Axiale belastingondersteuning:Het opvangen van de verticale lasten die ontstaan tijdens het breken (tot tienduizenden kilonewtons) en het overbrengen hiervan naar het bovenframe of de afstelring, waardoor de bewegende kegel zijn verticale positie behoudt.
Rotatiegeleiding:Fungeert als draaipunt voor de excentrische rotatie van de bewegende kegel, waardoor een soepele oscillatie (amplitude 5–20 mm) mogelijk is en de laterale verplaatsing tot een minimum wordt beperkt.
Slijtagevermindering: Zorgt voor een gehard, wrijvingsarm oppervlak dat aansluit op het bovenste lager of de bovenste bus, waardoor slijtage door continue beweging wordt verminderd.
Uitlijning Onderhoud: Zorgt ervoor dat de bewegende kegel concentrisch blijft met de concave (vaste kegel), waardoor de nauwkeurigheid van de breekspleet behouden blijft en ongelijkmatige slijtage van beide componenten wordt voorkomen.
Balhoofd: Een halfronde of bolvormige punt met een radius variërend van 50 mm tot 300 mm, afhankelijk van de grootte van de breker. Deze is gemaakt van koolstofhoudend chroomstaal (bijv. GCr15) of gelegeerd staal (42CrMo) met een gehard oppervlak (HRC 58–62).
Schachthals: Een cilindrisch of taps toelopend deel dat de kogelkop verbindt met het bewegende kegellichaam, met een diameter van 1,5 tot 2 keer de straal van de kogelkop. Het wordt vaak samen met de kogelkop uit één stuk gesmeed voor structurele integriteit.
Overgangsfilet: Een afgeronde hoek (radius 10–30 mm) tussen de kogelkop en de schachthals, ontworpen om de spanningsconcentratie te verminderen en vermoeiingsscheuren onder cyclische belastingen te voorkomen.
Smeergroef: Een omtreksgroef nabij de basis van de kogelkop die smeermiddel (vet of olie) vasthoudt en zorgt voor een ononderbroken filmlaag tussen de kogelkop en het bovenste lager. De groef is 2-5 mm diep en 5-10 mm breed.
Montageschroefdraad/spiebaan: Optionele voorzieningen op de schachthals voor het vastzetten van de kopbal aan de bewegende conus, met schroefdraad (klasse 6g) of spiebanen (ISO 4156) voor een gemakkelijke koppeloverdracht.
Geharde laag: Een 2–5 mm dikke, oppervlaktegeharde laag op het oppervlak van de kogelkop, bereikt door middel van carboneren of inductieharden, om slijtvastheid (oppervlakte HRC 58–62) in evenwicht te brengen met kerntaaiheid (HRC 25–35).
Materiaalkeuze: Chroomlagerstaal met een hoog koolstofgehalte (GCr15) heeft de voorkeur vanwege de uitstekende slijtvastheid en vermoeiingsweerstand. Chemische samenstelling: C 0,95-1,05%, Cr 1,3-1,65%, Mn ≤ 0,4%, Si ≤ 0,35%.
Billetvoorbereiding:De stalen blokken worden op gewicht gesneden (10–50 kg) en in een continuoven verhit tot 1100–1200°C, waardoor een gelijkmatige temperatuurverdeling wordt gegarandeerd.
Verstoring en vorming: De verhitte staaf wordt gestuikt om de hoogte te verkleinen en de diameter te vergroten, en vervolgens met behulp van een gesloten matrijs gesmeed tot een preform met een ruwe bolvorm. Dit proces verfijnt de korrelstructuur en stemt de metaalstroom af op de spanningsrichting van het onderdeel.
Afwerking Smeden:De preform wordt opnieuw verhit tot 1050–1100°C en gesmeed tot de uiteindelijke vorm, waarbij de kogelkop en de schachthals in één bewerking worden gevormd om de maatnauwkeurigheid (±1 mm) te garanderen.
Materiaalkeuze: Er wordt gelegeerd gietstaal (ZG42CrMo) gebruikt, met een treksterkte ≥600 MPa en een slagvastheid ≥30 J/cm².
Investeringsgieten: Voor complexe geometrieën worden waspatronen gebruikt om keramische mallen te maken. Gesmolten staal (1520-1560 °C) wordt in de mallen gegoten, waardoor componenten met een bijna perfecte vorm ontstaan met minimale bewerking.
Ruwe bewerking:
Het gesmede of gegoten plaatwerk wordt op een CNC-draaibank gemonteerd om de schachthals, de overgangsfilet en de voorlopige vorm van de kogelkop te bewerken, waarbij een nabewerkingstoeslag van 1–2 mm wordt overgelaten.
Warmtebehandeling:
Blussen en temperen:Voor GCr15 wordt het plaatmateriaal verhit tot 830–860°C, afgeschrikt in olie en vervolgens getemperd tot 150–200°C om een kernhardheid van HRC 25–35 te bereiken.
Oppervlakteverharding:De kogelkop wordt inductief gehard (frequentie 10–50 kHz) om het oppervlak te verhitten tot 850–900°C, gevolgd door waterafschrikking, wat resulteert in een geharde laag (2–5 mm diep) met HRC 58–62.
Precisiebewerking:
Kogelkop slijpen:Een CNC-bolvormige slijpmachine bewerkt de kogelkop om een oppervlakteruwheid van Ra0,1–0,4 μm en een bolvormige tolerantie (≤0,01 mm) te bereiken, waardoor een goede pasvorm met het bovenste lager wordt gegarandeerd.
Afwerking van de schachthals:De schachthals is geslepen met een cilindrische tolerantie IT6, met een oppervlakteruwheid van Ra0,8 μm, waardoor een veilige montage op de bewegende kegel mogelijk is.
Groefbewerking:De smeergroef wordt in de hals van de schacht gefreesd of gedraaid, met een precieze diepte en breedte om de retentie van het smeermiddel te optimaliseren.
Oppervlaktebehandeling:
Het oppervlak van de kogelkop is gepolijst om wrijving te verminderen en de niet-geharde delen zijn voorzien van een antiroestolie of -verf om corrosie te voorkomen.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (spectrometrie) controleert of aan de GCr15- of ZG42CrMo-normen wordt voldaan.
Metallografisch onderzoek controleert de korrelgrootte (≤6 ASTM) en de hardmetaalverdeling in de geharde laag.
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert de bolvormige straal van de kogelkop, de diameter van de schachthals en de overgangscurve, waarbij wordt gecontroleerd of de toleranties voor kritische kenmerken binnen ±0,01 mm liggen.
Met een rondheidstester wordt de cilindriciteit van de schachthals (≤0,005 mm) en de bolvorm van de kogelkop (≤0,01 mm) gecontroleerd.
Mechanische eigenschappen testen:
Hardheidstests (Rockwell) bevestigen de oppervlaktehardheid (HRC 58–62) en de kernhardheid (HRC 25–35).
Door middel van drukproeven op monsters wordt een druksterkte van ≥2000 MPa gegarandeerd, zonder plastische vervorming onder 150% van de nominale belasting.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met ultrasoon onderzoek (UT) worden interne defecten in het smeedstuk opgespoord. Alle scheuren en insluitsels groter dan >φ1 mm worden afgekeurd.
Met behulp van magnetisch onderzoek (MPT) worden de overgangsfilet en het oppervlak van de kogelkop gecontroleerd op microscheuren, met lineaire defecten >0,2 mm, wat resulteert in afkeuring.
Prestatievalidatie:
Slijtagetesten: Een pen-op-schijf-test simuleert contact met het bovenste lager, waarbij gewichtsverlies ≤0,1 mg na 10⁴ cycli vereist is.
Vermoeidheidstesten:Het onderdeel ondergaat een cyclische belasting (10⁶ cycli) bij 80% van de vloeigrens, zonder zichtbare scheuren of vervorming.
