Makalah ini menguraikan komponen Cone Crusher Hopper, komponen pemandu material penting yang terletak di bagian atas crusher. Fungsi utamanya meliputi pengumpulan dan penyimpanan material, distribusi yang merata, penyangga benturan, dan pencegahan kontaminasi, yang membutuhkan ketahanan aus, kekuatan struktural, dan ketahanan korosi yang tinggi.
Hopper umumnya berbentuk corong atau persegi panjang, tersusun atas badan hopper, kisi/penyaring umpan, lapisan aus, rusuk penguat, flensa pemasangan, pintu akses, dan dudukan perangkat getar opsional, yang masing-masing memiliki fitur dan fungsi struktural tertentu.
Untuk varian baja cor, proses pengecoran meliputi pemilihan material (baja cor berkekuatan tinggi seperti ZG270–500), pembuatan pola, pencetakan, peleburan dan penuangan, pendinginan dan pengocokan, perlakuan panas, dan inspeksi pengecoran. Namun, sebagian besar hopper dibuat dari pelat baja melalui proses pemotongan, pembentukan, dan pembengkokan pelat, perakitan dengan pengelasan, perlakuan pasca-las, pemesinan fitur pemasangan, pemasangan liner, dan perlakuan permukaan.
Proses pengendalian mutu meliputi validasi material, pemeriksaan akurasi dimensi, inspeksi kualitas las, pengujian integritas struktural, pengujian kinerja liner, dan inspeksi akhir. Hal ini memastikan hopper dapat menahan keausan abrasif dan benturan, menjamin pengoperasian cone crusher yang berkelanjutan dan efisien dalam aplikasi yang relevan.
Hopper penghancur kerucut (juga disebut hopper umpan atau hopper saluran masuk) adalah komponen pemandu material penting yang terletak di bagian atas penghancur, berfungsi sebagai titik masuk bahan baku. Fungsi utamanya meliputi:
Pengumpulan dan Penyimpanan Material: Menahan sementara material curah (bijih, batu) sebelum memasuki ruang penghancur, memastikan pasokan umpan berkesinambungan.
Distribusi Seragam: Memandu material secara merata ke dalam ruang penghancuran guna mencegah keausan tidak merata pada kerucut yang bergerak dan lapisan kerucut tetap, sehingga mengoptimalkan efisiensi penghancuran.
Penyangga Dampak: Mengurangi gaya benturan material yang jatuh (terutama bongkahan besar) melalui struktur miringnya, melindungi komponen internal penghancur dari kerusakan langsung.
Pencegahan Kontaminasi: Dilengkapi dengan kisi-kisi atau saringan untuk menyaring serpihan berukuran besar atau benda asing (misalnya potongan logam), sehingga terhindar dari kemacetan atau kerusakan pada mekanisme penghancur.
Mengingat perannya dalam menangani material abrasif dan berdampak tinggi, hopper harus memiliki ketahanan aus yang tinggi, kekuatan struktural, dan ketahanan terhadap korosi.
2. Komposisi dan Struktur Hopper
Hopper biasanya berbentuk corong atau persegi panjang, terdiri dari bagian-bagian utama dan fitur struktural berikut:
Badan HopperRangka utama, biasanya terbuat dari pelat baja tebal (10–30 mm) atau baja cor, dengan penampang meruncing atau melengkung untuk memfasilitasi aliran material. Bentuknya dirancang untuk meminimalkan retensi material, dengan diameter outlet yang sesuai dengan diameter inlet ruang penghancur (berkisar antara 300 mm hingga 1500 mm, tergantung model penghancur).
Parutan/Layar PakanKisi-kisi atau pelat berlubang yang dipasang di saluran masuk atas, dengan bukaan berukuran untuk mengontrol ukuran material maksimum yang masuk ke penghancur (biasanya 80–90% dari bukaan umpan ruang penghancur). Kisi-kisi dapat dilepas untuk dibersihkan atau diganti.
Kenakan PelapisPelat pelindung yang dapat diganti terpasang pada permukaan bagian dalam badan hopper, terbuat dari besi cor kromium tinggi, baja tahan abrasi (AR400/AR500), atau karet. Lapisan ini mengurangi keausan langsung pada badan hopper dan memperpanjang masa pakainya.
Tulang Rusuk Penguat: Rusuk baja dilas ke permukaan luar badan hopper, meningkatkan kekakuan struktural untuk menahan benturan material dan mencegah deformasi. Rusuk-rusuk tersebut disusun dalam pola kisi-kisi atau di sepanjang taper hopper.
Flensa Pemasangan: Sebuah flensa perifer di bagian bawah hopper, dilengkapi lubang baut untuk pemasangan yang aman ke rangka penghancur. Flensa ini memastikan keselarasan dengan saluran masuk ruang penghancur dan mencegah kebocoran material.
Pintu Akses: Pintu berengsel atau dapat dilepas pada sisi hopper, memungkinkan pemeriksaan, pembersihan, atau pembuangan material yang tersumbat tanpa membongkar seluruh komponen.
Dudukan Perangkat Getaran (Opsional): Braket untuk memasang vibrator guna mencegah penumpukan material (penyumbatan) di dalam hopper, khususnya saat menangani material lembap atau lengket.
3. Proses Pengecoran untuk Hopper (untuk Varian Baja Cor)
Hopper yang besar atau berbentuk rumit (misalnya yang memiliki lancip tidak beraturan) sering kali diproduksi melalui pengecoran, dengan langkah-langkah berikut:
Pemilihan Material:
Baja cor berkekuatan tinggi (ZG270–500 atau ZG310–570) dipilih karena ketahanan benturannya yang sangat baik (perpanjangan ≥15%) dan kemampuan las, cocok untuk menahan benturan material berat.
Pembuatan Pola:
Pola busa atau kayu skala penuh dibuat, meniru bentuk kerucut, flens, dan fitur internal hopper. Kelonggaran penyusutan (1,5–2%) ditambahkan untuk memperhitungkan kontraksi pendinginan, dan sudut draft (3–5°) disertakan untuk memudahkan pelepasan pola dari cetakan.
Cetakan:
Cetakan pasir berikat resin dibentuk di sekitar pola, dengan inti pasir digunakan untuk membuat rongga internal atau memperkuat bagian yang tebal. Permukaan cetakan dilapisi dengan cairan tahan api (berbasis alumina) untuk meningkatkan hasil akhir permukaan dan mencegah penetrasi logam.
Mencair dan Menuang:
Baja cor dilebur dalam tungku busur listrik pada suhu 1520–1560°C, dengan komposisi kimia dikontrol menjadi C 0,25–0,35%, Si 0,2–0,6%, dan Mn 0,6–1,0% untuk memastikan kekuatan dan ketangguhan.
Penuangan dilakukan pada suhu 1480–1520°C menggunakan sendok sayur dengan baskom tuang untuk mengendalikan laju aliran, memastikan pengisian cetakan lengkap tanpa turbulensi (yang dapat menyebabkan porositas).
Pendinginan dan Pengocokan:
Pengecoran didinginkan dalam cetakan selama 48–72 jam untuk mengurangi tekanan termal, kemudian dihilangkan dengan getaran. Residu pasir dibersihkan menggunakan shot blasting (pasir baja G25) untuk mencapai kekasaran permukaan Ra25–50 μm.
Perlakuan Panas:
Normalisasi (850–900°C, didinginkan udara) menyempurnakan struktur butiran, diikuti oleh tempering (600–650°C) untuk mengurangi kekerasan hingga 180–220 HBW, meningkatkan kemampuan mesin dan ketangguhan.
Inspeksi Pengecoran:
Pemeriksaan visual dan pengujian penetran zat warna (DPT) untuk memeriksa retakan permukaan, lubang sembur, atau penutup dingin.
Pengujian ultrasonik (UT) memeriksa bagian tebal (≥20 mm) untuk mencari cacat internal, dengan porositas >φ3 mm mengakibatkan penolakan.
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur (untuk Fabrikasi Pelat Baja)
Kebanyakan hopper dibuat dari pelat baja demi efisiensi biaya dan fleksibilitas, dengan langkah-langkah berikut:
Pemotongan Plat:
Pelat baja tahan abrasi (AR400, tebal 10–30 mm) dipotong menjadi beberapa bagian datar menggunakan pemotongan plasma atau laser, dengan toleransi dimensi ±1 mm. Sisi-sisi corong yang meruncing dipotong dengan sudut presisi menggunakan mesin pemotong CNC.
Pembentukan dan Pembengkokan:
Bagian lengkung (jika ada) dibentuk menggunakan mesin pres hidrolik dengan cetakan khusus, memastikan kelengkungan yang konsisten (toleransi ±0,5°). Sisi yang meruncing ditekuk hingga sudut yang dibutuhkan (biasanya 45–60° dari vertikal) untuk memperlancar aliran material.
Perakitan Pengelasan:
Pelat yang telah dipotong dan dibentuk dirakit menjadi bentuk hopper menggunakan las busur terendam (SAW) untuk sambungan panjang dan las gas inert logam (MIG) untuk sudut. Sambungan las dihaluskan untuk menghindari konsentrasi tegangan, dengan tinggi tulangan 2–3 mm di atas permukaan pelat.
Tulang rusuk penguat dilas ke permukaan luar menggunakan las fillet (panjang kaki = tebal pelat), dengan las berselang (las 100 mm dengan jarak 150 mm) yang digunakan pada area non-kritis untuk mengurangi masukan panas.
Perawatan Pasca Pengelasan:
Perlakuan panas pasca-las (PWHT) dilakukan pada suhu 600–650°C selama 2–4 jam untuk mengurangi tegangan pengelasan dan mencegah keretakan selama operasi. Hopper kemudian didinginkan dengan udara hingga mencapai suhu ruang.
Pemesinan Fitur Pemasangan:
Flensa pemasangan dikerjakan pada mesin frais CNC untuk memastikan kerataan (≤1 mm/m) dan tegak lurus terhadap sumbu hopper (≤0,5 mm/m). Lubang baut dibor menggunakan mesin bor CNC, dengan toleransi posisi ±0,5 mm.
Pemasangan Liner:
Pelapis aus (besi cor kromium tinggi atau AR500) dipasang pada permukaan bagian dalam menggunakan baut countersunk (M16–M24) dengan jarak 200–300 mm. Pelapis karet direkatkan menggunakan perekat epoksi, dengan pengencang mekanis ditambahkan di tepinya untuk penguatan.
Perawatan Permukaan:
Permukaan luar dicat dengan cat anti-korosi (primer epoksi + lapisan atas poliuretan, ketebalan total 80–120 μm) untuk melindungi dari korosi lingkungan. Area yang dilas digiling dan diberi cat dasar sebelum dicat.
5. Proses Pengendalian Mutu
Validasi Material:
Untuk corong cor: Analisis spektrometri mengonfirmasi komposisi kimia (misalnya, ZG310–570: C ≤0,37%, Mn ≤1,2%). Uji tarik pada kupon memverifikasi kekuatan luluh (≥310 MPa) dan ketangguhan impak (≥30 J/cm² pada suhu -20°C).
Untuk hopper fabrikasi: Pengujian ultrasonik (UT) pada pelat baja memastikan tidak ada cacat internal (misalnya, laminasi) pada bahan dasar.
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Sudut lancip hopper diukur menggunakan busur derajat atau pemindai laser, dengan toleransi ±0,5°.
Mesin pengukur koordinat (CMM) memverifikasi kerataan flensa, posisi lubang baut, dan diameter outlet (toleransi ±2 mm).
Inspeksi Kualitas Las:
Sambungan las diperiksa melalui pemeriksaan visual (tidak ada retakan, undercut ≤0,5 mm) dan pengujian ultrasonik (UT) untuk mendeteksi cacat internal (misalnya, kurangnya fusi).
Pengujian destruktif terhadap sampel las (uji tarik dan uji tekuk) memastikan kekuatan las sesuai dengan material dasar (≥400 MPa).
Pengujian Integritas Struktural:
Pengujian beban: Hopper dipasang pada rig pengujian dan diisi dengan material berbobot (120% dari kapasitas terukur) selama 24 jam, tanpa deformasi yang terlihat (diukur melalui indikator dial) yang diizinkan.
Pengujian benturan: Sebuah balok baja seberat 50 kg dijatuhkan dari ketinggian 1 m ke permukaan bagian dalam (lapisan aus dilepas) untuk mensimulasikan benturan material, dengan pemeriksaan pasca-uji menunjukkan tidak ada retakan atau deformasi permanen.
Pengujian Kinerja Liner:
Ketahanan aus pada liner dievaluasi menggunakan pengujian pasir kering/roda karet ASTM G65, sedangkan liner AR400 memerlukan penurunan berat ≤0,8 g/1000 siklus.
Daya rekat lapisan (untuk lapisan yang direkatkan) diuji melalui uji tarik, dengan persyaratan kekuatan rekat minimum 5 MPa.
Hopper diuji tekanan dengan udara (0,1 MPa) untuk mendeteksi titik kebocoran material di sekitar las atau sambungan flensa.
Dengan mengikuti proses manufaktur dan kontrol kualitas ini, cone crusher hopper mencapai kinerja penanganan material yang andal, tahan terhadap keausan abrasif dan benturan untuk memastikan pengoperasian crusher yang berkelanjutan dan efisien dalam aplikasi penambangan, penggalian, dan pemrosesan agregat.
