O revestimento do soquete do britador cônico, um componente substituível e resistente ao desgaste na cavidade do mancal do soquete, atua como uma interface entre o eixo principal rotativo e o soquete estacionário. Ele protege contra desgaste, reduz o atrito (≤ 0,15 com lubrificação), distribui cargas e compensa pequenos desalinhamentos, exigindo boa resistência ao desgaste e compatibilidade com lubrificantes.
Estruturalmente, é uma luva cilíndrica/flangeada com um corpo de revestimento (materiais de bronze, babbitt ou bimetálicos), superfície de apoio interna (Ra0,8–1,6 μm com ranhuras de óleo), superfície externa (ajuste de interferência), flange opcional, recursos de lubrificação e chanfros, com espessura de parede de 5–15 mm.
A fabricação envolve fundição (centrífuga/areia) para revestimentos de bronze, além de tratamento térmico e usinagem, ou preparação de carcaça de aço, aplicação de camada de apoio (sinterização/colagem por laminação) e usinagem para revestimentos bimetálicos.
O controle de qualidade inclui testes de materiais (composição, dureza), verificações dimensionais (CMM, testes de circularidade), análise microestrutural, testes de desempenho (atrito, desgaste) e verificações de ajuste, garantindo a proteção dos componentes para uma operação eficiente do britador.
Introdução detalhada ao componente de revestimento do soquete do triturador cônico
1. Função e papel do revestimento do soquete
O revestimento do soquete do britador cônico (também conhecido como bucha do soquete do eixo principal ou revestimento do pivô) é um componente substituível e resistente ao desgaste, instalado na cavidade do mancal do soquete, atuando como uma interface entre o eixo principal rotativo e o soquete estacionário. Suas principais funções incluem:
Proteção contra desgaste: Protegendo a cavidade do rolamento do soquete e o eixo principal do contato direto de metal com metal, reduzindo a abrasão causada pela rotação de alta velocidade (500–1500 rpm) e cargas axiais (até milhares de quilonewtons).
Redução de atrito: Fornece uma superfície de baixo atrito (coeficiente de atrito ≤0,15 sob lubrificação) para minimizar a perda de energia e a geração de calor entre o eixo principal e o soquete.
Distribuição de carga: Distribui uniformemente as cargas axiais e radiais do eixo principal para o soquete, evitando a concentração localizada de tensões e prolongando a vida útil de ambos os componentes.
Compensação de Alinhamento: Permite um pequeno desalinhamento entre o eixo principal e o soquete através de sua leve elasticidade, reduzindo a vibração e o ruído durante a operação.
Operando em um ambiente lubrificado, mas de alto estresse, o revestimento do soquete requer excelente resistência ao desgaste, resistência à compressão e compatibilidade com lubrificantes (por exemplo, óleo mineral ou graxa).
2. Composição e estrutura do revestimento do soquete
O revestimento do soquete é normalmente uma luva cilíndrica ou flangeada com dimensões internas e externas precisas, apresentando as seguintes peças principais e detalhes estruturais:
Corpo do forro: Uma luva cilíndrica oca feita de bronze para rolamentos (p. ex., ZCuSn10Pb1), metal babbitt (à base de estanho: Sn 83–85%, Sb 11–13%) ou material bimetálico com revestimento de aço (casca de aço com uma camada de bronze sinterizado). A espessura da parede varia de 5 a 15 mm, dependendo do tamanho do britador.
Superfície de apoio interna: Uma superfície usinada com precisão e baixa rugosidade (Ra 0,8–1,6 μm) que entra em contato direto com o eixo principal. Frequentemente apresenta ranhuras de óleo circunferenciais (0,5–2 mm de profundidade) para reter o lubrificante e aumentar a redução do atrito.
Superfície externa: Uma superfície cilíndrica ou ligeiramente cônica que se encaixa na cavidade do rolamento do soquete com um ajuste de interferência (0,01–0,05 mm) para evitar a rotação em relação ao soquete.
Flange (Opcional): Um flange radial em uma extremidade para limitar o movimento axial no soquete, garantindo que o revestimento permaneça assentado sob pesadas cargas axiais.
Características de lubrificação:
Sulcos de óleo: Ranhuras axiais ou espirais na superfície interna que distribuem o lubrificante uniformemente ao longo da área de contato, evitando atrito seco.
Buracos de petróleo: Pequenos furos (φ3–φ6 mm) conectando a superfície externa às ranhuras internas, alinhando-se com os canais de lubrificação do soquete para garantir o fluxo de óleo.
Chanfros: Bordas arredondadas (raio de 0,5–2 mm) em ambas as extremidades para facilitar a instalação e evitar concentração de tensões na interface eixo-camisa.
3. Processo de fabricação do revestimento do soquete
Dependendo do material, os revestimentos de soquete são produzidos por meio de processos de fundição, sinterização ou usinagem. Para revestimentos de bronze, o processo principal é:
Seleção de materiais:
O bronze para rolamentos (ZCuSn10Pb1) é preferido por sua alta resistência à compressão (≥ 300 MPa), boa condutividade térmica e compatibilidade com eixos de aço. Sua composição é controlada para Sn 9–11%, Pb 0,5–1,0%, equilíbrio de Cu, com dureza de HB 80–100.
Elenco:
Fundição Centrífuga: O bronze fundido é despejado em um molde rotativo (1000–3000 rpm) para formar uma luva cilíndrica com uma estrutura densa e uniforme. Este método garante a concentricidade e minimiza a porosidade (≤5% em volume).
Fundição em areia: Para revestimentos flangeados, moldes de areia são usados com machos para formar ranhuras ou furos de óleo. A temperatura de vazamento é de 1000–1100 °C para garantir o preenchimento completo das seções finas.
Tratamento térmico:
Os revestimentos de bronze passam por recozimento a 500–600 °C por 1–2 horas, seguido de resfriamento lento, para aliviar o estresse de fundição e melhorar a usinabilidade.
Usinagem e Acabamento:
Usinagem de desbaste: A peça fundida é torneada em um torno para usinar o diâmetro externo, o furo interno e o flange (se aplicável), deixando uma margem de acabamento de 0,5–1 mm.
Usinagem de Acabamento: As superfícies interna e externa são torneadas com precisão para atingir tolerâncias dimensionais (IT6–IT7) e rugosidade superficial de Ra 0,8 μm. O furo interno é afiado para obter uma circularidade superior (≤ 0,005 mm).
Usinagem de ranhuras de óleo:Os sulcos são fresados ou perfurados na superfície interna com profundidade e espaçamento precisos para otimizar a retenção do lubrificante.
4. Processo de fabricação de revestimentos bimetálicos
Para aplicações de alta carga, revestimentos bimetálicos com suporte de aço são produzidos usando:
Preparação da casca de aço:Uma luva de aço de baixo carbono (Q235) é trefilada ou usinada nas dimensões externas desejadas e, em seguida, limpa e tornada áspera (por exemplo, por meio de jato de areia) para melhorar a ligação com a camada de apoio.
Aplicação da camada de suporte:
Sinterização:Um pó de bronze (por exemplo, CuSn10) é sinterizado na carcaça de aço a 800–900°C em uma atmosfera protetora (nitrogênio), formando uma camada porosa de 0,5–2 mm de espessura.
Colagem de rolos:Uma fina folha de bronze (0,3–1 mm de espessura) é laminada a frio sobre a carcaça de aço sob alta pressão (100–200 MPa), criando uma ligação metalúrgica.
Usinagem Final:A superfície interna é usinada com acabamento nas dimensões e rugosidade necessárias, com ranhuras de óleo adicionadas conforme necessário.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (espectrometria) verifica a conformidade com os padrões do material (por exemplo, ZCuSn10Pb1: Sn 9–11%, Pb 0,5–1,0%).
Os testes de dureza (Brinell) garantem que os revestimentos de bronze tenham uma dureza de HB 70–90, equilibrando a resistência ao desgaste e a ductilidade.
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona diâmetros internos/externos, uniformidade da espessura da parede e espessura do flange, com tolerâncias controladas em ±0,01 mm para dimensões críticas.
A circularidade e a cilindricidade da superfície interna são medidas usando um testador de circularidade, garantindo valores ≤0,005 mm para evitar desgaste irregular.
Análise Microestrutural:
O exame metalográfico verifica a porosidade (≤5% em bronze) e a qualidade da ligação em revestimentos bimetálicos (sem delaminação entre as camadas de aço e de apoio).
Teste de desempenho:
Teste de coeficiente de atrito: Um tribômetro mede o atrito sob carga simulada (10–50 MPa) e velocidade (500–1500 rpm), exigindo valores ≤0,15 com lubrificação.
Teste de desgaste: Um teste de pino no disco submete o material do revestimento a 10⁶ ciclos, com perda de peso limitada a ≤5 mg para garantir longa vida útil.
Verificações de ajuste e montagem:
O revestimento é instalado em um soquete de teste para verificar o ajuste de interferência: deve exigir uma leve força de pressão (5–20 kN) sem distorção.
O furo interno é verificado quanto à compatibilidade com uma amostra de eixo principal padrão, garantindo uma rotação suave sem emperrar sob carga.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, o revestimento do soquete atinge a precisão, a resistência ao desgaste e o baixo atrito necessários para proteger o soquete e o eixo principal, garantindo uma operação eficiente e confiável de britadores cônicos em aplicações de mineração e processamento de agregados.
