アクティブクラッシュ: ボウルライナーと連動して偏心回転し、材料(鉱石、岩石)に圧縮力とせん断力を加え、目標の粒子サイズまで粉砕します。
摩耗保護: 可動コーンの金属構造を直接の摩耗や衝撃から保護し、コーン本体の耐用年数を延ばします。
マテリアルフロー制御: テーパー形状により、粉砕された材料を狭くなる粉砕室に導き、段階的にサイズを縮小します。
力の分布: 表面全体に均一に破砕力を分散し、局所的な摩耗を最小限に抑え、さまざまな材料硬度の下でも安定した動作を維持します。
マントル体: 耐摩耗性を高める主要部で、通常は高クロム鋳鉄(Cr20~Cr26)またはニッケルハード鋳鉄(ニ-難しい 4)で作られ、厚さは50~150mmです。内面は可動コーンにフィットするように機械加工されており、外面は精密に設計された摩耗プロファイルを備えています。
アウターウェアのプロフィール: 破砕効率と摩耗分布を最適化するように設計:
テーパー形状: 15°~30°の円錐角度(ボウルライナーのテーパーに一致)により、徐々に狭くなる粉砕室を形成し、段階的な材料の粉砕を促進します。
リブまたは溝付き表面: 特に粗鉱石の場合、滑りを防ぐために材料のグリップを強化し、均一な摩耗を促進します。
スムーズな移行ゾーン: 上端と下端の応力集中を軽減し、欠けや割れを防止します。
取り付け機能:
円錐形の内面: 可動コーンの外側テーパーと嵌合するテーパー穴で、干渉(0.1~0.3 んん)によってしっかりとフィットし、相対的な回転を防止します。
保持システム:
ボルトフランジ: 上部にボルト穴が付いた放射状フランジがあり、マントルを可動コーンに固定して、回転中の軸方向の変位を防止します。
ロックナットインターフェース: 上部のねじ山部分がロックナットとかみ合い、可動コーンにマントルを圧縮して安定性を高めます。
キーの位置特定: 可動コーンのスロットと位置が合う内面の突起または溝により、正確な半径方向の位置決めが保証されます。
補強リブ: 上部フランジ付近の内部ラジアルリブ(厚さ10~20 んん)によりマントルが強化され、高い軸方向荷重下での変形が低減されます。
上端と下端: 面取りまたは丸みを帯びたエッジにより、応力の集中を最小限に抑え、材料の蓄積や詰まりを防止します。
材料の選択:
高クロム鋳鉄(Cr20Mo3)は、優れた耐摩耗性を発揮する硬質炭化クロム(M7C3)相を有するため、好まれます。硬度と靭性のバランスをとるため、化学組成はC 2.5~3.5%、Cr 20~26%、モ 0.5~1.0%に制御されます。
パターンメイキング:
マントルの外形、内径、フランジ、リブを再現した実物大の型(フォーム、木材、または3Dプリント樹脂)を作成します。収縮率(1.5~2.5%)を考慮し、厚肉部では冷却収縮を考慮してより大きな収縮率を考慮します。
成形:
模型の周囲に樹脂結合砂型を成形し、砂中子を用いて中空の内部空洞を形成します。鋳型キャビティは耐火性塗膜(アルミナシリカ)でコーティングされ、表面仕上げを向上させ、鋳物への砂の混入を防ぎます。
溶かして注ぐ:
鋳鉄は、収縮欠陥を回避するために炭素当量(CE ≤ 4.2%)を厳密に管理しながら、誘導炉で 1450 ~ 1500°C で溶解されます。
注湯は取鍋を使用して1380~1420℃で行われ、一定の流量で乱流なく鋳型のキャビティを満たし、緻密な構造を確保します。
熱処理:
溶液アニーリング:950~1050℃で2~4時間加熱して炭化物を溶解し、その後空冷して組織を均質化します。
オーステンパリング: 油中で250~350℃に焼入れし、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、衝撃靭性を維持しながら硬度HRC60~65を実現します。
荒加工:
鋳造されたマントルはCNC垂直旋盤に取り付けられ、内面円錐面、上フランジ、ボルト穴の位置を1~2mmの仕上げ代を残して加工します。主要寸法(内径テーパー角、フランジ厚)は±0.1mmの精度で管理されています。
内面精密加工:
内径の円錐穴は仕上げ旋削と研磨により表面粗さRa0.8μmを実現し、可動コーンとの確実な干渉嵌合を確保しています。テーパー角は可動コーンの角度(公差±0.05°)に合わせて設計されているため、不均一な荷重がかからないようになっています。
取り付け特徴加工:
上部フランジのボルト穴は、マントルの軸に対する位置精度 (±0.2 んん) を備え、クラス 6H の許容差に合わせてドリルで穴あけおよびタップ加工され、均一な締め付け力を保証します。
位置決めキー溝(該当する場合)は、可動コーンのキーと揃うように深さと幅の許容差(±0.05 んん)で内面にフライス加工されます。
外側プロファイル仕上げ:
外側の摩耗面は鋳造欠陥がないか検査した後、軽く研磨して表面の凹凸を除去し、設計通りの摩耗プロファイルを維持します。ボウルライナーとの最適な破砕隙間を維持するため、余分な材料は削り取らないようにしています。
表面処理:
内面(可動コーンと嵌合する面)には、熱収縮による取り付けを容易にするために、固着防止剤(二硫化モリブデン)が塗布されています。
外面にはショットピーニングを施して圧縮応力を誘発し、疲労耐性を高めて亀裂の伝播を減らすことができます。
材料試験:
化学組成分析(発光分光法による)により、合金が仕様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%)。
金属組織分析により、マルテンサイトマトリックス内の硬質炭化物(体積率 ≥ 30%)の分布を確認し、耐摩耗性を確保します。
機械的特性試験:
硬度試験(ロックウェルC)により、外面の硬度がHRC 60~65であることを確認します。また、中心部の硬度をチェックして、均一な熱処理(靭性の場合はHRC 55以下)を確認します。
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、内側のテーパ角度、複数の高さでの外径、フランジの平坦度などの主要な寸法を、許容誤差 ±0.1 んん で検査します。
レーザー スキャナーは、外側の摩耗プロファイルが キャド モデルと一致していることを確認し、ボウル ライナーとの適切な位置合わせを確保して、設計された破砕ギャップを維持します。
非破壊検査(非破壊検査):
超音波検査(ユタ州)では、マントル本体の内部欠陥(収縮孔、亀裂など)を検出し、直径3 mmを超える欠陥は不合格となります。
磁性粒子試験(MPT)では、フランジ、ボルト穴、エッジの表面亀裂が検査され、0.2 mm未満の線状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。高クロムマントルでは、≤0.5 g/1000 サイクルが必要です。
現場試験では、マントル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て、均一な摩耗と早期故障がないことを確認します。