Materiaal breken:Samenwerking met de roterende mantel (bewegende kegelvoering) om druk- en schuifkrachten op materialen (ertsen, gesteenten) uit te oefenen, waardoor ze door herhaaldelijk knijpen en malen worden verkleind tot de gewenste deeltjesgrootte.
Slijtagebescherming:De kom beschermen tegen direct contact met schurende materialen, waardoor voortijdige slijtage van het frame wordt voorkomen en onderhoudskosten worden verlaagd.
Materiaalstroombegeleiding: Het geleiden van materialen door de breekruimte via het taps toelopende of getrapte binnenprofiel, waardoor een gelijkmatige verdeling en geleidelijke verkleining van de invoeropening tot de uitvoer wordt gegarandeerd.
Productgroottecontrole:De interne geometrie van de concave (bijv. parallelle secties, bochtradius) heeft een directe invloed op de breekopening en de verdeling van de deeltjesgrootte, en bepaalt zo de kwaliteit van het eindproduct.
Concave segmenten (voor grote brekers): Meerdere boogvormige segmenten (3-8 stuks) die na montage een complete kegel vormen, waardoor afzonderlijke versleten segmenten eenvoudig vervangen kunnen worden. Elk segment heeft een dikte van 50-150 mm, afhankelijk van de grootte van de crusher.
Eendelige concaaf (voor kleine brekers): Een enkele conische structuur zonder naden, die een hogere structurele stijfheid biedt voor lichte toepassingen.
Slijtvaste behuizing: Gemaakt van gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20–Cr26) of nikkelhard gietijzer (Ni-Hard 4), met een martensitische matrix versterkt met harde chroomcarbiden (M7C3) om slijtage te weerstaan.
Binnenste slijtageprofiel:
taps toelopend ontwerp: Een kegelhoek van 15°–30° (passend bij de tapsheid van de mantel) om een geleidelijk smaller wordende breekruimte te creëren, waardoor er sprake is van progressieve materiaalverkleining.
Ribben of groeven: Dwars- of lengteribben (5–15 mm hoog) aan de binnenkant om de grip van het materiaal te verbeteren, wegglijden te voorkomen en gelijkmatige slijtage te bevorderen.
Parallelle secties: Platte segmenten nabij het uiteinde van de uitlaat zorgen voor fijnere, meer uniforme deeltjes door een constante verbrijzelingsspleet te handhaven.
Montagekenmerken:
Zwaluwstaartlipjes: Uitsteeksels op het buitenoppervlak die in de overeenkomstige zwaluwstaartgroeven in de kom passen en de concave kom beschermen tegen rotatiekrachten tijdens het breken.
Klemgaten: Boutgaten op de buitenflens of rand voor bevestiging aan de kom, ter voorkoming van axiale verschuiving bij stootbelasting.
Locatiepennen: Kleine uitsteeksels of gaten die de segmenten tijdens de montage uitlijnen, waardoor een continu binnenprofiel met minimale openingen (≤0,5 mm tussen de segmenten) wordt gegarandeerd.
Buitenste achterkant: Een verstevigingslaag van gietijzer of staal (in bimetaaluitvoeringen) die de slagvastheid verbetert door schokken te absorberen, waarbij de slijtvaste laag (ijzer met een hoog chroomgehalte) op de ondergrond is gegoten.
Boven- en onderflenzen:Radiale randen aan de toevoer- en afvoerzijden die overlappen met de flenzen van de trommel, waardoor lekkage van materiaal tussen de concave en de trommel wordt voorkomen.
Materiaalkeuze:
Gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20Mo3) heeft de voorkeur vanwege de uitstekende slijtvastheid, met een chemische samenstelling die wordt gecontroleerd op C 2,5-3,5%, Cr 20-26% en Mo 0,5-1,0%. Dit vormt een hard carbidenetwerk (30-40% volumefractie) in een martensitische matrix, wat zorgt voor een hardheid ≥HRC 60.
Patroon maken:
Voor elk concaaf segment worden gesegmenteerde patronen (schuim, hout of 3D-geprinte hars) gemaakt, die het interne slijtageprofiel, de externe montagekenmerken en de ribben nabootsen. Krimpmarges (1,5-2,5%) worden toegevoegd om rekening te houden met krimp door koeling.
Vormgeving:
Voor elk segment wordt een met kunsthars gebonden zandmal gemaakt, waarbij een zandkern het binnenste slijtprofiel vormt. De matrijsholte wordt bekleed met een vuurvaste laag (op basis van aluminiumoxide) om zandinsluiting te voorkomen en de oppervlakteafwerking te verbeteren.
Smelten en gieten:
Het gietijzer wordt gesmolten in een inductieoven bij 1450–1500°C, met strikte controle van het koolstofequivalent (CE = C + 0,3(Si + P) ≤4,2%) om krimpdefecten te voorkomen.
Het gieten gebeurt bij 1380–1420°C met behulp van een gietlepel, waarbij een langzame, constante stroomsnelheid wordt toegepast om de vormholte te vullen zonder turbulentie, waardoor een dichte structuur in dunne ribben ontstaat.
Koeling en warmtebehandeling:
De mal wordt 24-48 uur afgekoeld om thermische spanning te verminderen, waarna het gietstuk wordt verwijderd door middel van shake-out. Stralen (G25 staalgrit) verwijdert zandresten en bereikt een oppervlakteruwheid van Ra50-100 μm.
Oplossingsgloeien: Verwarmen tot 950–1050°C gedurende 2–4 uur, gevolgd door afkoeling aan de lucht om carbiden op te lossen en de structuur te homogeniseren.
Austempering: Afschrikken in olie bij 250–350°C, vervolgens temperen bij 200–250°C om de matrix om te vormen tot martensiet, waardoor een hardheid van HRC 60–65 wordt bereikt en de taaiheid behouden blijft.
Ruwe bewerking:
Elk concaaf segment wordt op een CNC-gestuurde verticale draaibank gemonteerd om het buitenoppervlak, de montagelipjes en de flensranden te bewerken, waarbij een nabewerkingsmarge van 1-2 mm wordt aangehouden. Belangrijke afmetingen (bijv. segmentbooglengte, dikte) worden gecontroleerd tot ±0,5 mm.
Bewerking van montagekenmerken:
Zwaluwstaartlipjes worden met een CNC-freesmachine in het buitenoppervlak gefreesd, met een maattolerantie (±0,1 mm) om een goede pasvorm met de groeven van de kom te garanderen.
De klemgaten worden geboord en getapt met een tolerantie van klasse 6H, met een positienauwkeurigheid (±0,2 mm) om ze uit te lijnen met de boutgaten van de kom.
Afwerking van het binnenprofiel:
Het binnenste slijtoppervlak wordt geïnspecteerd op gietfouten (bijv. poriën, scheuren) en licht geslepen om onregelmatigheden te verwijderen en zo het ontworpen profiel te behouden. De oppervlakteruwheid wordt gecontroleerd op Ra3,2 μm om de materiaalstroom te optimaliseren.
Bij gesegmenteerde concave segmenten worden de contactranden van aangrenzende segmenten bewerkt om een speling van ≤0,5 mm te garanderen bij montage. Zo wordt lekkage van materiaal en ongelijkmatige slijtage voorkomen.
Segmentassemblage (voor ontwerpen met meerdere delen):
De segmenten worden proefgemonteerd in een armatuur om de continuïteit van het interne profiel te verifiëren. Er worden aanpassingen gedaan om een glad, doorlopend kegeloppervlak te garanderen.
Uitlijnpennen worden geïnstalleerd om de segmentposities te behouden tijdens de uiteindelijke montage in de breker.
Oppervlaktebehandeling:
Het buitenoppervlak (dat aansluit op de kom) is voorzien van een anti-vastloopmiddel om de installatie te vergemakkelijken en corrosie te voorkomen.
Het binnenste slijtvlak kan worden behandeld met kogelstralen om drukspanning te veroorzaken, waardoor scheurvorming bij impact wordt verminderd.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (spectrometrie) bevestigt dat het gietijzer voldoet aan de normen (bijv. Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
Metallografische analyse controleert de carbideverdeling (uniformiteit ≥90%) en de matrixstructuur (martensiet met ≤5% perliet).
Mechanische eigenschappen testen:
Hardheidstesten (Rockwell C) zorgen ervoor dat het binnenoppervlak een hardheid ≥HRC 60 heeft; de kernhardheid is ≤HRC 55 om de taaiheid te behouden.
Bij de impacttest (Charpy V-notch) wordt de taaiheid bij kamertemperatuur gemeten. Er is ≥12 J/cm² nodig om breuk bij zware impact te voorkomen.
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert belangrijke afmetingen: segmentbooglengte, tapsheidshoek (±0,1°) en grootte van de zwaluwstaartlip.
Met een laserscanner wordt gecontroleerd of het binnenprofiel overeenkomt met het CAD-model. Zo wordt een correcte uitlijning met de mantel gegarandeerd, zodat de ontworpen persspleet behouden blijft.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met ultrasoon onderzoek (UT) worden interne defecten (bijvoorbeeld krimpporiën >φ3 mm) in het holle lichaam opgespoord, waarbij kritische gebieden (ribwortels, montagelipjes) grondig worden geïnspecteerd.
Met behulp van magnetisch onderzoek (MPT) wordt gecontroleerd op oppervlaktescheuren in zwaluwstaartverbindingen en flensranden. Elk defect met een lengte van 0,2 mm leidt tot afkeuring.
Validatie van slijtageprestaties:
Bij versnelde slijtagetesten (ASTM G65) wordt met een droog zand-/rubberen wielapparaat het gewichtsverlies gemeten, waarbij concave vormen met een hoog chroomgehalte ≤0,5 g/1000 cycli vereisen.
Bij veldproeven wordt de dorskorf in een testbreker geïnstalleerd en wordt de slijtage gedurende 500 bedrijfsuren gecontroleerd. Zo wordt een gelijkmatige slijtage en geen voortijdig falen gegarandeerd.
