos por jateamento de granalha.
Tratamento térmico:
Porcas de ferro fundido passam por recozimento (550–600°C) para aliviar o estresse de fundição e melhorar a usinabilidade.
Porcas de aço fundido são normalizadas (850–900 °C, resfriadas a ar) para refinar a estrutura dos grãos, alcançando uma dureza de 180–220 HBW.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A peça fundida ou forjada é montada em um torno CNC para usinar o diâmetro externo, a face do flange e ambas as faces finais, deixando uma margem de acabamento de 1–2 mm.
O furo interno é perfurado grosseiramente e rosqueado até um tamanho pré-rosqueado, garantindo que o diâmetro da raiz da rosca esteja dentro da tolerância.
Usinagem de recursos de bloqueio:
Os furos de travamento ou furos para parafusos de fixação são perfurados usando uma furadeira CNC, com tolerância posicional (±0,1 mm) em relação às roscas.
Superfícies cônicas (se aplicável) são torneadas usando um torno CNC, com tolerância de ângulo (±0,5°) e rugosidade de superfície Ra3,2 μm.
Usinagem de Acabamento:
A rosca interna é rosqueada com precisão até o tamanho final (classe 6H) usando um macho de rosca com refrigerante, garantindo flancos de rosca suaves e diâmetro de passo correto.
As superfícies hexagonais externas (ou superfície redonda) são torneadas para atingir tolerância dimensional (±0,1 mm) e rugosidade superficial Ra1,6 μm.
As faces finais são retificadas para garantir planicidade (≤0,05 mm/m) e perpendicularidade ao eixo da rosca (≤0,02 mm).
Tratamento de superfície:
A superfície da porca é revestida com tinta antiferrugem ou zincagem (espessura de 5–8 μm) para evitar corrosão, especialmente em ambientes externos ou úmidos.
As roscas são revestidas com um composto antigripante à base de dissulfeto de molibdênio para facilitar a desmontagem futura.
Montagem com componentes de travamento:
Pinos de travamento ou parafusos de fixação são instalados em seus respectivos furos, com pinos projetando-se de 5 a 10 mm para engatar nas ranhuras correspondentes.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) confirma que o material base atende aos padrões (por exemplo, aço 45#: C 0,42–0,50%, Mn 0,50–0,80%).
O teste de dureza (Brinell) garante que as porcas de ferro fundido tenham dureza de 180–230 HBW; porcas de aço de 200–250 HBW.
Verificações de precisão dimensional:
Os parâmetros da rosca (diâmetro do passo, diâmetro maior, diâmetro menor) são inspecionados usando medidores de rosca (calibres de anel para roscas internas) para garantir a tolerância da classe 6H.
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) verifica as dimensões externas, as posições dos furos e os ângulos de conicidade, garantindo a conformidade com os desenhos.
Inspeção de qualidade de rosca:
O perfil da rosca é verificado usando um comparador de roscas para garantir que não haja rebarbas, rachaduras ou roscas incompletas.
Um teste de encaixe de rosca é realizado encaixando a porca com um parafuso calibrador, garantindo um engate suave sem folga excessiva ou travamento.
Teste de desempenho de bloqueio:
Para projetos de pinos de travamento: a porca é instalada em um dispositivo de teste, e o pino de travamento é inserido para verificar o engate com a ranhura, garantindo que não haja movimento axial abaixo de 50% do torque nominal.
Para projetos de parafusos de fixação: os parafusos de fixação são apertados com o torque especificado, e a porca é submetida a testes de vibração (10–500 Hz) por 1 hora, sem que seja permitido afrouxamento.
Ensaios Não Destrutivos (END):
O teste de partículas magnéticas (MPT) é realizado em porcas de alta carga para detectar rachaduras superficiais nas raízes das roscas ou furos de travamento.
A inspeção visual verifica defeitos na superfície (arranhões, amassados) que podem afetar o assentamento ou a aplicação do torque.
Ao aderir a esses processos de fabricação e controle de qualidade, a porca de travamento do britador cônico garante a fixação confiável de componentes críticos, resistindo a altas condições de vibração e carga para manter a estabilidade e a segurança do britador
