A caçamba do britador cônico, também conhecida como carcaça cônica fixa ou estrutura côncava, é um componente estrutural essencial que forma a carcaça externa estacionária da câmara de britagem. Posicionada acima da bucha excêntrica e circundando o manto, suas principais funções incluem fornecer suporte estrutural para o revestimento da caçamba, formar a câmara de britagem com o manto, distribuir cargas para a estrutura de base e conter materiais para garantir um fluxo eficiente. Ela requer alta resistência mecânica, rigidez e precisão dimensional, sendo normalmente feita de aço fundido de alta resistência ou chapas de aço soldadas.
Estruturalmente, é um grande componente cônico ou cilíndrico-frustocônico com um interior oco, consistindo no corpo do recipiente (aço fundido de alta resistência como ZG35CrMo), interface de montagem do revestimento do recipiente (ranhuras em cauda de andorinha, flange de fixação), interface do mecanismo de ajuste (superfície externa rosqueada, ranhuras de guia), nervuras de reforço, abertura de descarga e portas de lubrificação/inspeção.
O processo de fundição da cuba envolve a seleção do material (ZG35CrMo), 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 resfriamento com tratamento térmico (normalização e revenimento). O processo de usinagem inclui usinagem de desbaste, usinagem de roscas e guias, usinagem da superfície interna e da interface de montagem, usinagem de flanges e furos para parafusos e tratamento de superfície.
Os processos de controle de qualidade abrangem testes de materiais (composição química e resistência à tração), verificações de precisão dimensional (CMM e scanner a laser), testes de integridade estrutural (testes ultrassônicos e de partículas magnéticas), testes de desempenho mecânico (dureza e carga) e testes de montagem/funcionalidade. Esses processos garantem que a bacia tenha a resistência estrutural, a precisão e a confiabilidade necessárias para suportar forças de esmagamento extremas, permitindo uma operação eficiente a longo prazo em mineração e processamento de agregados.
Introdução detalhada ao componente da tigela do triturador cônico
1. Função e papel da tigela
A caçamba do britador cônico (também conhecida como carcaça cônica fixa ou estrutura côncava) é um componente estrutural essencial que forma a carcaça externa estacionária da câmara de britagem. Posicionada acima da bucha excêntrica e ao redor do manto, suas principais funções incluem:
Suporte Estrutural: Aloja e fixa o revestimento do reservatório (revestimento cônico fixo), fornecendo uma estrutura estável para suportar as altas forças de esmagamento (até milhares de quilonewtons) geradas durante a operação.
Formação de Câmara de Esmagamento: Trabalhando em conjunto com o manto para formar a cavidade de britagem anular, onde o material é comprimido e fraturado entre o revestimento do recipiente estacionário e o manto rotativo.
Distribuição de carga: Transmitindo cargas axiais e radiais do processo de britagem para a estrutura de base do britador, reduzindo a concentração de tensões em componentes críticos, como o eixo principal e os rolamentos.
Contenção de material: Evitando que o material triturado vaze para fora da câmara de trituração, garantindo um fluxo eficiente do material através da abertura de descarga.
Dada sua função de suportar cargas pesadas e estabilidade estrutural, a cuba requer alta resistência mecânica, rigidez e precisão dimensional, geralmente feita de aço fundido de alta resistência ou chapas de aço soldadas.
2. Composição e Estrutura da Tigela
A tigela é normalmente um componente grande, cônico ou cilíndrico-frustocônico com um interior oco, consistindo nas seguintes partes principais e detalhes estruturais:
Corpo da tigela: A estrutura principal, com espessura de parede de 80 a 200 mm, é feita de aço fundido (p. ex., ZG35CrMo) ou aço de baixa liga soldado (p. ex., Q355B). Sua superfície externa pode apresentar nervuras de reforço, enquanto a superfície interna é usinada para acomodar o revestimento do reservatório.
Interface de montagem do revestimento da tigela:
Ranhuras de cauda de andorinha: Ranhuras longitudinais ou circunferenciais na superfície interna que se encaixam com saliências correspondentes no revestimento do recipiente, protegendo-o contra forças rotacionais durante o esmagamento.
Flange de fixação: Um flange radial na parte superior da tigela com furos para parafusos para prender o revestimento da tigela, garantindo que ele permaneça assentado sob cargas de impacto.
Interface do Mecanismo de Ajuste:
Superfície externa rosqueada: Muitas tigelas apresentam roscas trapezoidais externas que se encaixam no anel de ajuste, permitindo o ajuste vertical da tigela para modificar a abertura de trituração (e, portanto, o tamanho do produto).
Slots de Guia: Ranhuras lineares na superfície externa que se alinham com pinos-guia na estrutura superior, impedindo a rotação da tigela durante o ajuste da folga.
Costelas de reforço: Nervuras radiais ou axiais (20–50 mm de espessura) distribuídas na superfície externa para aumentar a rigidez, reduzindo a deflexão sob carga para ≤0,5 mm na pressão operacional máxima.
Abertura de descarga: Uma saída circular ou retangular na parte inferior do recipiente, dimensionada para controlar o tamanho máximo do produto e facilitar o fluxo de material para o transportador de descarga.
Portas de Lubrificação e Inspeção: Pequenas aberturas ou canais para fornecimento de lubrificante para a interface da rosca de ajuste e para inspeção visual do estado de desgaste do revestimento da tigela.
3. Processo de fundição da tigela
Para projetos de tigelas grandes e complexas, a fundição em areia é o principal método de fabricação, garantindo integridade estrutural e precisão dimensional:
Seleção de materiais:
O aço fundido de alta resistência (ZG35CrMo) é preferido por sua excelente resistência à tração (≥700 MPa), tenacidade ao impacto (≥35 J/cm²) e soldabilidade, tornando-o adequado para aplicações de carga pesada.
Criação de padrões:
Um molde em escala real é criado usando espuma de poliuretano ou madeira, replicando o formato externo da tigela, a cavidade interna, as nervuras, as roscas (simplificadas) e os detalhes da flange. São adicionadas margens de contração (1,5–2,5%), com margens maiores para seções com paredes espessas.
O padrão inclui núcleos internos para formar a cavidade oca e ranhuras de montagem, garantindo relações dimensionais precisas entre os recursos.
Moldagem:
Um molde de areia aglomerado com resina é preparado, com o padrão posicionado na parte inferior do molde e a tampa (parte superior do molde) formada sobre ele. Machos de areia são inseridos para criar a cavidade interna e as nervuras, com alinhamento preciso para garantir a uniformidade da espessura da parede (tolerância de ± 3 mm).
Derretendo e Derramando:
O aço fundido é derretido em um forno elétrico a arco a 1520–1560°C, com composição química controlada para C 0,32–0,40%, Cr 0,8–1,1% e Mo 0,15–0,25% para equilibrar resistência e tenacidade.
O vazamento é realizado com uma concha de vazamento inferior, com vazão controlada (50–100 kg/s) para preencher a cavidade do molde sem turbulência, minimizando a porosidade e garantindo o preenchimento completo das nervuras finas.
Resfriamento e tratamento térmico:
A peça fundida é resfriada no molde por 72 a 120 horas para reduzir o estresse térmico e, em seguida, removida por meio de desmoldagem. O jateamento com granalha (grão de aço G18) remove os resíduos de areia, atingindo uma rugosidade superficial de Ra50 a 100 μm.
Normalização: Aquecimento a 850–900°C por 4–6 horas, seguido de resfriamento ao ar para refinar a estrutura do grão.
Têmpera: Aquecimento a 600–650°C por 3–5 horas para reduzir a dureza para 180–230 HBW, melhorando a usinabilidade e mantendo a resistência.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A cuba fundida é montada em um torno vertical CNC para usinar a superfície externa, o flange superior e a abertura de descarga inferior, deixando uma margem de acabamento de 5 a 8 mm. As principais dimensões (diâmetro externo, altura) são controladas em ±1 mm.
Usinagem de Roscas e Guias:
Roscas trapezoidais externas (para ajuste) são desbastadas em uma fresadora CNC, com sobremetal de 0,5 a 1 mm. Os parâmetros da rosca (passo, passo, perfil) são verificados para garantir a compatibilidade com o anel de ajuste.
As ranhuras de guia são fresadas na superfície externa usando uma fresadora CNC, com tolerâncias de profundidade (10–20 mm) e largura (15–30 mm) de ±0,1 mm para alinhamento com os pinos de guia da estrutura superior.
Usinagem de superfície interna e interface de montagem:
A superfície interna (acoplada ao revestimento do recipiente) é torneada para atingir uma rugosidade de superfície de Ra3,2 μm e uma tolerância de ângulo de conicidade de ±0,1°, garantindo um encaixe adequado com o revestimento do recipiente.
As ranhuras em cauda de andorinha são usinadas com precisão na superfície interna usando uma máquina de brochamento CNC, com dimensões (profundidade, largura) controladas para ±0,05 mm para retenção segura do revestimento.
Usinagem de flanges e furos de parafusos:
O flange de fixação superior é usinado com acabamento para ficar plano (≤0,05 mm/m) e perpendicular ao eixo da cuba (≤0,1 mm/100 mm) usando uma retificadora CNC.
Os furos dos parafusos são perfurados e rosqueados de acordo com a tolerância da classe 6H, com precisão posicional (±0,2 mm) em relação à linha central do flange para garantir uma força de fixação uniforme no revestimento do recipiente.
Tratamento de superfície:
A superfície externa é revestida com um primer epóxi e uma camada final de poliuretano (espessura total de 100–150 μm) para resistir à corrosão em ambientes de mineração adversos.
As superfícies roscadas são tratadas com um composto antigripante para facilitar o ajuste suave e evitar desgaste.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
A análise da composição química (por espectrometria de emissão óptica) verifica se o aço fundido atende às especificações (por exemplo, ZG35CrMo: C 0,32–0,40%, Cr 0,8–1,1%).
Testes de tração em amostras fundidas confirmam resistência à tração ≥700 MPa e alongamento ≥15%.
Verificações de precisão dimensional:
Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona dimensões críticas: diâmetro externo (±0,5 mm), ângulo de conicidade interno (±0,1°), parâmetros de rosca e planicidade do flange.
Um scanner a laser verifica o perfil geral, garantindo a conformidade com o modelo CAD 3D.
Teste de Integridade Estrutural:
Testes ultrassônicos (UT) são realizados no corpo do recipiente e nas nervuras para detectar defeitos internos (por exemplo, poros de contração >φ5 mm são rejeitados).
O teste de partículas magnéticas (MPT) verifica se há rachaduras superficiais em áreas de alta tensão (raízes de roscas, bordas de flanges), com quaisquer defeitos lineares >1 mm resultando em rejeição.
Teste de Desempenho Mecânico:
O teste de dureza (Brinell) garante que a tigela tenha uma dureza de 180–230 HBW, equilibrando resistência e usinabilidade.
Os testes de carga envolvem a aplicação de 120% da força de esmagamento nominal por meio de prensas hidráulicas, com a inspeção pós-teste não mostrando nenhuma deformação permanente (deflexão ≤0,3 mm).
Montagem e Testes Funcionais:
Um teste de ajuste com o revestimento da tigela e o anel de ajuste confirma o alinhamento correto: o revestimento se encaixa firmemente nas ranhuras em cauda de andorinha e o anel de ajuste gira suavemente sem emperrar.
A abertura de descarga é medida para garantir que corresponda ao tamanho do projeto (tolerância de ± 2 mm), verificando o fluxo adequado do material.
Por meio desses processos de fabricação e controle de qualidade, a caçamba do britador cônico atinge a resistência estrutural, a precisão dimensional e a confiabilidade necessárias para suportar forças de britagem extremas, garantindo uma operação eficiente e de longo prazo em aplicações de mineração, pedreiras e processamento de agregados.
