Mantel penghancur kerucut, juga dikenal sebagai lapisan kerucut bergerak, merupakan komponen tahan aus penting yang terpasang pada permukaan luar kerucut bergerak, membentuk bagian berputar dari ruang penghancur. Fungsi utamanya meliputi penghancuran aktif (berputar secara eksentrik dengan lapisan mangkuk untuk mengurangi material), perlindungan keausan (melindungi kerucut bergerak), kontrol aliran material (mengarahkan material melalui ruang penghancur melalui profilnya yang meruncing), dan distribusi gaya (memastikan distribusi gaya yang merata untuk meminimalkan keausan lokal). Komponen ini membutuhkan ketahanan aus yang luar biasa (kekerasan ≥HRC 60), ketangguhan impak (≥12 J/cm²), dan stabilitas dimensi.
Secara struktural, komponennya berbentuk kerucut atau frustokonikal yang terdiri atas badan mantel (besi cor kromium tinggi seperti Cr20–Cr26 atau besi cor sekeras nikel), profil keausan luar (dengan sudut tirus 15°–30°, permukaan berusuk/beralur, dan zona transisi halus), fitur pemasangan (permukaan bagian dalam berbentuk kerucut, flensa baut, antarmuka mur pengunci, kunci penentu posisi), rusuk penguat, dan tepi miring/bulat.
Proses pengecoran meliputi pemilihan material (besi cor kromium tinggi Cr20Mo3), pembuatan pola (dengan kelonggaran penyusutan), pencetakan (cetakan pasir berikat resin), peleburan dan penuangan (suhu dan laju alir terkontrol), serta perlakuan panas (pemanasan larutan dan austempering). Proses pemesinan meliputi pemesinan kasar, pemesinan presisi permukaan bagian dalam, pemesinan fitur pemasangan, penyelesaian profil luar, dan perlakuan permukaan.
Kontrol kualitas meliputi pengujian material (komposisi kimia dan analisis metalografi), pengujian sifat mekanik (uji kekerasan dan impak), pemeriksaan akurasi dimensi (menggunakan CMM dan pemindai laser), pengujian non-destruktif (uji partikel ultrasonik dan magnetik), dan validasi kinerja keausan (pengujian akselerasi dan uji lapangan). Hal ini memastikan mantel mencapai ketahanan aus, presisi, dan daya tahan yang dibutuhkan untuk pengoperasian cone crusher yang efisien dalam penambangan, penggalian, dan pemrosesan agregat.
Mantel penghancur kerucut (juga disebut lapisan kerucut bergerak) adalah komponen tahan aus penting yang terpasang pada permukaan luar kerucut bergerak, membentuk bagian berputar dari ruang penghancur. Fungsi utamanya meliputi:
Penghancuran Aktif: Berputar secara eksentrik untuk menerapkan gaya tekan dan geser pada material (bijih, batu) bersama dengan lapisan mangkuk, mereduksinya ke ukuran partikel target.
Perlindungan Keausan: Melindungi struktur logam kerucut yang bergerak dari abrasi dan benturan langsung, memperpanjang masa pakai badan kerucut.
Kontrol Aliran Material: Memandu material yang hancur melalui ruang penghancuran yang menyempit melalui profilnya yang meruncing, memastikan pengurangan ukuran secara progresif.
Distribusi Kekuatan: Mendistribusikan gaya penghancuran secara merata di seluruh permukaannya untuk meminimalkan keausan lokal dan mempertahankan operasi yang stabil di bawah berbagai kekerasan material.
Mengingat perannya dalam lingkungan benturan dan gesekan tinggi, mantel harus memiliki ketahanan aus yang luar biasa (kekerasan ≥HRC 60), ketangguhan benturan (≥12 J/cm²), dan stabilitas dimensi untuk menahan siklus pembebanan berulang.
2. Komposisi dan Struktur Mantel
Mantel adalah komponen berbentuk kerucut atau frustokonik dengan struktur bagian dalam berongga, yang menampilkan bagian-bagian utama dan detail struktural berikut:
Badan MantelBagian utama tahan aus, biasanya terbuat dari besi cor kromium tinggi (Cr20–Cr26) atau besi cor nikel-keras (Ni-Hard 4), dengan ketebalan 50–150 mm. Permukaan dalamnya dibuat agar sesuai dengan kerucut yang bergerak, sementara permukaan luarnya memiliki profil keausan yang dirancang secara presisi.
Profil Keausan Luar:Dirancang untuk mengoptimalkan efisiensi penghancuran dan distribusi keausan:
Geometri Meruncing: Sudut kerucut 15°–30° (sesuai dengan lancip lapisan mangkuk) untuk menciptakan ruang penghancuran yang menyempit secara bertahap, sehingga memudahkan pengurangan material secara progresif.
Permukaan Berusuk atau Beralur: Meningkatkan cengkeraman material untuk mencegah selip, terutama untuk bijih kasar, dan meningkatkan keausan yang seragam.
Zona Transisi Halus: Mengurangi konsentrasi tegangan di tepi atas dan bawah untuk mencegah terkelupasnya atau retak.
Fitur Pemasangan:
Permukaan Dalam Kerucut: Lubang yang meruncing yang menyatu dengan lancip luar kerucut yang bergerak, memastikan kesesuaian yang rapat melalui interferensi (0,1–0,3 mm) untuk mencegah rotasi relatif.
Sistem Retensi:
Flensa Baut:Flensa radial di bagian atas dengan lubang baut untuk menahan mantel ke kerucut yang bergerak, mencegah perpindahan aksial selama rotasi.
Antarmuka Mur Pengunci: Bagian berulir di bagian atas yang terhubung dengan mur pengunci, menekan mantel ke kerucut yang bergerak untuk menambah kestabilan.
Menemukan Kunci: Tonjolan atau alur pada permukaan bagian dalam yang sejajar dengan slot pada kerucut yang bergerak, memastikan posisi radial yang tepat.
Tulang Rusuk Penguat: Rusuk radial internal (tebal 10–20 mm) di dekat flensa atas untuk memperkuat mantel, mengurangi deformasi di bawah beban aksial yang tinggi.
Tepi Atas dan Bawah: Tepi yang dibuat miring atau membulat guna meminimalkan konsentrasi tegangan dan mencegah penumpukan atau kemacetan material.
3. Proses Pengecoran untuk Mantel
Besi cor kromium tinggi, bahan utama untuk mantel, diproduksi melalui pengecoran pasir untuk mencapai profil keausan yang kompleks:
Pemilihan Material:
Besi cor kromium tinggi (Cr20Mo3) dipilih karena fasa kromium karbidanya yang keras (M7C3), yang memberikan ketahanan aus yang luar biasa. Komposisi kimianya dikontrol pada C 2,5–3,5%, Cr 20–26%, dan Mo 0,5–1,0% untuk menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan.
Pembuatan Pola:
Pola skala penuh (busa, kayu, atau resin cetak 3D) dibuat, mereplikasi profil luar mantel, lubang bagian dalam, flensa, dan rusuk. Kelonggaran penyusutan (1,5–2,5%) ditambahkan, dengan kelonggaran yang lebih besar untuk bagian berdinding tebal guna memperhitungkan kontraksi pendinginan.
Cetakan:
Cetakan pasir berikat resin dibentuk di sekeliling pola, dengan inti pasir digunakan untuk membuat lubang bagian dalam yang berongga. Rongga cetakan dilapisi dengan larutan tahan api (alumina-silika) untuk meningkatkan permukaan akhir dan mencegah pasir masuk ke dalam coran.
Mencair dan Menuang:
Besi cor dilebur dalam tungku induksi pada suhu 1450–1500°C, dengan kontrol ketat ekuivalen karbon (CE ≤4,2%) untuk menghindari cacat penyusutan.
Penuangan dilakukan pada suhu 1380–1420°C menggunakan sendok sayur, dengan laju aliran yang stabil untuk mengisi rongga cetakan tanpa turbulensi, memastikan struktur yang padat.
Perlakuan Panas:
Anil Solusi: Pemanasan hingga 950–1050°C selama 2–4 jam untuk melarutkan karbida, diikuti dengan pendinginan udara untuk menghomogenkan struktur.
Pengerasan: Pendinginan dalam minyak hingga 250–350°C, lalu tempering pada 200–250°C untuk mengubah matriks menjadi martensit, mencapai kekerasan HRC 60–65 sambil mempertahankan ketangguhan impak.
4. Proses Pemesinan dan Manufaktur
Pemesinan Kasar:
Mantel cor dipasang pada mesin bubut vertikal CNC untuk memproses permukaan kerucut bagian dalam, flensa atas, dan lokasi lubang baut, dengan kelonggaran finishing 1–2 mm. Dimensi kunci (sudut tirus bagian dalam, ketebalan flensa) dikontrol hingga ±0,1 mm.
Pemesinan Presisi Permukaan Dalam:
Lubang kerucut bagian dalam dibubut dan digerinda untuk mencapai kekasaran permukaan Ra0,8 μm, memastikan kesesuaian interferensi yang rapat dengan kerucut yang bergerak. Sudut lancip disesuaikan dengan kerucut yang bergerak (toleransi ±0,05°) untuk mencegah pembebanan yang tidak merata.
Pemesinan Fitur Pemasangan:
Lubang baut di flens atas dibor dan disadap dengan toleransi kelas 6H, dengan akurasi posisi (±0,2 mm) relatif terhadap sumbu mantel untuk memastikan gaya penjepit yang seragam.
Penentuan alur pasak (jika berlaku) digiling ke permukaan bagian dalam, dengan toleransi kedalaman dan lebar (±0,05 mm) agar selaras dengan pasak kerucut yang bergerak.
Penyelesaian Profil Luar:
Permukaan aus luar diperiksa untuk menemukan cacat pengecoran, kemudian digerinda ringan untuk menghilangkan ketidakrataan permukaan sambil mempertahankan profil aus yang dirancang. Tidak ada material berlebih yang dibuang untuk menjaga celah penghancuran optimal dengan lapisan mangkuk.
Perawatan Permukaan:
Permukaan bagian dalam (menyatu dengan kerucut yang bergerak) dilapisi dengan senyawa anti-seize (molibdenum disulfida) untuk memudahkan pemasangan melalui penyusutan panas.
Permukaan luar dapat mengalami shot peening untuk menghasilkan tekanan tekan, meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan dan mengurangi perambatan retak.
5. Proses Pengendalian Mutu
Pengujian Material:
Analisis komposisi kimia (melalui spektrometri emisi optik) mengonfirmasi bahwa paduan tersebut memenuhi spesifikasi (misalnya, Cr20Mo3: Cr 20–23%, C 2,8–3,2%).
Analisis metalografi memverifikasi distribusi karbida keras (fraksi volume ≥30%) dalam matriks martensit, memastikan ketahanan aus.
Pengujian Sifat Mekanik:
Pengujian kekerasan (Rockwell C) memastikan permukaan luar memiliki kekerasan HRC 60–65; kekerasan inti diperiksa untuk memastikan perlakuan panas yang seragam (≤HRC 55 untuk ketangguhan).
Pengujian benturan (Charpy V-notch) mengukur ketangguhan pada suhu ruangan, memerlukan ≥12 J/cm² untuk menahan patah akibat benturan berat.
Pemeriksaan Akurasi Dimensi:
Mesin pengukur koordinat (CMM) memeriksa dimensi utama: sudut tirus dalam, diameter luar pada berbagai ketinggian, dan kerataan flensa, dengan toleransi ±0,1 mm.
Pemindai laser memverifikasi profil keausan luar sesuai dengan model CAD, memastikan keselarasan yang tepat dengan lapisan mangkuk untuk mempertahankan celah penghancuran yang dirancang.
Pengujian Non-Destruktif (NDT):
Pengujian ultrasonik (UT) mendeteksi cacat internal (misalnya, pori-pori penyusutan, retakan) pada badan mantel, dengan cacat apa pun >φ3 mm yang mengakibatkan penolakan.
Pengujian partikel magnetik (MPT) memeriksa retakan permukaan pada flensa, lubang baut, dan tepi, dengan cacat linear >0,2 mm ditolak.
Validasi Kinerja Keausan:
Pengujian keausan yang dipercepat (ASTM G65) menggunakan peralatan roda karet/pasir kering untuk mengukur kehilangan berat, dengan mantel kromium tinggi yang memerlukan ≤0,5 g/1000 siklus.
Uji coba lapangan melibatkan pemasangan mantel pada penghancur uji dan memantau tingkat keausan selama 500 jam operasi, memastikan keausan yang seragam dan tidak ada kegagalan dini.
Melalui proses manufaktur dan kontrol kualitas ini, mantel mencapai ketahanan aus, presisi, dan daya tahan yang diperlukan untuk memastikan kinerja penghancuran yang efisien dan jangka panjang dalam penghancur kerucut, sehingga cocok untuk aplikasi penambangan, penggalian, dan pemrosesan agregat.
