Die Rückwand, ein wichtiges tragendes Bauteil in Backenbrechern, trägt den Kniehebelplattensitz und hält über die Kniehebelplatte den Aufprallkräften der Schwingbacke stand. Sie besteht aus ZG35SiMn/Q355D und besteht aus einer Hauptwandplatte, Kniehebelsitzbefestigungen (Aussparung/Vorsprung mit Bolzenanordnung), Verstärkungsrippen und Hilfsstrukturen (Kontrolllöcher, Hebeösen).
Die Herstellung erfolgt durch Stahlguss (Gießen bei 1500–1540 °C) mit Normalisieren und Anlassen, gefolgt von Präzisionsbearbeitung (Ebenheit des Kniehebelsitzes ≤ 0,08 mm/m) und Oberflächenbeschichtung. Die Qualitätskontrolle umfasst MT/UT auf Defekte, mechanische Prüfungen (Zugfestigkeit ≥ 550 MPa) und statische Belastungstests (1,5-fache Nennlast, Verformung ≤ 0,1 mm/m).
Mit einer Lebensdauer von 4–6 Jahren gewährleistet es durch robustes Design und strenge Prozesskontrolle eine stabile Kraftübertragung und Brechersteifigkeit.
Detaillierte Einführung in die Rückwandkomponente von Backenbrechern
Die Rückwand ist ein wichtiges tragendes Bauteil an der Rückseite des Backenbrecherrahmens und bildet zusammen mit der Vorderwand und den Seitenwänden die geschlossene Rahmenstruktur. Zu ihren Hauptfunktionen gehören die Unterstützung des Kniehebelplattensitzes, die Aufnahme von Rückstoßkräften, die von der Schwingbacke über die Kniehebelplatte übertragen werden, und die Definition der hinteren Begrenzung der Brechkammer, um Materialaustritt von hinten zu verhindern. Die strukturelle Festigkeit und Stabilität der Rückwand wirken sich direkt auf die Kraftübertragungseffizienz und die Gesamtsteifigkeit des Brechers aus und sind daher für einen langfristig stabilen Betrieb unerlässlich.
I. Aufbau und Struktur der Rückwand
Die Rückwand ist auf den Rahmentyp (integral oder geteilt) und die Belastungseigenschaften abgestimmt und wird je nach Brecherspezifikation in gerade Platten (klein/mittelgroß) und bogenverstärkte (groß) Ausführungen unterteilt. Die Hauptkomponenten und Strukturmerkmale sind wie folgt:
Hauptwandplatte Der tragende Kernteil ist als vertikale oder leicht geneigte Platte geformt (große Modelle neigen sich zur Optimierung des Kraftflusses um 3–5° nach hinten). Die Dicke reicht von 40 mm (klein) bis 120 mm (groß). Er besteht aus hochfestem Stahlguss (ZG35SiMn) oder niedriglegiertem Baustahl (Q355D) mit einer Oberflächenhärte von ≥220 HBW, um zyklischen Stoßbelastungen durch die Kniehebelplatte standzuhalten. Der obere Teil ist mit der oberen Rahmenplatte verbunden, der untere Teil ist mit der Grundplatte verschweißt oder verschraubt, wodurch ein vollständiger Kraftübertragungspfad entsteht.
Montagestruktur für Kippplattensitze
Aussparung/Nabe: In der Mitte der Hauptwandplatte (ausgerichtet auf den Kniehebelsitz der Schwenkbacke) ist eine Aussparung (10–30 mm tief) oder ein Vorsprung (5–15 mm hoch) vorgesehen, der zum Kniehebelplattensitz passt. Die Rechtwinkligkeit zwischen der Mitte der Aussparung/des Vorsprungs und der Montagefläche der festen Backe der Vorderwand muss ≤0,1 mm/100 mm betragen, um sicherzustellen, dass die Kraftrichtung der Kniehebelplatte mit der Brechkraftachse übereinstimmt.
Bolzenlochanordnung: Um die Aussparung/Nabe herum sind 4–8 umfangsmäßig verteilte Schraubenlöcher (M24–M48) mit einer Positionstoleranz von ±0,3 mm eingearbeitet. Hochfeste Schrauben (Güteklasse 10.9) sichern den Sitz der Kniehebelplatte, um ein Verschieben bei Stoßbelastungen zu verhindern.
Verstärkungsrippen
Querrippen: Auf der Außenseite (nicht der Brechkammerseite) der Hauptwandplatte sind im Abstand von 300–500 mm T- oder I-förmige Querrippen aufgeschweißt oder angegossen. Ihre Höhe beträgt das 2–3-fache der Wandstärke, um die Scherfestigkeit zu erhöhen.
Umfangsverstärkungsrahmen: Ein rechteckiger Verstärkungsrahmen (15–30 mm dick) ist an den Kanten angeschweißt und verbindet die Hauptwandplatte mit der oberen Platte, der Bodenplatte und den Seitenwänden. Dadurch wird die Spannungskonzentration verteilt und Kantenrissen vorgebeugt.
Hilfsstrukturen
Inspektionsöffnung: In der Mitte der großen Rückwände befindet sich eine runde oder rechteckige Inspektionsöffnung (150–300 mm Durchmesser/Kantenlänge) mit abnehmbarer Abdeckung zur Überprüfung des Verschleißes der Kniehebelplatte und des Zustands im Kammerinneren. Die Öffnungskanten sind abgerundet (R≥10 mm), um Spannungskonzentrationen zu vermeiden.
Hebeösen: Zur Handhabung und Montage sind an der Oberseite oder an den Seiten Hebeösen (20–40 mm dick) mit Löchern von 30–80 mm Durchmesser angeschweißt. Die Schweißnähte zwischen den Ösen und der Wandplatte werden einer zerstörungsfreien Prüfung unterzogen.
II. Gussprozess der Rückwand (Beispiel Stahlguss)
Sandform- und Modellvorbereitung
Es werden selbsthärtende Formen aus Harzsand verwendet. Schaum-Lost-Foam-Modelle (klein/mittel) oder Holzmodelle (groß) werden aus 3D-Modellen mit einer Schrumpfungstoleranz von 2,5–3 % hergestellt (lineare Schrumpfung bei Stahlguss: 2,2–2,8 %).
Für kritische Bereiche (Kipphebelsitzaussparung, Bolzenlochränder) werden hochpräzise Sandkerne verwendet. Die Kernoberflächen werden mit Keramikfarbe (1–1,5 mm dick) beschichtet und 3 Stunden bei 150 °C gebrannt, um eine hochfeste Schicht zu bilden, die Maßgenauigkeit gewährleistet.
Schmelzen und Gießen
Hochwertiger Stahlschrott und Legierungen werden in einem Mittelfrequenz-Induktionsofen auf 1540–1580 °C geschmolzen. Die Zusammensetzung wird angepasst (ZG35SiMn: C 0,32–0,40 %, Si 1,1–1,4 %, Mn 1,1–1,4 %) und in einem LF-Ofen raffiniert, um Gase und Einschlüsse zu entfernen und eine Reinheit von ≥99,95 % zu erreichen.
Es wird ein Stufenangusssystem verwendet, bei dem gleichzeitig von beiden Unterseiten gegossen wird. Die Gießtemperatur beträgt 1500–1540 °C und die Gießzeit 10–30 Minuten (je nach Gewicht: 800–8000 kg), um eine gleichmäßige Füllung zu gewährleisten und Schlackeneinschlüsse zu vermeiden.
Ausschütteln und Wärmebehandlung
Die Gussteile werden nach dem Abkühlen auf unter 200 °C ausgeschlagen. Die Steigleitungen werden mechanisch geschnitten und bündig geschliffen, wobei Grat und Sandanhaftungen entfernt werden.
Normalglühen + Anlassen: 2–3 Stunden auf 880–920 °C erhitzt, luftgekühlt, dann 4–5 Stunden bei 550–600 °C angelassen und luftgekühlt. Dadurch wird die Struktur (Perlit + Ferrit) auf 220–260 HBW mit einer Schlagzähigkeit von ≥30 J/cm² homogenisiert.
III. Bearbeitungsprozess der Rückwand
Schruppbearbeitung
Die Außenfläche und die umlaufenden Anschlussflächen werden mit der Innenseite (zum Brechraum) auf einer Portalfräse mit 3–5 mm Feinzugabe vorgefräst. Die Ebenheit der Außenfläche beträgt ≤ 1 mm/m, die Rechtwinkligkeit zur Grundplatte ≤ 0,5 mm/100 mm.
Die Aussparung des Kniehebelsitzes wird auf einer Vertikalfräse 2–3 mm tiefer als vorgesehen vorgefräst, mit einer Mittenabweichung von der Mittellinie der Wandplatte von ≤1 mm.
Vorschlichten und Spannungsabbau
Die Oberflächen werden vorgefertigt (1–2 mm Aufmaß) und die Bolzenlöcher gebohrt (1–2 mm Übermaß). Durch thermische Alterung (250–300 °C für 6 Stunden) werden die Bearbeitungsspannungen abgebaut.
Fertigbearbeitung
Montagefläche des Kniehebelsitzes: CNC-gebohrt und gefräst auf eine Ebenheit von ≤0,08 mm/m, Ra≤3,2 μm und eine Parallelität zur festen Backenfläche der Vorderwand von ≤0,15 mm/m.
Schraubenlöcher und Gewinde: Präzisionsgebohrt auf einer Koordinatenbohrmaschine und mit Gewinden mit einer Genauigkeit von 6H versehen. Positionstoleranz zwischen Schraubenlöchern und Aussparungsmitte ≤0,2 mm.
Inspektions- und Hebelöcher: Inspektionslöcher werden plasmageschnitten und gebohrt (Toleranz H12) mit abgerundeten Kanten (R5–R10). Hebelöcher werden mit Gewinde (groß) oder verstärkten Hülsen (klein/mittel) auf Toleranz H11 gebohrt.
Oberflächenbehandlung und Montage
Unbearbeitete Oberflächen werden sandgestrahlt (Sa2,5) und mit Epoxidgrundierung (60–80 μm) und Polyurethan-Decklack (40–60 μm) beschichtet. Bearbeitete Oberflächen erhalten Rostschutzöl (groß) oder Verzinkung (klein/mittel).
Probemontage mit dem Rahmen: Überprüft die Passung mit den Seitenwänden (Spalt ≤0,3 mm) und markiert die Positionen der Schraubenlöcher, um die Rahmenfestigkeit sicherzustellen.
IV. Qualitätskontrolle der Rückwand
Gussqualität
Sichtprüfung: Keine Risse, Schrumpfungen oder Fehlläufe. 100 % Magnetpulverprüfung (MT) an den Kniehebelsitzbereichen stellt sicher, dass keine Oberflächen-/Untergrundrisse (Länge ≤ 0,3 mm) vorhanden sind.
Innere Qualität: Die Ultraschallprüfung (UT) für große Rückwände (>3000 kg) deckt die gesamte Dicke ab, ohne ≥φ4 mm große Defekte in ≥95 % der Fläche.
Maßgenauigkeit
Koordinatenmessgeräte prüfen Ebenheit, Lagetoleranz und Rechtwinkligkeit der Kniehebelauflagefläche (±0,1 mm Toleranz).
Lasertracker prüfen die Geradheit (≤0,5 mm/m) und Rechtwinkligkeit (≤0,1 mm/100 mm), um Fehler bei der Kraftübertragung zu vermeiden.
Mechanische Eigenschaften
Zugversuch: Die Proben weisen eine Zugfestigkeit von ≥ 550 MPa, eine Streckgrenze von ≥ 300 MPa und eine Dehnung von ≥ 18 % auf.
Schlagprüfung: -20 °C Schlagenergie ≥27 J (ZG35SiMn) für Kältebeständigkeit.
Montage- und Belastungstests
Probemontage mit Kniehebelsitz: Passungsprüfung (0,05 mm Fühlerlehreneinführung ≤10 mm). Nach dem Anziehen der Schraube Ebenheitsänderung ≤0,05 mm.
Statischer Belastungstest: 1,5-fache Nennlast, 1 Stunde lang angewendet, zeigt eine Verformung ≤0,1 mm/m ohne bleibende Verformung; Verlust des Schraubendrehmoments ≤3 %.
Mit einer Lebensdauer von 4–6 Jahren (je nach Materialhärte und Wartung) gewährleistet die Rückwand durch strenge Fertigungskontrollen eine stabile Leistung. Regelmäßige Kontrollen der Schraubenfestigkeit und des Verschleißes der Kniehebelsitzoberfläche (Reparatur bei >1 mm) gewährleisten die Integrität der Kraftübertragung
