La placa de mandíbula fija es un componente estacionario resistente al desgaste que forma un lado de la cámara de trituración en las trituradoras de mandíbulas. Instalada frente a la placa de mandíbula oscilante en la parte frontal del bastidor, sirve como superficie de trabajo fija para la trituración del material. Durante la operación, la placa de mandíbula fija permanece estacionaria mientras coopera con la placa de mandíbula oscilante reciprocante para formar un espacio de trituración que se abre y se cierra periódicamente, triturando los materiales al tamaño deseado mediante extrusión y división. Su estabilidad estructural y resistencia al desgaste afectan directamente la eficiencia de la trituración, la uniformidad del tamaño del producto y los costos operativos del equipo.
El diseño de la placa de mordaza fija equilibra la resistencia al desgaste, la facilidad de instalación y el ajuste al bastidor. Sus principales componentes y características estructurales son los siguientes:
Cuerpo principal
Una estructura de placa gruesa con un espesor típico de 50 a 150 mm para trituradoras pequeñas y medianas, y de 200 a 300 mm para máquinas grandes. Está fabricada principalmente con acero de alto manganeso (ZGMn13) para condiciones de alto impacto, mientras que la fundición de alto cromo (Cr26-30) puede utilizarse para condiciones de bajo impacto. La superficie frontal actúa como la superficie de trituración, mientras que la superficie trasera es la cara de montaje que encaja en el bastidor. La forma general es recta o curva (los diseños curvos optimizan el perfil de la cámara de trituración para reducir el bloqueo del material).
Superficie de trabajo dentada
La superficie de contacto con el material presenta dientes dispuestos regularmente, generalmente triangulares o trapezoidales, con alturas de 8 a 30 mm (ajustadas a la dureza del material) y pasos de 20 a 60 mm, con ángulos de vértice de 60° a 90°. Los dientes suelen estar dispuestos simétricamente o escalonados verticalmente. Los diseños simétricos permiten la inversión tras el desgaste de un extremo, lo que prolonga la vida útil en más de un 50%. El patrón dentado mejora el agarre del material para evitar deslizamientos y mejorar la eficiencia de trituración.
Estructura de montaje
La placa de mandíbula fija se fija al marco mediante pernos o bloques de cuña, por lo que la superficie trasera incluye:
Orificios para pernos/avellanados:Distribuidos uniformemente a lo largo de la placa, con diámetros de 1 a 2 mm más grandes que los pernos para permitir un ajuste fino de la posición durante la instalación.
Localización de espigas/salientes:Se acopla con ranuras en el marco para limitar el desplazamiento lateral, asegurando así la precisión posicional con respecto a la placa de la mordaza oscilante.
Ranuras para reducción de peso (placas grandes):Las ranuras rectangulares o circulares en áreas que no soportan carga reducen el peso sin comprometer la resistencia estructural.
Refuerzos de borde
Los bordes superior e inferior suelen ser más gruesos (5-10 mm más que la sección central) para mejorar la resistencia al impacto y evitar que se astillen por impactos laterales del material. Algunas placas de mandíbula fijas incorporan una protección para el puerto de descarga en la parte inferior para guiar el material triturado y facilitar su descarga.
La placa de mandíbula fija soporta fuertes impactos y fricción, lo que requiere procesos de fundición que garanticen la uniformidad del material y la resistencia al impacto. El proceso específico es el siguiente:
Preparación del molde
Se utiliza fundición en arena de resina (placas pequeñas y medianas) o fundición en arena de silicato de sodio (placas grandes). Se fabrican modelos de madera o espuma a partir de planos 3D, que reproducen con precisión los dientes, los orificios para tornillos y las superficies de montaje, con un margen de mecanizado de 5 a 8 mm (el acero con alto contenido de manganeso tiene una tasa de contracción de aproximadamente el 2%).
Las zonas dentadas utilizan núcleos de arena partida o moldeo integral para garantizar la precisión de las puntas y raíces de los dientes (desviación de altura ≤ 0,5 mm). Los moldes de la superficie de montaje están acabados para garantizar un error de planitud de la fundición ≤ 2 mm/m.
Derretimiento y vertido
Fusión de acero con alto contenido de manganeso: El arrabio y la chatarra de acero con bajo contenido de fósforo (P ≤ 0,07 %) y azufre (S ≤ 0,05 %) se funden en un horno de frecuencia intermedia a 1500-1550 °C. La composición química se controla (C: 1,0-1,4 %, Mn: 11-14 %, Si: 0,3-0,8 %) para garantizar una relación Mn/C ≥ 10 (crucial para la estructura austenítica).
Desoxidación: Se añaden ferrosilicio (0,5–1,0%) y bloques de aluminio (0,1–0,2%) para la desoxidación final, reduciendo el contenido de oxígeno a ≤ 0,005% para evitar la porosidad.
Vertido: Se utiliza un sistema de vertido inferior a una temperatura de 1400-1450 °C. Se vierten placas de mandíbula fijas de gran tamaño en 2 o 3 etapas (con un intervalo de 30 a 60 segundos para evitar el cierre por frío), con una duración de 3 a 10 minutos, según el peso, lo que garantiza un llenado completo.
Sacudida y recocido en solución
La pieza fundida se desmolda tras enfriarse por debajo de 200 °C. Las mazarotas se eliminan mediante oxicorte y las marcas de las compuertas se rectifican a ras. Se limpian la superficie con arena y rebabas.
Recocido en solución (paso crítico): La pieza fundida se calienta lentamente a 1050–1100 °C (velocidad de calentamiento ≤ 100 °C/h para evitar el agrietamiento) y se mantiene a esta temperatura de 2 a 4 horas (para garantizar la completa disolución del carburo en la austenita). A continuación, se enfría rápidamente con agua (temperatura del agua ≤ 30 °C, velocidad de enfriamiento ≥ 50 °C/s) para formar una estructura austenítica única con una dureza ≤ 230 HBW y una energía de impacto ≥ 180 J (-40 °C).
El mecanizado garantiza la precisión de la superficie de trabajo y el ajuste de montaje, evitando huecos irregulares en la cámara de trituración debido a desviaciones dimensionales. El proceso específico es el siguiente:
Mecanizado en bruto
Tomando como referencia la superficie de montaje en bruto, la superficie de trabajo (sin incluir los dientes) se fresa desbasta en una fresadora de pórtico, dejando una tolerancia de acabado de 2-3 mm. El error de planitud se controla a ≤ 1 mm/m y el paralelismo con la superficie de montaje a ≤ 0,5 mm/m.
Los orificios para los pernos se perforan en una máquina perforadora según las especificaciones del dibujo, con una tolerancia de diámetro de ± 0,5 mm y una profundidad de 2 a 3 mm mayor que la longitud del perno para garantizar el enganche completo de la rosca.
Mecanizado de dientes
Se utiliza una fresa de conformación específica en una fresadora de pórtico CNC para mecanizar los dientes, garantizando una tolerancia de altura/paso de ± 0,5 mm y una rugosidad superficial Ra ≤ 6,3 μm. Para dientes simétricos, la desviación de simetría es ≤ 0,3 mm (para permitir la inversión).
Fileteado de la raíz del diente: un cortador de radio recorta las raíces (R = 2–5 mm) para evitar la concentración de tensión y la fractura de la raíz del diente.
Acabado de la superficie de montaje
La superficie de montaje está fresada a Ra ≤ 12,5 μm, planitud ≤ 0,5 mm/m y perpendicularidad a la superficie de trabajo ≤ 0,1 mm/100 mm (verificado con un indicador de cuadrante).
Los espigos de ubicación se fresan para acoplarse con el marco, con una tolerancia de ancho de ± 0,2 mm y una tolerancia de profundidad de ± 0,1 mm, lo que garantiza un contacto ≥ 85 % con el marco (espacio ≤ 0,1 mm mediante una galga de espesores).
Tratamiento de superficies
Control del rendimiento de los materiales
Inspección de la composición química: Un espectrómetro de lectura directa analiza C, Mn, etc., garantizando el cumplimiento de los estándares ZGMn13 (Mn: 11–14%, C: 1,0–1,4%).
Pruebas de propiedades mecánicas: Las muestras se someten a pruebas de impacto (energía de impacto a baja temperatura de -40 °C ≥ 120 J) y medición de dureza (≤ 230 HBW después del recocido en solución).
Inspección metalográfica: El análisis de microestructura confirma una única fase austenítica (sin carburos de red, que reducen la tenacidad).
Control de calidad de fundición
Inspección visual de defectos: Las inspecciones visuales exhaustivas descartan grietas, cavidades por contracción o deformaciones. Las pruebas de partículas magnéticas (MT) en los dientes garantizan la ausencia de grietas superficiales o cierres en frío.
Inspección de calidad interna: Las pruebas ultrasónicas (UT) en placas grandes prohíben poros o inclusiones de ≥ φ3 mm en áreas críticas (raíces de dientes, orificios de pernos).
Control de precisión del mecanizado
Inspección de tolerancia dimensional: Se verifica la conformidad del perfil del diente con plantillas. Una máquina de medición de coordenadas verifica la tolerancia de la posición del orificio del perno (± 0,2 mm).
Inspección de tolerancia geométrica: Un nivel láser verifica la planitud de la superficie de trabajo. Una escuadra verifica la perpendicularidad entre las superficies de montaje y de trabajo.
Verificación del ensamblaje
Ajuste de prueba: La placa de mordaza fija se monta en el marco para verificar la estanqueidad (la precarga del perno cumple con las especificaciones) sin que quede suelta cuando se agita manualmente.
Prueba de trituración: la trituración con carga nominal de 8 horas de materiales estándar (por ejemplo, granito) verifica el desgaste de los dientes (≤ 0,5 mm), la ausencia de grietas/deformaciones y una desviación del tamaño del producto ≤ 5 %.
Gracias a estos procesos, la placa de mandíbula fija mantiene la resistencia al desgaste en condiciones de alto impacto, con una vida útil de 4 a 8 meses (ajustada a la dureza del material). Las inspecciones periódicas del desgaste de los dientes y la inversión/reemplazo oportuno garantizan una eficiencia de trituración constante.
1. Tipo de placa dental
La sección transversal de la placa dentada de la trituradora de mandíbulas presenta dos tipos: una superficie lisa y una superficie reticular. Esta última se divide en una superficie triangular y una trapezoidal. Para garantizar el tamaño y la forma del producto, se suelen utilizar placas dentadas triangulares o trapezoidales.
2. El material de la placa dental.
Las placas dentadas utilizadas en las trituradoras de mandíbula actuales suelen utilizar manganeso 13ZGMn13, que se caracteriza por endurecimiento superficial bajo cargas de impacto. El manganeso 13ZGMn13 puede formar una superficie dura y resistente al desgaste, manteniendo la dureza original de su capa interna. Por su tenacidad, es un material resistente al desgaste comúnmente utilizado en trituradoras.
3. Plan de modificación de la placa dental
Durante la transformación, las partes funcionales de la trituradora son la placa dentada fija y la placa dentada móvil. La placa dentada móvil está fijada a la mandíbula móvil, y sus principales piezas de desgaste se concentran en el centro. Durante la transformación, la placa dentada móvil no se modificó, sino principalmente la placa dentada fija. Tras la modificación de la placa dentada fija, al estar conectada al cuerpo del bastidor, su peso aumenta, sin afectar negativamente el funcionamiento de toda la trituradora.
4. La vida útil de la placa dental
La placa dentada soporta grandes impactos y fuerzas de compresión, por lo que se desgasta considerablemente. Para prolongar su vida útil, se puede estudiar desde dos perspectivas: primero, encontrar materiales con alta resistencia al desgaste; segundo, determinar razonablemente el diseño estructural y las dimensiones geométricas de la placa dentada.
