Este documento detalla el anillo de la antorcha de la trituradora de cono, un componente vital de sellado y protección situado entre conjuntos clave como el anillo de ajuste y el bastidor principal, o entre el cono móvil y el cono fijo. Sus funciones principales incluyen el sellado a alta temperatura (hasta 150 °C), la prevención de la contaminación, el aislamiento térmico y la absorción de vibraciones, lo que requiere resistencia al calor, al aceite y a la resistencia mecánica.
El anillo de la antorcha tiene una estructura compuesta, que consta de un marco de metal (acero fundido con bajo contenido de carbono o de aleación) con una sección transversal en forma de U/L, un revestimiento de sellado (caucho de alta temperatura, compuesto de grafito o fieltro reforzado con metal), ranuras de retención, bordes de brida y orificios de ventilación opcionales.
La estructura metálica se fabrica mediante fundición en arena: selección del material (Q235 o ZG230–450), confección de patrones con tolerancias de contracción, moldeo en arena verde, fusión y vertido (1450–1480 °C), enfriamiento y desmoldeo, y recocido para la liberación de tensiones. El proceso de mecanizado y fabricación incluye el mecanizado de la estructura, la preparación del revestimiento de sellado, la unión del revestimiento con adhesivo resistente al calor, el acabado y el tratamiento superficial opcional.
El control de calidad incluye pruebas de materiales (composición química, resistencia a la tracción, dureza), comprobaciones dimensionales (CMM para precisión), pruebas de resistencia de la unión, evaluaciones del rendimiento del sellado (ciclos de presión y calor) e inspecciones visuales y funcionales. Esto garantiza que el anillo de la antorcha proporcione un sellado fiable en condiciones de alta temperatura y alta vibración, protegiendo los componentes internos y garantizando el funcionamiento eficiente de la trituradora.
Introducción detallada al componente del anillo de la antorcha de la trituradora de cono
1. Función y rol del anillo de la antorcha
El anillo de la antorcha de la trituradora de cono (también conocido como anillo de fuego o anillo de sello) es un componente crítico de sellado y protección ubicado entre el anillo de ajuste y el bastidor principal, o entre el cono móvil y el conjunto del cono fijo. Sus principales funciones incluyen:
Sellado de alta temperatura:Resistir el calor por fricción generado durante el aplastamiento (temperaturas de hasta 150°C) para mantener un sello hermético, evitando fugas de aceite lubricante o ingreso de agua de enfriamiento.
Prevención de la contaminación: Bloquea el ingreso de polvo, partículas de mineral y otros residuos al sistema de lubricación interna, lo que reduce el desgaste de cojinetes y engranajes.
Aislamiento térmico:Separar la cámara de trituración de alta temperatura del sistema de lubricación de baja temperatura, protegiendo los componentes sensibles contra daños por calor.
Absorción de vibraciones:Absorbe pequeñas vibraciones radiales y axiales entre piezas acopladas, reduciendo el ruido y prolongando la vida útil de los componentes adyacentes.
Dada su exposición a altas temperaturas, abrasión y corrosión química (de minerales), el anillo de la antorcha debe tener resistencia al calor (hasta 200 °C), resistencia al aceite y resistencia mecánica.
2. Composición y estructura del anillo de la antorcha
El anillo de la antorcha suele ser un componente anular con una estructura compuesta que combina materiales metálicos y no metálicos. Sus componentes clave y detalles estructurales incluyen:
Estructura metálicaBase circular de acero bajo en carbono (Q235 o acero 10#) que proporciona rigidez estructural. Presenta una sección transversal en forma de U o L para soportar el material de sellado y garantizar la estabilidad dimensional bajo calor.
revestimiento de selladoMaterial resistente al desgaste y al calor, adherido o fijado mecánicamente a la estructura metálica. Los materiales comunes incluyen:
Caucho de alta temperatura (EPDM o Viton):Resistente a aceites y temperaturas de hasta 200°C, utilizado en aplicaciones de calor moderado.
Compuesto con grafito incrustado:Mejora la resistencia al calor (hasta 300 °C) y la autolubricación, adecuado para entornos de alta fricción.
Fieltro reforzado con metal:Lana comprimida o fibras sintéticas impregnadas con resina resistente al calor, que ofrecen buena adaptabilidad a superficies irregulares.
Ranuras de retención:Ranuras circunferenciales en el marco de metal para asegurar el revestimiento de sellado, evitando que se desprenda durante la vibración.
Bordes de brida:Labios delgados y flexibles en el revestimiento de sellado que presionan contra las superficies de contacto (anillo de ajuste o marco principal) para crear un sello hermético bajo precarga.
Orificios de ventilación (opcionales):Pequeños orificios perforados a través del marco de metal para liberar el aire o la humedad atrapados, evitando así la acumulación de presión que podría alterar el sello.
3. Proceso de fundición de la estructura metálica
La estructura metálica del anillo de la antorcha se fabrica a menudo mediante fundición en arena para lograr una mayor rentabilidad y formas complejas:
Selección de materiales:
El acero bajo en carbono (Q235) es el preferido por su buena colabilidad, soldabilidad y resistencia moderada (resistencia a la tracción ≥375 MPa). Para aplicaciones de alta tensión, se utiliza acero fundido aleado (ZG230–450) para mejorar la rigidez.
Fabricación de patrones:
Se elabora un patrón de madera o espuma para replicar el diámetro exterior del anillo (normalmente de 300 a 1200 mm), el diámetro interior y la forma de la sección transversal (en U o L). Se añaden márgenes de contracción (1,2-1,5 %) para compensar la contracción por enfriamiento.
Moldura:
Los moldes de arena verde se preparan con un molde de corte y arrastre, utilizando un macho de arena para formar el orificio interior. La cavidad del molde se recubre con un baño de arcilla para asegurar un acabado superficial liso en la pieza fundida.
Derretimiento y vertido:
El acero se funde en un cubilote o en un horno eléctrico a 1500–1550 °C, con una composición química controlada a C 0,12–0,20%, Mn 0,3–0,6% (para Q235) para evitar la fragilidad.
El vertido se realiza a 1450–1480 °C utilizando una cuchara, con un caudal constante para llenar la cavidad del molde sin turbulencias, lo que reduce la porosidad.
Enfriamiento y agitación:
La pieza fundida se enfría en el molde durante 12 a 24 horas para minimizar la tensión térmica y luego se elimina mediante vibración. Los residuos de arena se limpian con granallado (granalla de acero G40).
Tratamiento térmico:
El recocido a 600–650 °C (enfriado por aire) alivia la tensión de fundición, lo que reduce la dureza a 130–180 HBW para facilitar el mecanizado.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado de estructuras:
El anillo de fundición se monta en un torno CNC para mecanizar el diámetro exterior, el diámetro interior y las superficies de la brida, dejando un margen de acabado de 0,5 a 1 mm. Las dimensiones clave (p. ej., ancho del anillo, grosor de la brida) se controlan con una precisión de ±0,1 mm.
Las ranuras de retención para el revestimiento de sellado se fresan utilizando una fresadora CNC, con una profundidad precisa (2–5 mm) y un ancho (3–8 mm) para garantizar una unión segura.
Preparación del revestimiento de sellado:
Para revestimientos de caucho: Las láminas de EPDM o Viton se cortan a medida mediante troquelado, con una tolerancia de ±0,5 mm. La superficie de unión se rugosa mediante chorro de arena (Ra25–50 μm) para mejorar la adhesión.
Para compuestos de grafito: Las láminas de grafito comprimido se cortan y se dan forma mediante corte por chorro de agua, lo que garantiza un espesor uniforme (3–10 mm) en todo el anillo.
Unión de revestimientos:
La superficie de unión de la estructura metálica se limpia con acetona para eliminar el aceite y los residuos. Se aplica uniformemente un adhesivo resistente al calor (a base de epoxi, con una temperatura de funcionamiento de hasta 200 °C) con un espesor de 0,1 a 0,2 mm.
El revestimiento se presiona sobre la estructura mediante una prensa hidráulica (presión: 0,5–1 MPa) y se cura en un horno a 80–100 °C durante 2–4 horas para lograr la máxima resistencia de adhesión.
Refinamiento:
El anillo ensamblado está torneado para garantizar que los labios de sellado tengan una superficie lisa (Ra1,6–3,2 μm), lo que promueve un contacto efectivo con los componentes acoplados.
Los bordes de la brida están desbarbados para eliminar las esquinas afiladas, evitando así dañar los sellos adyacentes durante la instalación.
Tratamiento de superficie opcional:
La estructura metálica está recubierta con un revestimiento de zinc (5–8 μm) o pintura epoxi para resistir la corrosión en ambientes húmedos.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
Estructura metálica: El análisis espectrométrico verifica la composición química (p. ej., Q235: C ≤ 0,22 %, Mn ≤ 1,4 %). Las pruebas de tracción confirman una resistencia ≥ 375 MPa.
Revestimiento de sellado: Las muestras de caucho se someten a pruebas de dureza (Shore A 60-80 para EPDM) y pruebas de envejecimiento térmico (70 °C durante 72 horas, con un cambio de dureza ≤±5 Shore A).
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona dimensiones críticas: diámetro exterior (±0,1 mm), diámetro interior (±0,1 mm) y uniformidad del espesor del revestimiento (variación ≤0,05 mm).
La planitud de las superficies de las bridas se mide utilizando una placa de superficie y un calibre de espesores, con una tolerancia ≤0,1 mm/m.
Prueba de resistencia de la unión:
Pruebas destructivas de anillos de muestra: Se tira de una sección del revestimiento perpendicular a la estructura mediante un comprobador de tracción, lo que requiere una resistencia de adhesión mínima de 3 MPa para revestimientos de caucho y 5 MPa para compuestos de grafito.
Prueba de rendimiento del sello:
Prueba de presión: el anillo se instala en un dispositivo de prueba y se somete a una presión de aire de 0,3 MPa durante 30 minutos, sin que se detecten fugas mediante la aplicación de una solución de jabón.
Ciclo térmico: el anillo se expone a 200 °C durante 1 hora, luego se enfría a 25 °C (se repiten 100 ciclos) y la inspección posterior a la prueba no muestra desprendimiento ni agrietamiento del revestimiento.
Inspección visual y funcional:
Los labios de sellado se inspeccionan con aumento (10x) para garantizar que no haya rasgaduras, burbujas o irregularidades.
Un ajuste de prueba con los componentes acoplados (anillo de ajuste, marco principal) confirma la alineación adecuada y la presión de contacto en toda la superficie de sellado.
A través de estos procesos, el anillo de la antorcha logra un rendimiento de sellado confiable en entornos de alta temperatura y alta vibración, protegiendo los componentes internos de la trituradora de cono y asegurando la eficiencia operativa a largo plazo.
