材料破砕回転マントル(可動コーンライナー)と連動して材料(鉱石、岩石)に圧縮力とせん断力を加え、繰り返しの圧搾と粉砕により目的の粒子サイズまで小さくします。
摩耗保護: ボウルが研磨材と直接接触するのを防ぎ、構造フレームの早期摩耗を防ぎ、メンテナンスコストを削減します。
マテリアルフローガイダンス: テーパーまたは段状の内側プロファイルを介して材料を粉砕室に導き、投入口から排出口まで均一な分散と段階的なサイズ縮小を実現します。
製品サイズの管理: 凹面の内部形状 (平行部、曲線半径など) は、粉砕ギャップと粒度分布に直接影響を及ぼし、最終製品の品質を決定します。
凹型セグメント(大型破砕機用)複数の円弧状セグメント(3~8個)を組み立てると完全な円錐形を形成し、摩耗した個々のセグメントの交換が容易になります。各セグメントの厚さは、破砕機のサイズに応じて50~150mmです。
一体型コンケーブ(小型破砕機用): 継ぎ目のない単一の円錐構造で、軽負荷用途向けに高い構造剛性を提供します。
耐摩耗性ボディ: 高クロム鋳鉄 (Cr20~Cr26) またはニッケルハード鋳鉄 (ニ-難しい 4) 製で、マルテンサイトマトリックスは摩耗に耐えるために硬質クロム炭化物 (M7C3) で強化されています。
インナーウェアプロフィール:
テーパードデザイン: マントルのテーパーに一致する 15°~ 30° の円錐角度により、徐々に狭くなる破砕室が形成され、材料が徐々に減少します。
リブまたは溝: 内面に横方向または縦方向のリブ(高さ 5 ~ 15 んん)があり、材料のグリップ力を高め、滑りを防ぎ、均一な摩耗を促進します。
平行セクション: 排出端近くの平らなセグメントにより、一定の粉砕ギャップを維持して、より細かく均一な粒子を生成します。
取り付け機能:
ダブテールタブ: ボウル内の対応する蟻溝にフィットする外面の突起により、粉砕中に回転力に対して凹面を固定します。
クランプ穴: ボウルに固定するための外側フランジまたはエッジのボルト穴。衝撃荷重による軸方向の変位を防止します。
位置決めピン: 組み立て中にセグメントを位置合わせする小さな突起または穴。これにより、最小限の隙間 (セグメント間の間隔 ≤0.5 んん) で連続した内部プロファイルが確保されます。
外側の裏地: 衝撃を吸収することで耐衝撃性を向上させる鋳鉄または鋼鉄の補強層(バイメタル設計)で、裏面に耐摩耗層(高クロム鉄)が鋳造されています。
上部フランジと下部フランジ: 供給端と排出端の放射状エッジがボウルのフランジと重なり、凹面とボウルの間の材料の漏れを防止します。
材料の選択:
高クロム鋳鉄(Cr20Mo3)は、優れた耐摩耗性を有することから好まれ、化学組成はC 2.5~3.5%、Cr 20~26%、モ 0.5~1.0%に制御されています。これにより、マルテンサイトマトリックス中に硬質炭化物ネットワーク(体積率30~40%)が形成され、HRC 60以上の硬度が確保されます。
パターンメイキング:
各凹面セグメントには、内部の摩耗プロファイル、外部の取り付け構造、リブを再現したセグメントパターン(フォーム、木材、または3Dプリント樹脂)が作成されます。冷却収縮を考慮して、収縮許容値(1.5~2.5%)が加算されます。
成形:
各セグメントには、砂型コアを用いて樹脂結合型砂型が作製されます。砂の混入を防ぎ、表面仕上げを向上させるため、鋳型キャビティには耐火性塗膜(アルミナ系)が施されます。
溶かして注ぐ:
鋳鉄は、収縮欠陥を避けるために炭素当量(CE = C + 0.3(シ + P)≤4.2%)を厳密に制御しながら、誘導炉で1450〜1500°Cで溶解されます。
鋳込みは、取鍋を使用して 1380 ~ 1420°C でゆっくりとした一定の流量で行われ、乱流なく鋳型のキャビティを満たし、薄いリブの緻密な構造を確保します。
冷却と熱処理:
熱応力を低減するため、鋳型は24~48時間冷却され、その後、砂落としにより鋳片が取り出されます。ショットブラスト(G25鋼グリット)により砂の残留物を除去し、表面粗さRa50~100μmを実現します。
溶液アニーリング950~1050℃で2~4時間加熱し、その後空冷して炭化物を溶解し、組織を均質化します。
オーステンパリング250~350℃の油中で焼入れし、その後200~250℃で焼戻し、マトリックスをマルテンサイトに変態させ、靭性を維持しながら硬度HRC60~65を実現します。
荒加工:
各凹状セグメントはCNC垂直旋盤に取り付けられ、外面、取り付けタブ、フランジエッジを1~2mmの仕上げ代を残して加工します。主要寸法(セグメントの弧長、厚さなど)は±0.5mmの精度で管理されています。
取り付け特徴加工:
ダブテールタブは、CNC フライス盤を使用して外面にフライス加工され、寸法公差 (±0.1 んん) によりボウルの溝にしっかりとフィットします。
クランプ穴は、ボウルのボルト穴と揃うように位置精度 (±0.2 んん) でクラス 6H の許容差に合わせてドリルで穴あけされ、タップされています。
内側プロファイル仕上げ:
内面摩耗面は、鋳造欠陥(例:気孔、クラック)の有無を検査し、表面の凹凸を除去するために軽く研磨することで、設計プロファイルを維持します。材料の流れを最適化するため、表面粗さはRa3.2μmに制御されています。
セグメント化された凹面の場合、隣接するセグメントの合わせエッジは、組み立て時に 0.5 んん 以下の隙間が確保されるように機械加工されており、材料の漏れや不均一な摩耗を防止します。
セグメントアセンブリ(複数ピースの設計の場合):
セグメントは、内部プロファイルの連続性を確認するために固定具に試しに取り付けられ、滑らかで連続した円錐面を確保するために調整が行われます。
破砕機内での最終組み立て中にセグメントの位置を維持するために、アライメント ピンが取り付けられています。
表面処理:
外側の表面(ボウルと嵌合する部分)には固着防止剤が塗布されており、取り付けを容易にし、腐食を防止します。
内部の摩耗面にはショットピーニングを施して圧縮応力を誘発し、衝撃による亀裂の伝播を軽減することができます。
材料試験:
化学組成分析(分光分析)により、鋳鉄が基準を満たしていることが確認されます(例:Cr20Mo3:Cr 20~23%、C 2.8~3.2%)。
金属組織分析では、炭化物の分布(均一性 ≥ 90%)とマトリックス構造(マルテンサイト、パーライト≤5%)を確認します。
機械的特性試験:
硬度試験 (ロックウェル C) により、内面の硬度が HRC 60 以上であることを確認し、コアの硬度は HRC 55 以下で靭性を維持します。
衝撃試験(シャルピーVノッチ)では室温での靭性を測定し、強い衝撃を受けても破壊に耐えるには12 J/cm²以上が必要です。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、セグメントの円弧の長さ、テーパー角度 (±0.1°)、およびダブテール タブのサイズなどの主要な寸法を検査します。
レーザー スキャナーは、内部プロファイルが キャド モデルと一致していることを確認し、設計された破砕ギャップを維持するためにマントルとの適切な位置合わせを保証します。
非破壊検査(非破壊検査):
超音波検査(ユタ州)では、凹型ボディの内部欠陥(例えば、収縮孔 >φ3 んん)を検出し、重要な領域(リブの根元、取り付けタブ)を徹底的に検査します。
磁性粒子試験 (MPT) では、ダブテールタブとフランジエッジの表面亀裂が検査され、長さ 0.2 んん を超える欠陥は不合格となります。
摩耗性能検証:
加速摩耗試験 (ASTM G65) では、乾燥した砂/ゴムホイール装置を使用して重量損失を測定します。高クロムの凹面では、≤0.5 g/1000 サイクルが必要です。
現場試験では、コンケーブを試験用破砕機に設置し、500 時間の動作にわたって摩耗率を監視し、均一な摩耗と早期故障がないことを確認します。