De voorwand is een belangrijk onderdeel van de breekkamers van kaakbrekers. Deze ondersteunt de vaste kaakplaat en is bestand tegen de eerste materiaalinslag. De voorwand bestaat uit een hoofdplaat (ZG30Mn/Q355B), bevestigingsconstructies voor de vaste kaak (T-gleuven/bouten), verbindingsflenzen en verstevigingsribben, met optionele slijtvoeringen en lekvrije lippen.
De productie bestaat uit het gieten van gegoten staal (1460-1500 °C) met spanningsarm gloeien, gevolgd door precisiebewerking (vlakheid ≤ 0,1 mm/m voor montagevlakken) en oppervlaktecoating. Kwaliteitscontrole omvat MT/UT op defecten, hardheidstesten (≥ 200 HBW) en belastingsproeven (1,2× nominale kracht) om vervorming ≤ 0,2 mm te garanderen.
Met een levensduur van 3 tot 5 jaar zorgt het voor stabiel breken dankzij structurele stijfheid en nauwkeurige montage, wat van cruciaal belang is voor de invoerefficiëntie en het materiaalbeheer.
Gedetailleerde introductie tot het voorwandonderdeel van kaakbrekers
De voorwand is een cruciaal onderdeel van de breekkamer in kaakbrekers en bevindt zich aan de voorzijde van de machine. Deze is direct verbonden met de vaste kaakplaat en vormt de vaste begrenzing van de breekkamer. De belangrijkste functies zijn het ondersteunen van de vaste kaakplaat, het weerstaan van de initiële impactbelasting van materialen die de breekkamer binnenkomen en het waarborgen van de geometrische nauwkeurigheid van de breekkamer (zoals de grootte van de invoeropening en de breekhoek) door samenwerking met de zwenkkaak. De structurele stabiliteit heeft een directe invloed op de breekefficiëntie, het risico op materiaallekkage en de levensduur van de vaste kaakplaat, waardoor deze een essentieel onderdeel is voor een soepele invoer en stabiele breekbewerkingen.
I. Samenstelling en structuur van de voorwand
Het ontwerp van de voorwand moet passen bij het profiel van de breekkamer (bijv. een diepe kamer voor fijnkorrelig materiaal, een ondiepe kamer voor grofkorrelig materiaal). De breekkamer is op basis van de specificaties van de breker onderverdeeld in integrale (klein/middelgroot) en gesplitste (groot) types. De kerncomponenten en structurele kenmerken zijn als volgt:
Hoofdplaat De dragende kernstructuur heeft de vorm van een hellende vlakke plaat met een hoek van 25°–35° ten opzichte van het horizontale vlak (optimaliseert de valbaan van het materiaal en vermindert het risico op verstopping). De dikte varieert van 30–50 mm voor kleine brekers tot 80–120 mm voor grote brekers. De plaat is gemaakt van hoogwaardig gietstaal (bijv. ZG30Mn) of laaggelegeerd constructiestaal (Q355B) met een oppervlaktehardheid van ≥ 200 HBW om bestand te zijn tegen materiaalstoten en slijtage. Het bovenste deel van de hoofdplaat is verbonden met de bovenplaat van het frame en het onderste deel loopt door tot het middelste deel van de breekkamer, waardoor de vaste kaakplaat volledig wordt ondersteund.
Vaste kaakplaat montagestructuur
T-sleuven en boutgaten: De binnenzijde van de hoofdplaat (aan de kant van de breekkamer) is voorzien van horizontale T-sleuven (breedte 20-50 mm) of geordende boutgaten (afstand 150-300 mm) om de vaste kaakplaat vast te zetten met T-bouten of verzonken bouten. T-sleuven maken zijdelingse verstelling van de vaste kaakplaat mogelijk (±5 mm), terwijl de boutgaten zijn voorzien van bouten met hoge sterkte (kwaliteit 8.8) om een goede verbinding te garanderen en losraken onder impactbelasting te voorkomen.
Bazen lokaliseren: Aan de randen van de hoofdplaat zijn nokken van 5–10 mm hoog aangebracht, passend bij de groeven op de randen van de vaste kaakplaat om laterale verplaatsing te beperken. De positioneringsnauwkeurigheid moet ≤ 0,5 mm zijn om vastlopen van het materiaal door te grote openingen te voorkomen.
Verbindingsflens Een geflensde constructie aan beide zijden en bovenzijde van de hoofdplaat, 10–20 mm dikker dan de hoofdplaat, voor een vaste verbinding met het frame (gelast of geschroefd). Het flensoppervlak is bewerkt met gaten voor paspennen (diameter 16–30 mm) en verbindingsboutgaten (M20–M48) met een positietolerantie van ±0,5 mm om coaxialiteit tijdens de framemontage te garanderen. Flenzen van grote frontwanden worden integraal meegegoten met de hoofdplaat, terwijl die van kleine/middelgrote frontwanden worden verbonden via groeflassen (poothoogte ≥ 10 mm), waarbij de lassen via niet-destructief onderzoek op defecten worden gecontroleerd.
Versterkingsstructuren
Longitudinale verstijvers: Langsribben (L-vormig of rechthoekig) worden aan de buitenzijde van de hoofdplaat (niet-breekkamerzijde) gelast of gegoten met een tussenruimte van 200–400 mm. Hun hoogte is 1,5–2 keer de dikte van de hoofdplaat om de buigweerstand te verbeteren.
Hoekversterkingsplaten:Driehoekige verstevigingsplaten (10–20 mm dik) worden aan de hoeken van de flenzen en de hoofdplaat gelast om de spanningsconcentratie te verspreiden en scheuren in de verbindingsgebieden bij stootbelasting te voorkomen.
Hulpbeschermingsstructuren
Lekkagepreventielip:De onderrand van de hoofdplaat is 5–10 mm naar binnen gebogen, met een spleet van 3–5 mm vanaf de rand van de zwenkbek om te voorkomen dat fijn materiaal aan beide zijden van de breekruimte lekt.
Slijtvaste voeringen (optioneel):Voor het breken van materialen met een hoge hardheid kunnen aan de binnenkant van de hoofdplaat (gebieden die niet door de vaste kaakplaat worden bedekt) slijtvaste voeringen van hoog mangaanstaal (ZGMn13) (10–15 mm dik) worden geschroefd om de levensduur te verlengen.
II. Gietproces van de voorwand (voorbeeld van gegoten staal)
Voorwanden worden meestal gemaakt van gegoten staal (bijv. ZG30Mn, ZG35CrMo). Het gietproces zorgt voor interne compactheid en mechanische eigenschappen:
Voorbereiding van schimmels en zandvormen
Er wordt gebruikgemaakt van kunstharszandgieten (klein/middelgroot) of natriumsilicaatzandgieten (groot). Houten of schuimpatronen worden gemaakt van 3D-modellen, met een gietkrimpmarge van 2,0% tot 2,5% (lineaire krimp voor gegoten staal). Kritische afmetingen (bijv. flensdikte, T-groefpositie) houden een bewerkingsmarge van 3-5 mm aan.
De oppervlakken van de zandvormen worden gecoat met zirkoonpoederverf (0,8–1,2 mm dik) en 2 uur gedroogd bij 200 °C om een glad oppervlak te vormen, waardoor metaalhechting tijdens het gieten wordt voorkomen. De hoeken van de verstevigingen en de hoofdplaat van de zandvormen zijn afgerond (R≥10 mm) om de concentratie van de gietspanning te verminderen.
Smelten en gieten
Schrootstaal met een laag fosfor- en zwavelgehalte (P≤0,03%, S≤0,02%) wordt gesmolten in een vlamboogoven tot 1520–1560 °C. Ferromangagaan (Mn 1,2%–1,5%) en ferrosilicium (Si 0,5%–0,8%) worden toegevoegd om de samenstelling aan te passen. Na deoxidatie (deoxidatie van aluminium) bereikt het gesmolten staal een zuiverheid van meer dan 99,9% (niet-metalen insluitsels ≤ klasse 2).
Er wordt gebruikgemaakt van een systeem waarbij de gietopeningen zich op de dikke flens bevinden. De giettemperatuur bedraagt 1460-1500 °C en de giettijd bedraagt 5-20 minuten (afhankelijk van het gewicht van de voorwand: 500 kg-5000 kg) om slakinsluiting of koude afsluiting door snel vullen te voorkomen.
Uitschudden en warmtebehandeling
Gietstukken worden uitgeschud nadat ze zijn afgekoeld tot onder 250 °C. De risers worden verwijderd door middel van autogeen snijden en vlak geslepen, waarna bramen, bramen en zandaanhechtingen worden verwijderd.
Spanningsarm gloeien: Gietstukken worden verhit tot 620–660°C en gedurende 4–6 uur op deze temperatuur gehouden. Vervolgens worden ze in een oven afgekoeld tot 300°C en met lucht gekoeld om restspanningen (≤120 MPa) te elimineren en vervorming tijdens verdere verwerking of gebruik te voorkomen.
III. Bewerkingsproces van de voorwand
Ruwe bewerking
Met de buitenzijde van de hoofdplaat als referentie worden de binnenzijde (bevestigingsvlak voor de vaste bek) en het flensaansluitvlak ruw gefreesd op een portaalfrees, waarbij een nabewerkingsmarge van 3-5 mm wordt aangehouden. De vlakheid van de binnenzijde is ≤ 1 mm/m en de haaksheid tussen het flensoppervlak en de hoofdplaat is ≤ 0,5 mm/100 mm.
T-gleuven of boutgaten worden grof bewerkt: T-gleufplaten (2–3 mm breder dan ontworpen) worden gefreesd op een verticale freesmachine, of boutgaten (1–2 mm groter dan ontworpen) worden geboord op een radiale boor.
Halfafwerking en veroudering
De oppervlakken zijn half afgewerkt (1-2 mm toegift) en de T-sleuven zijn half gefreesd (0,5 mm toegift). Trillingsveroudering (50-100 Hz gedurende 2 uur) verlicht de spanning tijdens de bewerking verder en voorkomt vervorming na de afwerking.
Afwerking
Vaste bek-montageoppervlak: afgewerkt bewerkt op een CNC-frees tot vlakheid ≤ 0,1 mm/m, oppervlakteruwheid Ra ≤ 6,3 μm en kantelhoekfout ≤ 0,1° (waardoor gelijkmatige speling met de zwenkbekplaat wordt gegarandeerd).
T-gleuven en schroefdraad: T-gleuven worden afgewerkt met een speciale frees (breedtetolerantie ±0,1 mm), met een haakse sleufbodem ten opzichte van het montageoppervlak ≤0,05 mm/100 mm. Boutgaten zijn getapt met een schroefdraadnauwkeurigheid van 6H om een strakke verbinding met bouten met vaste bek te garanderen.
Gaten voor het positioneren van de pen: Geboord en geruimd in samenwerking met het frame, met behulp van H7/M6 overgangspassing. De positietolerantie tussen de pen- en boutgaten is ≤ 0,3 mm om een nauwkeurige uitlijning tussen de voorwand en het frame te garanderen.
Oppervlaktebehandeling en assemblagehulpbewerking
Onbewerkte oppervlakken worden gezandstraald (Sa2,5) en voorzien van een zinkrijke epoxyprimer (50-70 μm) en een chloorrubber toplaag (40-60 μm) voor corrosiebestendigheid. Bewerkte oppervlakken worden behandeld met roestwerende olie (groot) of fosfateren (klein/middelgroot, 5-8 μm film).
Afschuining van de randen: alle scherpe randen zijn afgerond (R2–R3) en de T-sleufopeningen zijn afgeschuind (1×45°) om schade aan de vaste kaakplaat of bedieningselementen tijdens de montage te voorkomen.
IV. Kwaliteitscontroleproces van de voorwand
Kwaliteitscontrole van het gieten
Visuele inspectie: 100% inspectie op scheuren, krimp of scheurfouten. Spanningsconcentratiegebieden (bijv. verbindingen tussen verstevigingsplaat en hoofdplaat, flensvoeten) worden onderworpen aan een magnetische deeltjestest (MT) om te garanderen dat er geen scheuren aan het oppervlak of eronder zitten (lengte ≤ 0,5 mm).
Interne kwaliteit: Grote frontwanden (gewicht £2000 kg) vereisen ultrasoon onderzoek (UT). Het kernoppervlak van de hoofdplaat (1/2 dikte) moet vrij zijn van poriën, insluitsels of krimp ≥ φ3 mm, met een inspectiedekking van ≥ 80%.
Dimensionale nauwkeurigheidsinspectie
Met een coördinatenmeetmachine worden de vlakheid (≤0,1 mm/m), de kantelhoek (afwijking ≤0,1°), de positie van de T-sleuf (tolerantie ±0,3 mm) en de positie van het boutgat (afwijking ≤0,5 mm) van het bevestigingsoppervlak van de vaste bek gecontroleerd.
Doorbuigingstest: Een nominale impactbelasting van 1,5× (simulatie van de materiaalimpact) wordt uitgeoefend op het midden van de hoofdplaat. De resterende vervorming wordt gemeten met een meetklok na ontlading, waarbij ≤0,2 mm vereist is om de structurele stijfheid te garanderen.
Mechanische eigenschappen testen
Trekproeven: Steekproeven voor de eigenschappen van gegoten staal. ZG30Mn moet een treksterkte ≥ 600 MPa en een rek ≥ 15% hebben; Q355B moet een treksterkte ≥ 500 MPa en een rek ≥ 20% hebben.
Hardheidstest: de Brinell-hardheid van het oppervlak van de hoofdplaat (≥200 HBW) wordt gemeten, met een hardheidsverschil ≤30 HBW op hetzelfde oppervlak om uniformiteit van het materiaal te garanderen.
Verificatie van assemblageprestaties
Proefmontage met vaste kaakplaat en frame: De passing tussen de vaste kaakplaat en het montageoppervlak wordt gecontroleerd (met een voelermaat van 0,1 mm, met een insteekdiepte ≤ 20 mm in ≥ 80% van de oppervlakken). De flenspassing tussen de voorwand en het frame is ≤ 0,1 mm (voelermaattest).
Belastingstest: Er wordt gedurende 30 minuten een drukkracht van 1,2× toegepast. De verbindingsbouten tussen de voorwand en het frame mogen geen losraken vertonen (koppelverlies ≤ 5%) en er mag geen zichtbare vervorming of abnormaal geluid in de hoofdplaat voorkomen.
Dankzij een strikt structureel ontwerp, productieprocessen en kwaliteitscontrole behoudt de voorwand stabiele prestaties bij langdurige materiaalinvloeden, met een levensduur van 3 tot 5 jaar (afhankelijk van de hardheid van het materiaal en de onderhoudsfrequentie). Routinematig onderhoud omvat regelmatige controles van de boutbevestiging, de pasvorm van de vaste kaakplaat en de lekkagepreventie. Tijdige reparaties bij slijtage of vervorming zorgen voor de integriteit van de breekkamer en de efficiëntie van de apparatuur.
