Este documento detalla el cabezal de la trituradora de cono, un componente central de trituración que trabaja con el cono fijo para triturar materiales mediante movimiento oscilante. Su rendimiento afecta directamente la producción, la granularidad del producto y la resistencia al desgaste. Se describe su composición, incluyendo el cuerpo del cabezal (estructura central), el revestimiento antidesgaste (manto), el orificio del cojinete, las características de montaje y las cavidades de ventilación/reducción de peso, junto con sus características estructurales. Se detalla el proceso de fundición del cuerpo del cabezal, que abarca la aplicación del material (acero fundido o hierro dúctil), la fabricación de patrones, el moldeo, la fusión, el vertido, el tratamiento térmico y la inspección. También se describe el mecanizado del cuerpo del cabezal y el revestimiento antidesgaste, así como los pasos de montaje. Además, se especifican las medidas de control de calidad, como las pruebas de materiales, las comprobaciones de precisión dimensional, las pruebas de resistencia al desgaste, las pruebas de montaje y rendimiento, y las pruebas no destructivas. Estos procesos garantizan una alta resistencia, resistencia al desgaste y precisión dimensional del cabezal, garantizando un rendimiento fiable en operaciones de trituración de alta exigencia.
Introducción detallada al componente del cabezal de la trituradora de cono
1. Función y rol del cabezal de la trituradora de cono
El cabezal de la trituradora cónica (también conocido como cono móvil o 破碎锥) es el componente principal de trituración que entra en contacto directo con los materiales y los tritura. Funciona en conjunto con el cono fijo (revestimiento del tazón) para formar una cámara de trituración, y su movimiento oscilante (impulsado por el eje excéntrico) comprime y tritura rocas, minerales y otros materiales a granel. La forma, la dureza superficial y la resistencia estructural del cabezal determinan directamente el rendimiento de la trituradora, la granularidad del producto y la resistencia al desgaste. En condiciones de trabajo de alta presión, debe soportar impactos y fricción intensos, lo que lo convierte en una de las piezas de desgaste más críticas del equipo.
2. Composición y estructura del cabezal de la trituradora de cono
El cabezal de la trituradora cónica es una estructura compuesta que combina un cuerpo de hierro fundido o acero con un revestimiento resistente al desgaste. Sus principales componentes y características estructurales incluyen:
Cabeza y cuerpo (estructura central): Una pieza fundida cónica o troncocónica de acero fundido de alta resistencia (p. ej., ZG35CrMo) o fundición dúctil (QT600-3). Sirve como soporte estructural del revestimiento antidesgaste y se conecta al eje excéntrico mediante un orificio central. La cavidad interior del cuerpo está diseñada para alojar el buje excéntrico, con chaveteros o pernos para asegurar la conexión y transmitir el par.
Revestimiento de desgaste (manto)Una capa exterior reemplazable de fundición de alto contenido de cromo (Cr20-Cr26) o acero aleado de alta dureza (HRC 55-65). Se fija al cuerpo del cabezal mediante pernos, ranuras de cola de milano o cuñas, lo que garantiza un ajuste firme que evita el movimiento durante la trituración. La superficie del revestimiento suele tener un perfil cóncavo o convexo (p. ej., perfiles de trituración estándar, grueso o fino) para optimizar el agarre del material y la eficiencia de la trituración.
Orificio del cojineteOrificio central cilíndrico o cónico en el cuerpo del cabezal que aloja el extremo superior del eje excéntrico. El orificio está mecanizado con precisión para garantizar un ajuste estable con el eje, con canales de lubricación perforados para suministrar aceite a la superficie de contacto, reduciendo la fricción y el desgaste.
Orificios para bridas o pernos de montaje: Ubicados en la base del cuerpo del cabezal, estos elementos fijan el revestimiento antidesgaste al cuerpo. Las ranuras de cola de milano en la superficie interior del revestimiento se acoplan con las protuberancias correspondientes del cuerpo del cabezal, lo que mejora la resistencia de la conexión bajo cargas de impacto.
Cavidades de ventilación y reducción de pesoAlgunos cabezales de gran tamaño cuentan con estructuras huecas internas para reducir el peso, mejorar la disipación del calor y evitar una inercia excesiva durante la oscilación. Estas cavidades están diseñadas para no comprometer la integridad estructural del cuerpo.
3. Proceso de fundición del cuerpo de la cabeza
El cuerpo del cabezal se fabrica principalmente mediante fundición en arena o espuma perdida debido a su gran tamaño y forma compleja. Los pasos del proceso son los siguientes:
Selección de materiales:
El acero fundido (ZG35CrMo) se prefiere para trituradoras grandes debido a su alta resistencia a la tracción (≥785 MPa) y tenacidad al impacto, adecuado para trituración de alta resistencia.
El hierro dúctil (QT600-3) se utiliza para cabezas de tamaño mediano, ofreciendo buena capacidad de colada y rentabilidad al tiempo que mantiene una resistencia suficiente.
Fabricación de patrones:
Se crea un modelo a escala real con madera, espuma o materiales impresos en 3D, que reproduce la forma externa, la cavidad interna y las características de montaje de la cabeza. Para el moldeado a espuma perdida, el modelo de espuma incluye guías y elevadores integrados.
Se agregan márgenes de contracción (2-3% para acero fundido) y ángulos de inclinación (3-5°) para compensar la contracción posterior a la fundición y facilitar la eliminación del patrón.
Moldura:
Para fundición en arena: Se coloca arena aglomerada con resina alrededor del modelo para formar la cavidad del molde, con un núcleo de arena insertado para crear el orificio central y las cavidades internas. El molde se cura para garantizar su dureza y estabilidad dimensional.
Para el colado con espuma perdida: el patrón de espuma se recubre con una suspensión refractaria (a base de cerámica o circonio) para formar una carcasa de 3-5 mm de espesor, y luego se incrusta en arena seca.
Derretimiento y vertido:
El acero fundido se funde en un horno de arco eléctrico a 1500-1600 °C, con elementos de aleación (Cr, Mo) añadidos para lograr la composición química requerida. El metal fundido se desoxida y desulfuriza para reducir las impurezas.
El vertido se realiza a una velocidad controlada (50-100 kg/s para cabezas grandes) para evitar turbulencias y asegurar el llenado completo del molde. En la colada a espuma perdida, el metal fundido vaporiza el patrón de espuma, reemplazándolo en la cavidad del molde.
Refrigeración y limpieza:
La pieza fundida se deja enfriar lentamente (durante 24-48 horas) para evitar el agrietamiento térmico y luego se desmolda. La arena o el material refractario se limpian mediante granallado o chorro de agua.
Se cortan los elevadores y los sistemas de compuertas y se rectifican los bordes ásperos para prepararlos para el mecanizado.
Tratamiento térmico:
Las cabezas de acero fundido se someten a un proceso de normalización (850-900 °C, enfriado por aire) para refinar la estructura del grano, seguido de un temple y revenido (600-650 °C) para lograr una dureza de 220-260 HBW, equilibrando resistencia y maquinabilidad.
Las cabezas de hierro dúctil se someten a un recocido (900-950 °C) para eliminar carburos y mejorar la tenacidad.
Inspección de fundición:
Los defectos de la superficie (grietas, poros, contracción) se controlan mediante inspección visual y pruebas de penetración de tintes (DPT).
Los defectos internos se detectan mediante pruebas ultrasónicas (UT) y pruebas de partículas magnéticas (MPT), con estándares estrictos (sin defectos mayores a φ3 mm en áreas críticas de carga).
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado del cuerpo de la cabeza:
Mecanizado en brutoSe utilizan tornos CNC o mandrinadoras para desbastar la superficie exterior, la brida base y el orificio central, dejando un margen de acabado de 2 a 3 mm. Los chaveteros y los orificios para pernos se pretaladran y roscan.
Tratamiento térmico:El recocido de alivio de tensiones (550-600 °C) se realiza después del mecanizado de desbaste para eliminar las tensiones residuales de la fundición y el corte inicial.
Mecanizado de acabadoEl orificio central está rectificado con precisión según la tolerancia IT7, con una rugosidad superficial de Ra1,6-3,2 μm para garantizar un ajuste perfecto con el eje excéntrico. La brida de la base y las superficies de montaje están fresadas para lograr una planitud (≤0,1 mm/m) que permite una fijación segura del revestimiento.
Fabricación de revestimientos antidesgaste:
FundiciónLos revestimientos de fundición de alto contenido de cromo se funden en arena, con elementos de aleación (Cr, Mo, Ni) añadidos para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste. La pieza fundida se somete a temple y revenido para alcanzar una dureza HRC de 55-65.
MecanizadoLa superficie interior del revestimiento (que se acopla al cuerpo del cabezal) se mecaniza para encajar en las ranuras de cola de milano o los orificios para pernos, lo que garantiza una conexión firme. La superficie exterior de aplastamiento se rectifica o pule para eliminar las rebabas de la fundición y lograr el perfil diseñado.
Asamblea:
El revestimiento de desgaste se monta sobre el cuerpo del cabezal mediante pernos de alta resistencia (grado 8.8 o 10.9) o bloques de cuña, con un torque aplicado uniformemente (200-500 N·m, dependiendo del tamaño) para evitar que se afloje.
Se aplican juntas o selladores entre el revestimiento y el cuerpo para evitar la entrada de material, lo que podría causar abrasión entre los dos componentes.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (mediante espectrometría) garantiza que el acero/hierro fundido cumpla con los estándares de aleación (por ejemplo, ZG35CrMo: C 0,32-0,40 %, Cr 0,8-1,1 %, Mo 0,15-0,25 %).
Se realizan pruebas de propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, tenacidad al impacto, dureza) en cupones de prueba de cada lote de fundición.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Las máquinas de medición por coordenadas (CMM) verifican el diámetro exterior del cuerpo del cabezal, el tamaño del orificio y el perfil del revestimiento, garantizando el cumplimiento de los planos de diseño (tolerancia de ±0,5 mm para dimensiones críticas).
Se mide la concentricidad entre la superficie exterior del cuerpo del cabezal y el orificio central, requiriendo ≤0,05 mm/m para evitar el desequilibrio durante la oscilación.
Prueba de resistencia al desgaste:
Las muestras de revestimiento de desgaste se someten a pruebas de desgaste abrasivo (por ejemplo, ASTM G65) para medir la pérdida de peso en condiciones estandarizadas, lo que garantiza una tasa de desgaste ≤0,1 g/h bajo carga nominal.
Se realizan pruebas de dureza (escala Rockwell C) en las superficies del revestimiento para confirmar HRC 55-65, sin permitir puntos blandos (≤HRC 50).
Pruebas de ensamblaje y rendimiento:
Las pruebas de ajuste del revestimiento garantizan que no haya espacios entre el revestimiento y el cuerpo del cabezal (verificado mediante galgas de espesores, con un espacio máximo de ≤0,1 mm).
Se realizan pruebas de equilibrio dinámico en el cabezal ensamblado para garantizar una amplitud de vibración ≤0,1 mm/s a la velocidad de funcionamiento, lo que reduce la tensión en el eje excéntrico.
Ensayos no destructivos (END):
El cuerpo del cabezal se vuelve a inspeccionar mediante UT y MPT después del mecanizado para detectar cualquier grieta introducida durante el procesamiento.
Las superficies de los revestimientos se examinan mediante inspección visual y DPT para detectar defectos de fundición (porosidad, grietas) y los revestimientos defectuosos se rechazan o reparan.
Al adherirse a estos procesos de fundición, mecanizado y control de calidad, el cabezal de la trituradora cónica logra alta resistencia, resistencia al desgaste y precisión dimensional, lo que garantiza un rendimiento confiable en operaciones de trituración continuas y de servicio pesado.
