Backenbrecher-Zahnplatte

Materialzerkleinerung: Direkter Kontakt und Komprimierung von Rohstoffen (Erz, Gestein, Zuschlagstoffe) zwischen den festen und beweglichen Zahnplatten, wobei Scher- und Biegekräfte angewendet werden, um die Materialgröße von einigen zehn Zentimetern auf einige Millimeter zu reduzieren.

Verschleißfestigkeit: Hält starkem Abrieb und Stößen durch harte Materialien stand und gewährleistet so eine lange Lebensdauer unter harten Arbeitsbedingungen (z. B. im Bergbau, Steinbruch).

Materialberatung: Die gezahnte Oberfläche leitet das Material in die Brechkammer, verhindert ein Verrutschen und sorgt für eine effiziente Zerkleinerung. Die Zahnform (z. B. Schärfe, Abstand) beeinflusst auch die Partikelgrößenverteilung des Produkts.

Schutz der Kieferkörper: Fungiert als austauschbare Verschleißschicht, schützt die festen und beweglichen Backenstrukturen vor direktem Verschleiß und reduziert so die Wartungskosten für den Hauptrahmen.

Plattenkörper: Eine dicke (50–200 mm), rechteckige oder gebogene Platte aus hochchromhaltigem Gusseisen (Cr15–20), Manganstahl (ZGMn13) oder legiertem Gusseisen (HT350). Ihre Länge reicht von 500 mm bis 2000 mm und entspricht der Größe des Backenbrechers (z. B. 600 × 900, 1200 × 1500).

Arbeitsfläche (Zähne): Eine Reihe gleichmäßig verteilter Vorsprünge (Zähne) und Rillen auf der Brechfläche. Wichtige Parameter sind:

Zahnhöhe: 20–50 mm, mit größeren Zähnen zum groben Zerkleinern und kleineren Zähnen zum feinen Zerkleinern.

Zahnabstand: 30–80 mm, um Materialbrücken zu vermeiden und eine gleichmäßige Zerkleinerung zu gewährleisten.

Zahnprofil: Dreieckig, trapezförmig oder gebogen, mit abgerundeten Spitzen, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren und vorzeitiges Absplittern zu vermeiden.

Rückseite: Eine flache oder leicht gewölbte Oberfläche mit Befestigungselementen (z. B. T-Nuten, Bolzenlöchern) zur Befestigung am Backenkörper. Sie ist oft mit Rippen verstärkt, um Biegeverformungen zu verhindern.

Montagefunktionen:

T-Nuten: Längsschlitze auf der Rückseite für Schrauben oder Klammern zur Befestigung der Platte am Kiefer, was einen schnellen Austausch ermöglicht.

Schraubenlöcher: Kreisförmige Löcher (φ20–50 mm) für hochfeste Schrauben (Klasse 8.8+), verteilt entlang der Kanten oder der Mittellinie.

Positionierstifte: Vorsprünge oder Löcher, die die Zahnplatte mit dem Kieferkörper ausrichten und so eine präzise Positionierung gewährleisten.

Verstärkungsrippen: Quer- oder Längsrippen auf der Rückseite (Höhe 30–80 mm) zur Erhöhung der Steifigkeit und zur Verhinderung von Verformungen bei Druckbelastungen.

Materialauswahl: Cr15–20 bietet aufgrund von Chromkarbidausscheidungen eine hervorragende Verschleißfestigkeit (Härte HRC 55–65). Chemische Zusammensetzung: C 2,8–3,5 %, Cr 15–20 %, Si 0,5–1,2 %, Mn 0,5–1,0 %, mit Spurenelementen (Mo, Ni) zur Verbesserung der Zähigkeit.

Musterherstellung: Es wird ein vollständiges Schaum- oder Holzmuster erstellt, einschließlich Zähnen, Rippen und Befestigungselementen. Schrumpfungszugaben (1,5–2,0 %) werden hinzugefügt, um die Abkühlungskontraktion zu berücksichtigen.

Formen: Es werden harzgebundene Sandformen mit Kernen für Bolzenlöcher und T-Nuten hergestellt. Der Formhohlraum wird mit einer feuerfesten Schlichte auf Zirkoniumbasis beschichtet, um Sandeinschlüsse zu verhindern und die Oberflächengüte zu verbessern.

Schmelzen und Gießen:

Geschmolzenes Eisen wird in einem Induktionsofen bei 1450–1500 °C geschmolzen, wobei Chrom und Legierungen hinzugefügt werden, um die Zielzusammensetzung zu erreichen.

Das Gießen erfolgt bei 1400–1450 °C mit einer kontrollierten Fließgeschwindigkeit, um dünne Abschnitte (z. B. Zahnspitzen) ohne Kaltverguss zu füllen.

Wärmebehandlung:

Lösungsglühen: Gussteile werden 2–4 Stunden lang auf 950–1000 °C erhitzt und dann luftgekühlt, um Karbide aufzulösen und die Sprödigkeit zu verringern.

Altern: 4–6 Stunden lang auf 250–300 °C erhitzen, um feine Karbide auszufällen und die Härte zu erhöhen.

Materialauswahl: ZGMn13 bietet überlegene Zähigkeit (Aufprallenergie ≥200 J) und Kaltverfestigung beim Aufprall und eignet sich zum Zerkleinern großer, harter Steine.

Gießverfahren: Ähnlich wie hochchromhaltiges Eisen, jedoch mit höherer Gießtemperatur (1500–1550 °C), um die Fließfähigkeit zu gewährleisten.

Wärmebehandlung: Wasserabschrecken von 1050–1100 °C zur Bildung einer austenitischen Mikrostruktur, die während des Gebrauchs kaltverfestigt wird (die Oberflächenhärte steigt nach dem Verschleiß von HB 200 auf HB 500+).

Die Gussplatte wird auf einer CNC-Fräsmaschine montiert, um die Rückseite und die Kanten zu bearbeiten und 3–5 mm überschüssiges Material zu entfernen. Dadurch wird eine Ebenheit (≤1 mm/m) für eine ordnungsgemäße Montage gewährleistet.

T-Nuten/Schraubenlöcher: Durch CNC-Fräsen oder -Bohren bearbeitet, mit auf ±0,5 mm genau kontrollierten T-Nut-Abmessungen (Breite, Tiefe) und Gewindebohrungen mit Gewinde der Klasse 6H.

Lokalisierungsoberflächen: Die Rückseite ist flach geschliffen (≤0,5 mm/m), um einen engen Kontakt mit dem Backenkörper zu gewährleisten und so die Vibrationen beim Zerkleinern zu reduzieren.

Bei Platten mit hohem Chromgehalt können die Zahnspitzen poliert werden, um Gussgrate zu entfernen und so ein vorzeitiges Absplittern zu verhindern.

Bei Manganstahlplatten ist keine zusätzliche Behandlung erforderlich, da während des Betriebs eine Kaltverfestigung erfolgt.

Durch Laserätzen oder -prägen werden Teilenummern, Materialqualitäten und Herstellungsdaten zur Rückverfolgbarkeit hinzugefügt.

Bei einer abschließenden Sichtprüfung wird die Zahnoberfläche auf Gussfehler (z. B. Risse, Porosität) geprüft.

Materialprüfung:

Durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung (Spektrometrie) wird die Einhaltung der Standards Cr15–20 oder ZGMn13 überprüft.

Härteprüfungen (Rockwell/Brinell) bestätigen die Oberflächenhärte: Cr15–20 (HRC 55–65); ZGMn13 (HB 200–250 vor der Kaltverfestigung).

Maßgenauigkeitsprüfungen:

Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) prüft Zahnhöhe, Zahnabstand und Plattenabmessungen und stellt die Toleranzen sicher (±1 mm für Länge/Breite, ±0,5 mm für Zahnhöhe).

Mit einem Richtscheit und einer Fühlerlehre wird die Ebenheit der Oberfläche überprüft. Um eine ungleichmäßige Belastung zu vermeiden, ist eine Abweichung von ≤0,5 mm/m erforderlich.

Strukturelle Integritätsprüfung:

Ultraschallprüfung (UT): Erkennt innere Defekte (z. B. Schrumpfporen) im Plattenkörper, wobei Defekte >φ5 mm abgelehnt werden.

Magnetpulverprüfung (MPT): Prüft auf Oberflächenrisse in Zahnwurzeln und Rippen, wobei lineare Defekte von >1 mm zur Ablehnung führen.

Leistungstests:

Abriebtest: Der ASTM G65-Test mit trockenen Sand-/Gummirädern misst die Verschleißfestigkeit, wobei Cr15–20 einen Gewichtsverlust von ≤0,8 g/1000 Zyklen aufweist.

Schlagprüfung: Charpy-V-Kerbschlagbiegeversuch stellt Zähigkeit sicher: Cr15–20 (≥15 J/cm² bei 20 °C); ZGMn13 (≥200 J/cm²).

Feldvalidierung:

Prototypplatten werden in einem Backenbrecher getestet und ihre Lebensdauer (typischerweise 500–2000 Stunden, abhängig von der Materialhärte) überwacht. Übermäßiger Verschleiß oder Absplitterungen weisen auf Konstruktions- oder Materialanpassungen hin.