Kegelbrekermantel

Actief Breken: Excentrisch roteren om druk- en schuifkrachten op materialen (ertsen, rotsen) uit te oefenen in combinatie met de komvoering, waardoor ze worden verkleind tot de gewenste deeltjesgrootte.

Slijtagebescherming:Het beschermen van de metalen structuur van de bewegende kegel tegen directe slijtage en stoten, waardoor de levensduur van het kegellichaam wordt verlengd.

Materiaalstroomregeling:Het geleiden van gebroken materialen door de nauwer wordende breekruimte via het taps toelopende profiel, waardoor een geleidelijke verkleining wordt gegarandeerd.

Krachtverdeling: Verdeelt de druk gelijkmatig over het oppervlak om plaatselijke slijtage tot een minimum te beperken en een stabiele werking te behouden bij wisselende hardheid van het materiaal.

Mantellichaam: Het belangrijkste slijtvaste gedeelte, meestal gemaakt van gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20–Cr26) of nikkelhard gietijzer (Ni-Hard 4), met een dikte van 50–150 mm. Het binnenoppervlak is machinaal bewerkt om in de bewegende kegel te passen, terwijl het buitenoppervlak een nauwkeurig ontworpen slijtprofiel heeft.

Buitenste slijtageprofiel: Ontworpen om de verbrijzelingsefficiëntie en slijtageverdeling te optimaliseren:

taps toelopende geometrie: Een kegelhoek van 15°–30° (passend bij de tapsheid van de komvoering) om een geleidelijk smaller wordende breekruimte te creëren, waardoor progressieve materiaalverkleining mogelijk wordt.

Geribbelde of gegroefde oppervlakken: Verbetert de grip van het materiaal om wegglijden te voorkomen, vooral bij grove ertsen, en bevordert gelijkmatige slijtage.

Soepele overgangszones: Vermindering van de spanningsconcentratie aan de boven- en onderranden om afbrokkelen of scheuren te voorkomen.

Montagekenmerken:

Conisch binnenoppervlak: Een taps toelopende boring die aansluit op de buitenste kegel van de bewegende kegel, waardoor een strakke pasvorm wordt gegarandeerd door middel van interferentie (0,1–0,3 mm) om relatieve rotatie te voorkomen.

Retentiesysteem:

Boutflens: Een radiale flens aan de bovenkant met boutgaten om de mantel aan de bewegende kegel te bevestigen, waardoor axiale verschuiving tijdens de rotatie wordt voorkomen.

Borgmoerinterface: Een schroefdraadgedeelte aan de bovenkant dat vastzit aan een borgmoer en de mantel op de bewegende kegel drukt voor extra stabiliteit.

Sleutels lokaliseren: Uitsteeksels of groeven op het binnenoppervlak die in lijn liggen met sleuven in de bewegende kegel, waardoor een nauwkeurige radiale positionering wordt gegarandeerd.

Versterkingsribben: Interne radiale ribben (10–20 mm dik) nabij de bovenste flens versterken de mantel en verminderen vervorming bij hoge axiale belastingen.

Boven- en onderranden: Afgeschuinde of afgeronde randen om spanningsconcentratie te minimaliseren en ophoping of vastlopen van materiaal te voorkomen.

Gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20Mo3) heeft de voorkeur vanwege de harde chroomcarbidefase (M7C3), die zorgt voor een uitzonderlijke slijtvastheid. De chemische samenstelling wordt gecontroleerd op C 2,5-3,5%, Cr 20-26% en Mo 0,5-1,0% om de hardheid en taaiheid in balans te houden.

Er wordt een patroon op ware grootte (schuim, hout of 3D-geprinte hars) gecreëerd dat het buitenprofiel, de binnenboring, de flens en de ribben van de mantel nabootst. Er wordt rekening gehouden met krimp (1,5-2,5%), met grotere toleranties voor dikwandige secties om rekening te houden met krimp door koeling.

Een met kunsthars gebonden zandmal wordt rond het model gevormd, met een zandkern als holle binnenboring. De matrijsholte wordt bekleed met een vuurvaste laag (alumina-silica) om de oppervlakteafwerking te verbeteren en zandinsluiting in het gietstuk te voorkomen.

Het gietijzer wordt gesmolten in een inductieoven bij 1450–1500°C, waarbij het koolstofequivalent (CE ≤4,2%) strikt wordt gecontroleerd om krimpdefecten te voorkomen.

Het gieten gebeurt bij 1380–1420°C met behulp van een gietlepel, waarbij een constante stroomsnelheid wordt toegepast om de vormholte te vullen zonder turbulentie, waardoor een dichte structuur ontstaat.

Oplossingsgloeien: Verwarmen tot 950–1050°C gedurende 2–4 uur om carbiden op te lossen, gevolgd door afkoeling aan de lucht om de structuur te homogeniseren.

Austempering: Afschrikken in olie tot 250–350°C, vervolgens ontlaten bij 200–250°C om de matrix om te vormen tot martensiet, waardoor een hardheid HRC 60–65 wordt bereikt en de slagvastheid behouden blijft.

De gegoten mantel wordt op een CNC-gestuurde verticale draaibank gemonteerd om de binnenconus, de bovenflens en de boutgaten te bewerken, waarbij een nabewerkingsmarge van 1-2 mm wordt aangehouden. Belangrijke afmetingen (binnenhoek van de conus, flensdikte) worden gecontroleerd op ±0,1 mm.

De conische binnenboring is nagedraaid en geslepen om een oppervlakteruwheid van Ra0,8 μm te bereiken, wat zorgt voor een goede passing met de bewegende conus. De conische hoek is afgestemd op de bewegende conus (tolerantie ±0,05°) om ongelijkmatige belasting te voorkomen.

In de bovenflens worden boutgaten geboord en getapt met een tolerantie van klasse 6H, met een positienauwkeurigheid (±0,2 mm) ten opzichte van de as van de mantel om een gelijkmatige klemkracht te garanderen.

Indien van toepassing worden er positioneringsgleuven in het binnenoppervlak gefreesd, met diepte- en breedtetoleranties (±0,05 mm) om deze uit te lijnen met de gleuven van de bewegende kegel.

Het buitenste slijtoppervlak wordt geïnspecteerd op gietfouten en vervolgens licht geslepen om onregelmatigheden te verwijderen en het ontworpen slijtprofiel te behouden. Er wordt geen overtollig materiaal verwijderd om de optimale breekspleet met de komvoering te behouden.

Het binnenoppervlak (dat aansluit op de bewegende kegel) is voorzien van een anti-vastloopmiddel (molybdeendisulfide) om de installatie via krimpkous te vergemakkelijken.

Het buitenoppervlak kan worden onderworpen aan kogelstralen om drukspanning te veroorzaken, de vermoeiingsweerstand te verbeteren en scheurvoortplanting te verminderen.

Chemische samenstellingsanalyse (via optische emissiespectrometrie) bevestigt dat de legering aan de specificaties voldoet (bijv. Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).

Metallografische analyse verifieert de verdeling van harde carbiden (volumefractie ≥ 30%) in een martensitische matrix, waardoor slijtvastheid wordt gegarandeerd.

Hardheidstest (Rockwell C) zorgt ervoor dat het buitenoppervlak een hardheid heeft van HRC 60–65; de kernhardheid wordt gecontroleerd om een gelijkmatige warmtebehandeling te bevestigen (≤HRC 55 voor taaiheid).

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.

Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert de belangrijkste afmetingen: de binnenhoek van de conus, de buitendiameter op verschillende hoogtes en de vlakheid van de flens, met toleranties van ±0,1 mm.

Met een laserscanner wordt gecontroleerd of het buitenste slijtprofiel overeenkomt met het CAD-model. Zo wordt gezorgd voor een juiste uitlijning met de komvoering, zodat de ontworpen persspleet behouden blijft.

Met ultrasoon onderzoek (UT) worden interne defecten (bijvoorbeeld krimpporiën en scheuren) in de mantel opgespoord. Elk defect groter dan >φ3 mm leidt tot afkeuring.

Met behulp van magnetisch onderzoek (MPT) wordt gecontroleerd op scheuren in het oppervlak van de flens, boutgaten en randen. Lineaire defecten >0,2 mm worden afgekeurd.

Bij versnelde slijtagetesten (ASTM G65) wordt met een droog zand/rubberen wielapparaat het gewichtsverlies gemeten, waarbij bij mantels met een hoog chroomgehalte ≤0,5 g/1000 cycli nodig is.

Bij veldproeven wordt de mantel in een testbreker geïnstalleerd en wordt de slijtage gedurende 500 bedrijfsuren gecontroleerd. Zo wordt een gelijkmatige slijtage en vroegtijdige uitval voorkomen.