El cóncavo de la trituradora de cono, también llamado revestimiento fijo del cono o revestimiento del tazón, es un componente clave resistente al desgaste montado en la superficie interior del tazón, constituyendo la parte estacionaria de la cámara de trituración. Sus principales funciones incluyen la trituración del material (en cooperación con el manto giratorio), la protección contra el desgaste (protegiendo el tazón), la guía del flujo de material (mediante su perfil interior) y el control del tamaño del producto (influenciado por la geometría interna). Requiere una excepcional resistencia al desgaste (dureza superficial ≥HRC 60), tenacidad al impacto (≥12 J/cm²) e integridad estructural para soportar el impacto continuo del material.
Estructuralmente, se trata de un componente cónico segmentado (de 3 a 8 piezas para trituradoras grandes) o de una sola pieza. Consta de segmentos cóncavos/estructura de una sola pieza, un cuerpo resistente al desgaste (fundición de hierro con alto contenido de cromo Cr20-Cr26 o Ni-Hard 4), un perfil de desgaste interno (diseño cónico con un ángulo de 15°-30°, nervaduras/ranuras, secciones paralelas), elementos de montaje (lengüetas de cola de milano, orificios de sujeción, pasadores de posicionamiento), soporte externo (en diseños bimetálicos) y bridas superior/inferior.
El proceso de fundición de piezas cóncavas de hierro fundido con alto contenido de cromo incluye la selección del material (Cr₂O₃Mo₃ con composición controlada), la creación de patrones (patrones segmentados con tolerancias de contracción), el moldeo (molde de arena aglomerada con resina y lavado refractario), la fusión y el vertido (horno de inducción, con temperatura y caudal controlados), y el enfriamiento y tratamiento térmico (recocido por disolución y austemperado). El proceso de mecanizado incluye el mecanizado de desbaste, el mecanizado de las características de montaje, el acabado del perfil interior, el ensamblaje de los segmentos (para diseños multipieza) y el tratamiento superficial.
Los procesos de control de calidad abarcan pruebas de materiales (composición química y análisis metalográfico), pruebas de propiedades mecánicas (dureza e impacto), verificaciones de precisión dimensional (CMM y escáner láser), ensayos no destructivos (UT y MPT) y validación del rendimiento al desgaste (pruebas aceleradas y ensayos de campo). Estos garantizan que el cóncavo alcance la resistencia al desgaste, la precisión y la durabilidad necesarias para un rendimiento de trituración eficiente y a largo plazo en minería, canteras y procesamiento de áridos.
Introducción detallada al componente cóncavo de la trituradora de cono
1. Función y rol del cóncavo
El cóncavo de la trituradora de cono (también conocido como revestimiento de cono fijo o revestimiento de tazón) es un componente crítico resistente al desgaste, montado en la superficie interior del tazón (carcasa del cono fijo), que constituye la parte estacionaria de la cámara de trituración. Sus principales funciones incluyen:
Trituración de materiales:Coopera con el manto giratorio (revestimiento cónico móvil) para aplicar fuerzas de compresión y corte a los materiales (minerales, rocas), reduciéndolos al tamaño de partícula deseado mediante compresión y molienda repetidas.
Protección contra el desgaste:Protege el recipiente del contacto directo con materiales abrasivos, evitando el desgaste prematuro del marco estructural y reduciendo los costos de mantenimiento.
Guía de flujo de materiales:Guiado de materiales a través de la cámara de trituración a través de su perfil interior cónico o escalonado, asegurando una distribución uniforme y una reducción progresiva del tamaño desde la abertura de alimentación hasta la descarga.
Control del tamaño del producto:La geometría interna del cóncavo (por ejemplo, secciones paralelas, radio de curva) influye directamente en el espacio de trituración y en la distribución del tamaño de partícula, lo que determina la calidad del producto final.
Al operar en entornos de alto impacto y alta abrasión, el cóncavo debe tener una resistencia al desgaste excepcional (dureza superficial ≥HRC 60), tenacidad al impacto (≥12 J/cm²) e integridad estructural para soportar el impacto continuo del material.
2. Composición y estructura del cóncavo
El cóncavo es típicamente un componente cónico segmentado o de una sola pieza con un perfil de desgaste interno complejo, que consta de las siguientes partes clave y detalles estructurales:
Segmentos cóncavos (para trituradoras grandes)Múltiples segmentos arqueados (3 a 8 piezas) que forman un cono completo al ensamblarse, lo que facilita la sustitución de los segmentos desgastados. Cada segmento tiene un grosor de 50 a 150 mm, según el tamaño de la trituradora.
Cóncavo de una pieza (para trituradoras pequeñas):Una estructura cónica única sin costuras, que ofrece mayor rigidez estructural para aplicaciones de trabajo liviano.
Cuerpo resistente al desgaste:Fabricado en fundición de hierro con alto contenido de cromo (Cr20–Cr26) o fundición de hierro duro al níquel (Ni-Hard 4), con una matriz martensítica reforzada con carburos de cromo duros (M7C3) para resistir la abrasión.
Perfil de desgaste interior:
Diseño cónico:Un ángulo de cono de 15°–30° (que coincide con la conicidad del manto) para crear una cámara de trituración que se estrecha gradualmente, lo que garantiza una reducción progresiva del material.
Costillas o ranuras:Nervaduras transversales o longitudinales (5–15 mm de alto) en la superficie interior para mejorar el agarre del material, evitar deslizamientos y promover un desgaste uniforme.
Secciones paralelas:Segmentos planos cerca del extremo de descarga para producir partículas más finas y uniformes manteniendo un espacio de trituración constante.
Características de montaje:
Pestañas de cola de milano:Protuberancias en la superficie exterior que encajan en las ranuras de cola de milano correspondientes en el recipiente, asegurando el cóncavo contra las fuerzas de rotación durante el aplastamiento.
Orificios de sujeción:Orificios para tornillos en la brida o borde exterior para fijación al recipiente, evitando el desplazamiento axial bajo cargas de impacto.
Pasadores de ubicación:Pequeñas protuberancias o agujeros que alinean los segmentos durante el montaje, asegurando un perfil interior continuo con espacios mínimos (≤0,5 mm entre segmentos).
Respaldo exterior:Una capa de refuerzo de hierro fundido o acero (en diseños bimetálicos) que mejora la resistencia al impacto al absorber el impacto, con la capa resistente al desgaste (hierro con alto contenido de cromo) fundida sobre el respaldo.
Bridas superiores e inferiores:Bordes radiales en los extremos de alimentación y descarga que se superponen con las bridas del recipiente, lo que evita fugas de material entre el cóncavo y el recipiente.
3. Proceso de fundición para el cóncavo
El hierro fundido con alto contenido de cromo, el material principal para los cóncavos, se fabrica mediante fundición en arena para lograr perfiles de desgaste complejos:
Selección de materiales:
La fundición con alto contenido de cromo (Cr₂OMo₃) se prefiere por su excelente resistencia al desgaste, con una composición química controlada a C (2,5-3,5 %), Cr (20-26 %) y Mo (0,5-1,0 %). Esto forma una red de carburo duro (30-40 % de fracción volumétrica) en una matriz martensítica, lo que garantiza una dureza ≥HRC 60.
Fabricación de patrones:
Se crean patrones segmentados (de espuma, madera o resina impresa en 3D) para cada segmento cóncavo, replicando el perfil de desgaste interno, las características de montaje externas y las nervaduras. Se añaden márgenes de contracción (1,5-2,5 %) para compensar la contracción por enfriamiento.
Moldura:
Se prepara un molde de arena aglomerado con resina para cada segmento, con un núcleo de arena que forma el perfil de desgaste interno. La cavidad del molde se recubre con un revestimiento refractario (a base de alúmina) para evitar la inclusión de arena y mejorar el acabado superficial.
Derretimiento y vertido:
El hierro fundido se funde en un horno de inducción a 1450–1500 °C, con un estricto control del equivalente de carbono (CE = C + 0,3 (Si + P) ≤4,2 %) para evitar defectos de contracción.
El vertido se realiza a 1380–1420 °C utilizando una cuchara, con un caudal lento y constante para llenar la cavidad del molde sin turbulencias, asegurando una estructura densa en nervaduras delgadas.
Enfriamiento y tratamiento térmico:
El molde se enfría durante 24 a 48 horas para reducir la tensión térmica, y luego la pieza fundida se desmolda. El granallado (granalla de acero G25) elimina los residuos de arena, logrando una rugosidad superficial de Ra50–100 μm.
Recocido en solución:Calentamiento a 950–1050 °C durante 2–4 horas, seguido de enfriamiento por aire para disolver los carburos y homogeneizar la estructura.
Temple austríaco:Enfriamiento en aceite a 250–350°C, posterior revenido a 200–250°C para transformar la matriz en martensita, logrando una dureza HRC 60–65 manteniendo la tenacidad.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
Cada segmento cóncavo se monta en un torno vertical CNC para mecanizar la superficie exterior, las pestañas de montaje y los bordes de la brida, dejando un margen de acabado de 1 a 2 mm. Las dimensiones clave (p. ej., longitud del arco del segmento, grosor) se controlan con una precisión de ±0,5 mm.
Mecanizado de características de montaje:
Las pestañas de cola de milano se fresan en la superficie exterior mediante una fresadora CNC, con tolerancia dimensional (±0,1 mm) para garantizar un ajuste perfecto con las ranuras del cuenco.
Los orificios de sujeción se perforan y roscan con una tolerancia de clase 6H, con precisión de posición (±0,2 mm) para alinearse con los orificios de los pernos del recipiente.
Acabado del perfil interior:
La superficie de desgaste interna se inspecciona para detectar defectos de fundición (p. ej., poros, grietas) y se rectifica ligeramente para eliminar las irregularidades superficiales, conservando así el perfil diseñado. La rugosidad superficial se controla a Ra3,2 μm para optimizar el flujo de material.
Para los cóncavos segmentados, los bordes de acoplamiento de los segmentos adyacentes se mecanizan para garantizar un espacio de ≤0,5 mm durante el ensamblaje, lo que evita fugas de material y un desgaste desigual.
Conjunto de segmentos (para diseños de varias piezas):
Los segmentos se ajustan a prueba en un dispositivo para verificar la continuidad del perfil interno, y se realizan ajustes para garantizar una superficie cónica lisa y continua.
Se instalan pasadores de alineación para mantener las posiciones de los segmentos durante el ensamblaje final en la trituradora.
Tratamiento de superficies:
La superficie exterior (que encaja con el recipiente) está recubierta con un compuesto antiadherente para facilitar la instalación y evitar la corrosión.
La superficie de desgaste interna puede sufrir granallado para inducir tensión de compresión, reduciendo la propagación de grietas por impacto.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) confirma que el hierro fundido cumple con los estándares (por ejemplo, Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
El análisis metalográfico verifica la distribución del carburo (uniformidad ≥90%) y la estructura de la matriz (martensita con ≤5% de perlita).
Pruebas de propiedades mecánicas:
La prueba de dureza (Rockwell C) garantiza que la superficie interior tenga una dureza ≥HRC 60; la dureza del núcleo es ≤HRC 55 para mantener la tenacidad.
La prueba de impacto (Charpy V-notch) mide la tenacidad a temperatura ambiente y requiere ≥12 J/cm² para resistir la fractura bajo un fuerte impacto.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona dimensiones clave: longitud del arco del segmento, ángulo cónico (±0,1°) y tamaño de la pestaña de cola de milano.
Un escáner láser verifica que el perfil interno coincida con el modelo CAD, lo que garantiza una alineación adecuada con el manto para mantener el espacio de aplastamiento diseñado.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba ultrasónica (UT) detecta defectos internos (por ejemplo, poros de contracción de >φ3 mm) en el cuerpo cóncavo, y las áreas críticas (raíces de las nervaduras, pestañas de montaje) se inspeccionan minuciosamente.
La prueba de partículas magnéticas (MPT) verifica si hay grietas superficiales en las pestañas de cola de milano y los bordes de las bridas, y cualquier defecto de 0,2 mm de longitud da como resultado el rechazo.
Validación del rendimiento de desgaste:
La prueba de desgaste acelerado (ASTM G65) utiliza un aparato de rueda de caucho/arena seca para medir la pérdida de peso, con cóncavos con alto contenido de cromo que requieren ≤0,5 g/1000 ciclos.
Las pruebas de campo implican la instalación del cóncavo en una trituradora de prueba, el monitoreo de las tasas de desgaste durante 500 horas de operación, lo que garantiza un desgaste uniforme y que no haya fallas prematuras.
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, la trituradora de cono cóncava logra la resistencia al desgaste, la precisión y la durabilidad necesarias para garantizar un rendimiento de trituración eficiente y a largo plazo, lo que la hace adecuada para aplicaciones de minería, canteras y procesamiento de agregados.
