El manto de la trituradora de cono, también conocido como revestimiento del cono móvil, es un componente crítico resistente al desgaste montado en la superficie exterior del cono móvil, que forma la parte giratoria de la cámara de trituración. Sus principales funciones incluyen la trituración activa (rotación excéntrica con el revestimiento del tazón para reducir el material), la protección contra el desgaste (protección del cono móvil), el control del flujo de material (guiado de los materiales a través de la cámara de trituración mediante su perfil cónico) y la distribución de fuerza (garantizando una distribución uniforme de la fuerza para minimizar el desgaste localizado). Requiere una resistencia al desgaste excepcional (dureza ≥HRC 60), tenacidad al impacto (≥12 J/cm²) y estabilidad dimensional.
Estructuralmente, es un componente cónico o troncocónico que consta del cuerpo del manto (hierro fundido con alto contenido de cromo como Cr20-Cr26 o hierro fundido duro al níquel), perfil de desgaste externo (con un ángulo de conicidad de 15° a 30°, superficies acanaladas/ranuradas y zonas de transición suaves), características de montaje (superficie interna cónica, brida de perno, interfaz de tuerca de bloqueo, llaves de ubicación), nervaduras de refuerzo y bordes biselados/redondeados.
El proceso de fundición incluye la selección del material (fundición de alto contenido de cromo Cr₂O₂Mo₃), la fabricación de patrones (con tolerancias de contracción), el moldeo (molde de arena aglomerada con resina), la fusión y el vertido (temperatura y caudal controlados) y el tratamiento térmico (recocido por disolución y austemperado). El proceso de mecanizado incluye el mecanizado de desbaste, el mecanizado de precisión de la superficie interior, el mecanizado de las características de montaje, el acabado del perfil exterior y el tratamiento superficial.
El control de calidad abarca las pruebas de materiales (composición química y análisis metalográfico), las pruebas de propiedades mecánicas (dureza e impacto), la verificación de la precisión dimensional (mediante CMM y escáner láser), las pruebas no destructivas (ultrasónicas y de partículas magnéticas) y la validación del rendimiento al desgaste (pruebas aceleradas y ensayos de campo). Esto garantiza que el manto alcance la resistencia al desgaste, la precisión y la durabilidad necesarias para el funcionamiento eficiente de la trituradora de cono en minería, canteras y procesamiento de áridos.
Introducción detallada al componente del manto de la trituradora de cono
1. Función y papel del manto
El manto de la trituradora de cono (también llamado revestimiento del cono móvil) es un componente crítico resistente al desgaste, montado en la superficie exterior del cono móvil, que forma la parte giratoria de la cámara de trituración. Sus principales funciones incluyen:
Trituración activa:Girar excéntricamente para aplicar fuerzas de compresión y corte a los materiales (minerales, rocas) junto con el revestimiento del recipiente, reduciéndolos al tamaño de partícula objetivo.
Protección contra el desgaste:Protege la estructura metálica del cono móvil de la abrasión y el impacto directos, lo que prolonga la vida útil del cuerpo del cono.
Control del flujo de materiales:Guiando los materiales triturados a través de la cámara de trituración cada vez más estrecha mediante su perfil cónico, asegurando una reducción progresiva del tamaño.
Distribución de fuerza:Distribuye las fuerzas de aplastamiento uniformemente a lo largo de su superficie para minimizar el desgaste localizado y mantener un funcionamiento estable bajo diferentes durezas del material.
Dada su función en entornos de alto impacto y alta fricción, el manto debe tener una resistencia al desgaste excepcional (dureza ≥HRC 60), tenacidad al impacto (≥12 J/cm²) y estabilidad dimensional para soportar ciclos de carga repetidos.
2. Composición y estructura del manto
El manto es un componente cónico o troncocónico con una estructura interna hueca, que presenta las siguientes partes clave y detalles estructurales:
Cuerpo del mantoLa sección principal resistente al desgaste, generalmente de fundición con alto contenido de cromo (Cr20–Cr26) o fundición con dureza de níquel (Ni-Hard 4), con un espesor de 50–150 mm. Su superficie interior está mecanizada para adaptarse al cono móvil, mientras que la superficie exterior presenta un perfil de desgaste de precisión.
Perfil de desgaste exterior:Diseñado para optimizar la eficiencia de trituración y la distribución del desgaste:
Geometría cónica:Un ángulo de cono de 15°–30° (que coincide con la forma cónica del revestimiento del tazón) para crear una cámara de trituración que se estrecha gradualmente, lo que facilita la reducción progresiva del material.
Superficies acanaladas o ranuradas:Mejora el agarre del material para evitar deslizamientos, especialmente en el caso de minerales gruesos, y promueve un desgaste uniforme.
Zonas de transición suave:Reducir la concentración de tensión en los bordes superior e inferior para evitar astillas o grietas.
Características de montaje:
Superficie interior cónica:Un orificio cónico que se acopla con el cono exterior del cono móvil, lo que garantiza un ajuste firme mediante interferencia (0,1–0,3 mm) para evitar la rotación relativa.
Sistema de retención:
Brida de perno:Una brida radial en la parte superior con orificios para pernos para asegurar el manto al cono móvil, evitando el desplazamiento axial durante la rotación.
Interfaz de tuerca de bloqueo:Una sección roscada en la parte superior que se acopla con una tuerca de bloqueo, comprimiendo el manto sobre el cono móvil para mayor estabilidad.
Localización de llaves:Protuberancias o ranuras en la superficie interior que se alinean con las ranuras del cono móvil, lo que garantiza un posicionamiento radial preciso.
Costillas de refuerzo:Nervas radiales internas (10–20 mm de espesor) cerca del reborde superior para reforzar el manto, reduciendo la deformación bajo cargas axiales elevadas.
Bordes superior e inferior:Bordes biselados o redondeados para minimizar la concentración de tensión y evitar la acumulación o atascos de material.
3. Proceso de fundición del manto
El hierro fundido con alto contenido de cromo, el material principal para los mantos, 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 fase de carburo de cromo duro (M₁C₃), que proporciona una excepcional resistencia al desgaste. La composición química se controla a un 2,5-3,5 % de C, un 20-26 % de Cr y un 0,5-1,0 % de Mo para equilibrar la dureza y la tenacidad.
Fabricación de patrones:
Se crea un patrón a escala real (espuma, madera o resina impresa en 3D) que replica el perfil exterior, el orificio interior, la brida y las nervaduras del manto. Se añaden márgenes de contracción (1,5-2,5 %), con márgenes mayores para las secciones de paredes gruesas, para compensar la contracción por enfriamiento.
Moldura:
Se forma un molde de arena aglomerado con resina alrededor del modelo, con un núcleo de arena para crear el orificio interior hueco. La cavidad del molde se recubre con un revestimiento refractario (alúmina-sílice) para mejorar el acabado superficial y evitar la inclusión de arena en la pieza fundida.
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 ≤4,2%) para evitar defectos de contracción.
El vertido se realiza a 1380–1420 °C utilizando una cuchara, con un caudal constante para llenar la cavidad del molde sin turbulencias, lo que garantiza una estructura densa.
Tratamiento térmico:
Recocido en solución:Calentamiento a 950–1050 °C durante 2–4 horas para disolver los carburos, seguido de enfriamiento con aire para homogeneizar la estructura.
Temple austríaco:Enfriamiento en aceite a 250–350°C, luego revenido a 200–250°C para transformar la matriz en martensita, logrando una dureza HRC 60–65 mientras se mantiene la tenacidad al impacto.
4. Proceso de mecanizado y fabricación
Mecanizado en bruto:
El manto de fundición se monta en un torno vertical CNC para mecanizar la superficie cónica interna, la brida superior y la ubicación de los orificios para los pernos, dejando un margen de acabado de 1 a 2 mm. Las dimensiones clave (ángulo cónico interno, espesor de la brida) se controlan con una precisión de ±0,1 mm.
Mecanizado de precisión de superficies interiores:
El orificio cónico interior está torneado y rectificado para lograr una rugosidad superficial de Ra0,8 μm, lo que garantiza un ajuste preciso con el cono móvil. El ángulo cónico se adapta al cono móvil (tolerancia ±0,05°) para evitar cargas desiguales.
Mecanizado de características de montaje:
Los orificios de los pernos en la brida superior están perforados y roscados con una tolerancia de clase 6H, con precisión posicional (±0,2 mm) con respecto al eje del manto para garantizar una fuerza de sujeción uniforme.
Las chaveteros de ubicación (si corresponde) se fresan en la superficie interior, con tolerancias de profundidad y ancho (±0,05 mm) para alinearse con las chaveteros del cono móvil.
Acabado del perfil exterior:
Se inspecciona la superficie exterior de desgaste para detectar defectos de fundición y se rectifica ligeramente para eliminar las irregularidades, conservando al mismo tiempo el perfil de desgaste diseñado. No se retira material excesivo para mantener la separación de trituración óptima con el revestimiento del tazón.
Tratamiento de superficies:
La superficie interior (que acopla con el cono móvil) está recubierta con un compuesto antiadherente (disulfuro de molibdeno) para facilitar la instalación mediante contracción térmica.
La superficie exterior puede someterse a granallado para inducir tensión de compresión, mejorando la resistencia a la fatiga y reduciendo la propagación de grietas.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (mediante espectrometría de emisión óptica) confirma que la aleación cumple con las especificaciones (por ejemplo, Cr20Mo3: Cr 20-23 %, C 2,8-3,2 %).
El análisis metalográfico verifica la distribución de carburos duros (fracción de volumen ≥30%) en una matriz martensítica, asegurando la resistencia al desgaste.
Pruebas de propiedades mecánicas:
La prueba de dureza (Rockwell C) garantiza que la superficie exterior tenga una dureza de HRC 60-65; se verifica la dureza del núcleo para confirmar un tratamiento térmico uniforme (≤HRC 55 para 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: ángulo cónico interno, diámetro externo a múltiples alturas y planitud de la brida, con tolerancias de ±0,1 mm.
Un escáner láser verifica que el perfil de desgaste externo coincida con el modelo CAD, lo que garantiza una alineación adecuada con el revestimiento del recipiente para mantener el espacio de aplastamiento diseñado.
Ensayos no destructivos (END):
La prueba ultrasónica (UT) detecta defectos internos (por ejemplo, poros de contracción, grietas) en el cuerpo del manto, y cualquier defecto de >φ3 mm resulta en rechazo.
La prueba de partículas magnéticas (MPT) verifica grietas superficiales en la brida, los orificios de los pernos y los bordes, y se rechazan defectos lineales de 0,2 mm.
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 mantos con alto contenido de cromo que requieren ≤0,5 g/1000 ciclos.
Las pruebas de campo implican la instalación del manto en una trituradora de prueba y el monitoreo de las tasas de desgaste durante 500 horas de operación, lo que garantiza un desgaste uniforme y sin fallas prematuras.
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, el manto logra la resistencia al desgaste, la precisión y la durabilidad necesarias para garantizar un rendimiento de trituración eficiente y a largo plazo en las trituradoras de cono, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de minería, canteras y procesamiento de agregados.
