El revestimiento del casquillo de la trituradora cónica, un componente reemplazable resistente al desgaste en la cavidad del cojinete, actúa como interfaz entre el eje principal giratorio y el casquillo estacionario. Protege contra el desgaste, reduce la fricción (≤0,15 con lubricación), distribuye las cargas y compensa pequeñas desalineaciones, lo que requiere buena resistencia al desgaste y compatibilidad con lubricantes.
Estructuralmente, es un manguito cilíndrico/con brida con un cuerpo de revestimiento (bronce, babbitt o materiales bimetálicos), superficie de apoyo interior (Ra0,8–1,6 μm con ranuras de aceite), superficie exterior (ajuste por interferencia), brida opcional, características de lubricación y chaflanes, con un espesor de pared de 5–15 mm.
La fabricación implica fundición (centrífuga/arena) para revestimientos de bronce, además de tratamiento térmico y mecanizado, o preparación de la carcasa de acero, aplicación de la capa de apoyo (sinterización/unión por laminación) y mecanizado para los bimetálicos.
El control de calidad incluye pruebas de materiales (composición, dureza), controles dimensionales (CMM, pruebas de redondez), análisis microestructural, pruebas de rendimiento (fricción, desgaste) y controles de ajuste, lo que garantiza que protege los componentes para un funcionamiento eficiente de la trituradora.
Introducción detallada al componente de revestimiento del zócalo de la trituradora de cono
1. Función y rol del revestimiento del alvéolo
El revestimiento del casquillo de la trituradora de cono (también conocido como buje del casquillo del eje principal o revestimiento del pivote) es un componente reemplazable resistente al desgaste que se instala en la cavidad del cojinete del casquillo y actúa como interfaz entre el eje principal giratorio y el casquillo fijo. Sus principales funciones incluyen:
Protección contra el desgaste: Protege la cavidad del cojinete del zócalo y el eje principal del contacto directo de metal con metal, lo que reduce la abrasión causada por la rotación a alta velocidad (500–1500 rpm) y las cargas axiales (hasta miles de kilonewtons).
Reducción de la fricción:Proporciona una superficie de baja fricción (coeficiente de fricción ≤0,15 bajo lubricación) para minimizar la pérdida de energía y la generación de calor entre el eje principal y el casquillo.
Distribución de carga:Distribuye uniformemente las cargas axiales y radiales desde el eje principal hasta el casquillo, evitando la concentración de tensiones localizadas y prolongando la vida útil de ambos componentes.
Compensación de alineación:Permite una pequeña desalineación entre el eje principal y el casquillo gracias a su ligera elasticidad, reduciendo la vibración y el ruido durante el funcionamiento.
Al operar en un entorno lubricado pero de alto estrés, el revestimiento del zócalo requiere una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la compresión y compatibilidad con lubricantes (por ejemplo, aceite mineral o grasa).
2. Composición y estructura del revestimiento del encaje
El revestimiento del zócalo suele ser un manguito cilíndrico o con brida con dimensiones internas y externas precisas, que presenta las siguientes piezas clave y detalles estructurales:
Cuerpo del revestimientoManguito cilíndrico hueco fabricado con bronce de cojinete (p. ej., ZCuSn₁₂Pb₁), metal antifricción (a base de estaño: Sn 83-85 %, Sb 11-13 %) o material bimetálico con refuerzo de acero (carcasa de acero con una capa de bronce sinterizado). El espesor de la pared varía entre 5 y 15 mm, dependiendo del tamaño de la trituradora.
Superficie de apoyo interiorUna superficie mecanizada con precisión y baja rugosidad (Ra0,8–1,6 μm) que contacta directamente con el eje principal. Suele presentar ranuras circunferenciales para el aceite (de 0,5 a 2 mm de profundidad) para retener el lubricante y reducir la fricción.
Superficie exterior:Una superficie cilíndrica o ligeramente cónica que encaja en la cavidad del cojinete del zócalo con un ajuste de interferencia (0,01–0,05 mm) para evitar la rotación con respecto al zócalo.
Brida (opcional):Una brida radial en un extremo para limitar el movimiento axial en el zócalo, asegurando que el revestimiento permanezca asentado bajo cargas axiales pesadas.
Características de lubricación:
Ranuras de aceite:Ranuras axiales o espirales en la superficie interior que distribuyen el lubricante uniformemente a lo largo del área de contacto, evitando la fricción seca.
Agujeros de petróleo:Pequeños orificios (φ3–φ6 mm) que conectan la superficie exterior con las ranuras internas y se alinean con los canales de lubricación del casquillo para garantizar el flujo de aceite.
Chaflanes:Bordes redondeados (radio de 0,5 a 2 mm) en ambos extremos para facilitar la instalación y evitar la concentración de tensiones en la interfaz entre el revestimiento y el eje.
3. Proceso de fabricación del revestimiento del encaje
Dependiendo del material, los revestimientos de encaje se fabrican mediante procesos de fundición, sinterización o mecanizado. Para los revestimientos de bronce, el proceso principal es:
Selección de materiales:
El bronce para cojinetes (ZCuSn10Pb1) es el preferido por su alta resistencia a la compresión (≥300 MPa), buena conductividad térmica y compatibilidad con ejes de acero. Su composición se controla a un 9-11 % de Sn, un 0,5-1,0 % de Pb y el resto de Cu, con una dureza de HB 80-100.
Fundición:
Fundición centrífugaEl bronce fundido se vierte en un molde giratorio (1000–3000 rpm) para formar una camisa cilíndrica con una estructura densa y uniforme. Este método garantiza la concentricidad y minimiza la porosidad (≤5 % del volumen).
Fundición en arenaPara los revestimientos con bridas, se utilizan moldes de arena con machos para formar ranuras o agujeros de aceite. La temperatura de vertido es de 1000 a 1100 °C para asegurar el llenado completo de las secciones delgadas.
Tratamiento térmico:
Los revestimientos de bronce se someten a un recocido a 500–600 °C durante 1 a 2 horas, seguido de un enfriamiento lento, para aliviar la tensión de fundición y mejorar la maquinabilidad.
Mecanizado y acabado:
Mecanizado en bruto:La pieza fundida se gira en un torno para mecanizar el diámetro exterior, el orificio interior y la brida (si corresponde), dejando un margen de acabado de entre 0,5 y 1 mm.
Mecanizado de acabadoLas superficies internas y externas están torneadas con precisión para lograr tolerancias dimensionales (IT6-IT7) y una rugosidad superficial de Ra0,8 μm. El orificio interior está bruñido para una redondez superior (≤0,005 mm).
Mecanizado de ranuras de aceite:Se fresan o brochan ranuras en la superficie interior con una profundidad y un espaciado precisos para optimizar la retención de lubricante.
4. Proceso de fabricación de revestimientos bimetálicos
Para aplicaciones de alta carga, los revestimientos bimetálicos con respaldo de acero se producen utilizando:
Preparación de la carcasa de aceroSe estira o mecaniza un manguito de acero con bajo contenido de carbono (Q235) hasta alcanzar las dimensiones exteriores deseadas, luego se limpia y se desbasta (por ejemplo, mediante chorro de arena) para mejorar la unión con la capa de apoyo.
Aplicación de la capa de apoyo:
Sinterización:Un polvo de bronce (por ejemplo, CuSn10) se sinteriza sobre la carcasa de acero a 800–900 °C en una atmósfera protectora (nitrógeno), formando una capa porosa de 0,5–2 mm de espesor.
Unión por laminación:Una lámina delgada de bronce (de 0,3 a 1 mm de espesor) se lamina en frío sobre la carcasa de acero bajo alta presión (100 a 200 MPa), creando una unión metalúrgica.
Mecanizado final:La superficie interior está mecanizada hasta alcanzar las dimensiones y rugosidad requeridas, y se le añaden ranuras de aceite según sea necesario.
5. Procesos de control de calidad
Pruebas de materiales:
El análisis de la composición química (espectrometría) verifica el cumplimiento de los estándares de materiales (por ejemplo, ZCuSn10Pb1: Sn 9–11%, Pb 0,5–1,0%).
La prueba de dureza (Brinell) garantiza que los revestimientos de bronce tengan una dureza de HB 70-90, equilibrando la resistencia al desgaste y la ductilidad.
Comprobaciones de precisión dimensional:
Una máquina de medición de coordenadas (CMM) inspecciona los diámetros internos y externos, la uniformidad del espesor de la pared y el espesor de la brida, con tolerancias controladas a ±0,01 mm para dimensiones críticas.
La redondez y cilindricidad de la superficie interior se miden mediante un comprobador de redondez, garantizando valores ≤0,005 mm para evitar un desgaste desigual.
Análisis microestructural:
El examen metalográfico verifica la porosidad (≤5% en bronce) y la calidad de la unión en revestimientos bimetálicos (sin delaminación entre el acero y las capas de apoyo).
Pruebas de rendimiento:
Prueba del coeficiente de fricción:Un tribómetro mide la fricción bajo carga simulada (10–50 MPa) y velocidad (500–1500 rpm), requiriendo valores ≤0,15 con lubricación.
Prueba de desgaste:Una prueba de pasador sobre disco somete el material de revestimiento a 10⁶ ciclos, con una pérdida de peso limitada a ≤5 mg para garantizar una larga vida útil.
Comprobaciones de ajuste y montaje:
El revestimiento se ajusta a modo de prueba en un zócalo de prueba para verificar el ajuste por interferencia: debe requerir una fuerza de presión ligera (5–20 kN) sin distorsión.
Se verifica la compatibilidad del orificio interior con una muestra de eje principal estándar, lo que garantiza una rotación suave sin atascamientos bajo carga.
A través de estos procesos de fabricación y control de calidad, el revestimiento del zócalo logra la precisión, la resistencia al desgaste y la baja fricción necesarias para proteger el zócalo y el eje principal, lo que garantiza un funcionamiento eficiente y confiable de las trituradoras de cono en aplicaciones de minería y procesamiento de agregados.
