Materiaal breken: Werkt samen met de bewegende kegelvoering (mantel) om druk- en schuifkrachten op materialen (ertsen, gesteenten) uit te oefenen, waardoor ze worden verkleind tot de gewenste deeltjesgrootte.
Slijtagebescherming: Het beschermen van het bovenframe tegen direct contact met schurende materialen, waardoor de levensduur van het frame wordt verlengd en de onderhoudskosten worden verlaagd.
Materiaalbegeleiding: Het geleiden van materialen door de breekruimte via het taps toelopende of getrapte binnenoppervlak, waardoor een gelijkmatige verdeling en efficiënte verbrijzeling wordt gegarandeerd.
Productgroottecontrole:Het interne profiel van de liner (bijvoorbeeld parallelle, convexe of concave delen) heeft rechtstreeks invloed op de breekopening en de verdeling van de deeltjesgrootte van het eindproduct.
Voeringlichaam: De hoofdstructuur is gemaakt van gietijzer met een hoog chroomgehalte (bijv. Cr20-Cr26) of martensitisch staal (bijv. 12Cr13), met een dikte variërend van 50 tot 150 mm. De buitenkant is bewerkt om in het bovenframe te passen, terwijl de binnenkant is voorzien van een slijtvast profiel.
Binnenste slijtageprofiel: Ontworpen met specifieke geometrieën om de breekefficiëntie te optimaliseren:
Parallelle secties: Voor het produceren van uniforme fijne deeltjes door een constante breekspleet te handhaven.
Getrapte of gegroefde oppervlakken: Verbetert de grip van het materiaal en vermindert slippen, geschikt voor grof breken.
Conische hoek: Meestal 15°–30° ten opzichte van de verticale as, bepalend voor de materiaalstroomsnelheid en de verdeling van de drukkracht.
Montagekenmerken:
Zwaluwstaartgroeven:Lengtegroeven op het buitenoppervlak die aansluiten op overeenkomstige uitsteeksels op het bovenframe, waardoor de voering wordt beschermd tegen rotatiekrachten.
Boutgaten: Omtreksgaten bij de boven-/onderranden voor bouten waarmee de liner aan het frame wordt bevestigd, waardoor axiale verschuiving wordt voorkomen.
Locatiepennen: Kleine uitsteeksels of gaten die de liner op één lijn brengen met het frame, waardoor het binnenprofiel correct wordt gepositioneerd.
Versterkingsribben: Externe radiale ribben (10–30 mm dik) die de voeringbehuizing versterken en vervorming bij stootbelastingen verminderen.
Bovenste flens: Een radiale rand aan het boveneinde die overlapt met de invoertrechter, waardoor lekkage van materiaal tussen de voering en het frame wordt voorkomen.
Materiaalkeuze:
Gietijzer met een hoog chroomgehalte (Cr20Mo3) heeft de voorkeur vanwege de uitstekende slijtvastheid (hardheid ≥ HRC 60) en slagvastheid (≥ 15 J/cm²). De chemische samenstelling wordt gecontroleerd op C 2,5-3,5%, Cr 20-26%, Mo 0,5-1,0% om harde chroomcarbiden (M7C3) in de matrix te vormen.
Patroon maken:
Een patroon op ware grootte wordt gecreëerd met behulp van hout, schuim of 3D-geprinte hars, waarbij het binnenprofiel, het buitenoppervlak, de bevestigingselementen en de ribben van de liner worden nagebootst. Er wordt rekening gehouden met krimp (1,5-2,5%) om rekening te houden met de krimp van gietijzer tijdens het afkoelen.
Vormgeving:
Er wordt een met kunsthars gebonden zandmal gemaakt, waarbij het patroon zo wordt gepositioneerd dat het het buitenoppervlak van de liner vormt. Een zandkern (bedekt met vuurvaste was) creëert het binnenste slijtprofiel, wat zorgt voor een nauwkeurige maatvoering van de taps toelopende hoek en de groeven.
Smelten en gieten:
Het gietijzer wordt gesmolten in een inductieoven bij 1450–1500°C, met strikte controle op koolstofequivalent (CE = C + 0,3(Si + P) ≤4,2%) om krimpdefecten te voorkomen.
Het gieten gebeurt bij een temperatuur van 1380–1420°C met behulp van een gietlepel, waarbij de stroomsnelheid langzaam en gelijkmatig is. Zo wordt de matrijsholte gevuld zonder dat er turbulentie ontstaat, wat tot porositeit in het gietstuk kan leiden.
Koelen en uitschudden:
De mal wordt 24-48 uur afgekoeld om thermische spanning te verminderen, waarna het gietstuk door middel van trillingen wordt verwijderd. Zandresten worden verwijderd door middel van stralen (G25 staalgrit), waardoor een oppervlakteruwheid van Ra50-100 μm wordt bereikt.
Warmtebehandeling:
Oplossingsgloeien:Het gietstuk wordt verhit tot 950–1050°C, gedurende 2–4 uur op die temperatuur gehouden en vervolgens aan de lucht afgekoeld om carbiden op te lossen en de structuur te homogeniseren.
Austempering: Afschrikken in olie bij 250–350°C, gevolgd door ontlaten bij 200–250°C om de matrix om te vormen tot martensiet, waarbij een hardheid HRC 60–65 wordt bereikt en de taaiheid behouden blijft.
Ruwe bewerking:
De gegoten voering wordt op een CNC-gestuurde verticale draaibank gemonteerd om de buitenoppervlakken, de bovenflens en de boutgaten te bewerken, waarbij een nabewerkingsmarge van 1-2 mm wordt aangehouden. Belangrijke afmetingen (bijv. buitendiameter, conushoek) worden gecontroleerd tot ±0,5 mm.
Bewerking van montagekenmerken:
Met een CNC-freesmachine worden zwaluwstaartgroeven in het buitenoppervlak gefreesd, met een dieptetolerantie (±0,1 mm) en een gelijkmatige afstand om een goede aansluiting met de uitsteeksels van het frame te garanderen.
Boutgaten worden geboord en getapt met een tolerantie van klasse 6H, met een positienauwkeurigheid (±0,2 mm) ten opzichte van de as van de voering, waardoor concentratie van boutspanning wordt voorkomen.
Bewerking van binnenprofielen:
Het binnenste slijtvlak wordt ruw bewerkt tot het gewenste profiel en vervolgens afgewerkt met een CNC-slijpmachine met contourgereedschap. De oppervlakteruwheid wordt gecontroleerd op Ra3,2 μm om de materiaalstroom te optimaliseren en slijtage te verminderen.
De kegelhoek wordt gecontroleerd met een laserscanner, waarbij wordt gecontroleerd of deze overeenkomt met het ontwerp (tolerantie ±0,1°), zodat de juiste verbrijzelingsruimte met de bewegende kegel behouden blijft.
Oppervlaktebehandeling:
De buitenkant (die aansluit op het frame) is voorzien van een roestwerende verf om corrosie tijdens opslag te voorkomen.
Het binnenste slijtvlak kan worden onderworpen aan kogelstralen (met behulp van staalkogels van 0,3–0,8 mm) om drukspanning te veroorzaken en zo de vermoeiingsweerstand te verbeteren.
Materiaaltesten:
Chemische samenstellingsanalyse (spectrometrie) bevestigt dat het gietijzer voldoet aan de normen (bijv. Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
Bij metaallografische analyse worden de verdeling van chroomcarbiden (volumefractie ≥30%) en de matrixstructuur (martensiet met ≤5% perliet) gecontroleerd.
Mechanische eigenschappen testen:
Hardheidstesten (Rockwell) garanderen dat het binnenoppervlak een hardheid ≥HRC 60 heeft; 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 impact te voorkomen.
Controles op dimensionale nauwkeurigheid:
Een coördinatenmeetmachine (CMM) inspecteert de belangrijkste afmetingen: buitendiameter (±0,2 mm), binnenprofiel (afwijking van ±0,1 mm ten opzichte van het CAD-model) en taps toelopende hoek (±0,1°).
Met een mal wordt gecontroleerd of het interne slijtageprofiel overeenkomt met het ontwerp, zodat de juiste verbrijzelingsspleet met de bewegende kegel wordt gegarandeerd.
Niet-destructief onderzoek (NDO):
Met ultrasoon onderzoek (UT) worden interne defecten (bijvoorbeeld krimpporiën en scheuren) in de voering opgespoord, met een maximale grootte van φ3 mm.
Met behulp van magnetisch onderzoek (MPT) wordt gecontroleerd op oppervlaktescheuren in zwaluwstaartgroeven en boutgaten. Elke scheur met een lengte van 0,2 mm leidt tot afkeuring.
Slijtageprestatietesten:
Versnelde slijtagetesten met behulp van een droog zand/rubberen wielapparaat (ASTM G65) meten gewichtsverlies, waarbij voor Cr20-voeringen ≤0,5 g/1000 cycli nodig is.
Bij een test op een testbank wordt de voering met een bewegende kegel gemonteerd, waardoor 10 ton standaarderts wordt verbrijzeld. Inspectie na de test toont gelijkmatige slijtage, zonder afbrokkeling of schilfering.
