Les concasseurs à mâchoires sont des équipements fondamentaux dans les secteurs des mines, des carrières, du recyclage et de la construction. Au cœur de ces machines puissantes se trouve un composant essentiel : la plaque à mâchoires. Ces plaques d'acier résistantes à l'usure sont responsables de l'action de concassage réelle qui transforme de gros morceaux de matériau ingérables en particules plus petites et utilisables. Comprendre les plaques à mâchoires (leurs fonctions, leurs matériaux et leur entretien approprié) est essentiel pour optimiser les performances du concasseur et réduire les coûts d'exploitation.
Que sont les plaques à mâchoires du concasseur ?
Les plaques à mâchoires sont des composants en acier remplaçables et résistants à l'usure qui constituent les principales surfaces de concassage d'un concasseur à mâchoires. Une plaque reste stationnaire (plaque à mâchoire fixe), tandis que l'autre se déplace d'avant en arrière (plaque à mâchoire mobile). Ensemble, ces deux plaques travaillent en harmonie pour comprimer et fracturer les matières premières telles que les roches, le minerai, le béton et les granulats.
La principale caractéristique des plaques à mâchoires est leur caractère remplaçable. Plutôt que d'endommager le châssis principal du concasseur pendant le processus de concassage intense, les plaques à mâchoires absorbent toute l'usure et les chocs, agissant comme des composants sacrificiels qui protègent l'intégrité structurelle de la machine. Lorsqu'elles s'usent, elles sont retirées et remplacées par des plaques neuves, une solution bien plus rentable que la réparation d'un châssis de concasseur endommagé.
Fonctions principales des plaques à mâchoires
Compression et concassage des matériaux
La fonction principale des plaques à mâchoires est de comprimer et de fracturer les matières premières. La plaque à mâchoire mobile exerce une force énorme lorsqu'elle se déplace vers la plaque fixe, serrant le matériau entre elles. Cette action de compression décompose les grosses roches en morceaux de plus en plus petits. Le mouvement cyclique continu (compression suivie de décharge) permet au concasseur de traiter efficacement de grands volumes de matériaux.
Contrôle de la taille des particules
La conception de la plaque à mâchoires influence directement la taille des particules en sortie. Des caractéristiques telles que le profil des dents, la texture de la surface et les réglages de l'espace entre les deux plaques déterminent si le concasseur produit un matériau grossier, moyen ou fin. Les plaques à mâchoires dentées ou ondulées offrent une meilleure adhérence sur les matériaux plus durs et sont idéales pour les applications de recyclage, tandis que les plaques lisses fonctionnent bien pour les pierres plus tendres.
Protection contre l'usure
Les plaques à mâchoires agissent comme une barrière protectrice pour les principaux composants structurels du concasseur. En absorbant tous les impacts directs et l'abrasion du processus de concassage, ils protègent le cadre, l'arbre excentrique, le pitman et d'autres pièces critiques contre les dommages. Ce rôle de protection prolonge la durée de vie globale de l'ensemble du concasseur et réduit les temps d'arrêt coûteux pour les réparations majeures.
Comment fonctionnent les plaques à mâchoires dans le cycle de concassage
Le processus de concassage comporte trois étapes distinctes, chacune jouant un rôle crucial dans les performances de la plaque à mâchoires :
Étape d'alimentation : le matériau entre dans la chambre de concassage par le haut, tombant entre les deux plaques à mâchoires.
Étape de compression : la plaque à mâchoire mobile est entraînée vers la plaque fixe par l'arbre excentrique et le mécanisme Pitman. À mesure que les plaques se rapprochent, elles compriment le matériau avec une force énorme, provoquant une fracture le long des points faibles naturels.
Étape de décharge : la plaque à mâchoire mobile se rétracte, créant un espace permettant au matériau broyé de tomber à travers l'ouverture de décharge inférieure. Ceci termine un cycle de concassage et le processus se répète continuellement.
Matériaux des plaques de mâchoire : choisir la bonne solution
La composition matérielle des plaques à mâchoires affecte considérablement leur résistance à l’usure, leur durée de vie et leur adéquation à différentes applications. La sélection du bon matériau est l’une des décisions les plus importantes pour maximiser l’efficacité du concasseur.
Acier à haute teneur en manganèse (Mn13, Mn14, Mn18, Mn22)
L'acier à haute teneur en manganèse est le matériau traditionnel et le plus largement utilisé pour les plaques à mâchoires. Sa popularité vient de ses propriétés d'écrouissage exceptionnelles : sous une charge d'impact, le matériau devient progressivement plus dur à mesure qu'il est utilisé. Cette caractéristique unique signifie que les plaques à mâchoires en acier au manganèse se renforcent continuellement pendant le travail, atteignant des niveaux de dureté de 350 à 450 HB dans les applications de concassage typiques.
Avantages clés :
Excellente résistance aux charges d’impact
Caractéristiques exceptionnelles de ténacité et de durcissement par déformation
Rentable pour la plupart des applications de concassage
Performance supérieure dans des conditions à fort impact
Durcit au travail à mesure qu'il s'use, prolongeant ainsi sa durée de vie utile
Différentes qualités pour différentes applications :
Mn14 : Idéal pour le concassage de pierres tendres
Mn18 : Convient aux matériaux de dureté moyenne
Mn22 : Idéal pour les roches dynamitées difficiles et abrasives
Variantes de chrome (Mn14Cr2, Mn18Cr2, Mn22Cr2) : Résistance à l'usure améliorée pour les matériaux extrêmement abrasifs
Acier de manganèse moyen
Les fabricants ont développé un acier au manganèse moyen en réduisant la teneur en manganèse et en ajoutant d'autres éléments d'alliage pour améliorer la résistance à l'usure. Les données expérimentales montrent que les plaques à mâchoires en acier à teneur moyenne en manganèse ont une durée de vie environ 20 % plus longue que l'acier standard à haute teneur en manganèse, tout en maintenant des coûts similaires.
Fonte à haute teneur en chrome
La fonte à haute teneur en chrome offre une excellente résistance à l’usure, ce qui la rend idéale pour broyer des matériaux hautement abrasifs. Cependant, sa faible ténacité peut conduire à des fissures sous de fortes charges d'impact. De nombreux fabricants utilisent désormais une approche composite, combinant de la fonte à haute teneur en chrome et de l'acier à haute teneur en manganèse pour obtenir à la fois une résistance à l'usure supérieure et une ténacité adéquate.
Plaques à mâchoires d'insertion TIC (carbure de tungstène)
Pour les conditions extrêmes et les applications très abrasives, les inserts TIC offrent une durée de vie 2 à 3 fois plus longue que l'acier au manganèse standard. La plaque à mâchoires comporte une base en acier avec des inserts en carbure de tungstène stratégiquement placés aux points d'usure élevés. Bien qu’ils soient initialement plus chers, leur durée de vie considérablement prolongée les rend économiquement attractifs pour les opérations exigeantes.
Acier faiblement allié à carbone moyen
L'acier moulé faiblement allié à carbone moyen combine une dureté raisonnable avec une ténacité modérée, ce qui le rend adapté à diverses conditions de travail et tailles de concasseurs.
Profils de plaque à mâchoires pour différentes applications
Au-delà de la sélection des matériaux, le profil de surface des plaques à mâchoires est conçu pour des scénarios de concassage spécifiques :
Plaques à mâchoires plates ou lisses
Idéal pour le concassage primaire de roches tendres à moyennement dures. La surface lisse permet une action de broyage constante sans créer de fines. Ces plaques sont souvent utilisées lorsqu'une plage de tailles de sortie spécifique est requise.
Plaques à mâchoires dentées ou ondulées
Présente plusieurs dents ou motifs de vagues qui augmentent l'adhérence sur le matériau. Les plaques dentées sont particulièrement efficaces pour :
Broyer des roches plus dures
Applications de recyclage
Traitement de matériaux ayant tendance à glisser entre des plaques lisses
Applications où l’élimination des fines est cruciale
Plaques de mâchoire robustes
Ces plaques sont plus épaisses et plus résistantes que les plaques standard, conçues pour une durée de vie prolongée dans les applications exigeantes où la dureté ou le volume du matériau est exceptionnellement élevé.
Signes d’usure de la plaque de mâchoire et quand la remplacer
Une inspection régulière évite les pannes soudaines et maintient l’efficacité du concasseur. Surveillez ces signes avant-coureurs :
Zones plates ou creuses : indiquent des modèles d'usure inégaux
Rainures ou fissures profondes : compromettent l'intégrité structurelle et créent des concentrations de contraintes
Accumulation de matériau : suggère que les plaques à mâchoires ne peuvent plus saisir efficacement le matériau.
Rendement réduit : indique souvent que les plaques usées ne permettent plus un broyage efficace
Augmentation du bruit ou des vibrations : peut signaler des dommages aux composants internes dus à des plaques de mâchoire usées.
Remarque critique : n'attendez pas que les plaques de mâchoire soient gravement usées. Un remplacement précoce maintient les performances du concasseur, évite d'endommager d'autres composants et réduit finalement les coûts d'exploitation totaux.
Stratégies de maintenance pour prolonger la durée de vie de la plaque à mâchoires
Fonctionner selon les paramètres de conception
Faire fonctionner le concasseur en dehors de ses spécifications prévues accélère considérablement l’usure :
Un matériau d'alimentation surdimensionné provoque des dommages excessifs par impact
Les réglages du côté fermé (CSS) plus serrés que ceux recommandés augmentent la contrainte du revêtement
Une vitesse/RPM excessive génère de la chaleur et des frictions supplémentaires
Respectez toujours les spécifications du fabricant concernant la taille de l'alimentation, la vitesse et les paramètres du côté fermé.
Assurer une bonne distribution des aliments
Une répartition inégale des matériaux provoque une usure asymétrique : un côté se dégrade beaucoup plus rapidement que l’autre. Cela oblige à des remplacements prématurés et réduit l’efficacité du broyage. Mettre en œuvre:
Conception appropriée de la trémie
Alimentation constante du matériau
Inspection régulière pour les problèmes de distribution
Maintenir une excellente lubrification
Une lubrification adéquate minimise la friction entre les composants, réduit la génération de chaleur et prolonge la durée de vie des pièces. Établir:
Programmes de lubrification réguliers
Utilisez les types de lubrifiants recommandés par le fabricant
Surveiller les niveaux de lubrification en permanence
Mettre en œuvre des protocoles d’inspection réguliers
Créez une liste de contrôle de maintenance qui comprend :
Inspection visuelle pour déceler des fissures ou des traces d'usure inhabituelles
Mesure de l'épaisseur de la plaque de mâchoire pour suivre la progression de l'usure
Vérification du bon serrage des boulons
Évaluation des modèles de distribution du matériel
Choisissez le bon matériau dès le départ
Il est fondamental d'adapter le matériau de la plaque à mâchoires à votre application spécifique :
Acier au manganèse pour un concassage dominé par les chocs
Alliages de chrome pour matériaux abrasifs
Inserts TIC pour conditions extrêmes
Conceptions composites pour une usure et une résistance équilibrées
Analyse coûts-avantages : investir dans des plaques à mâchoires de qualité
Même si les plaques à mâchoires de qualité fabriquées avec des matériaux haut de gamme coûtent plus cher au départ, le coût total de possession favorise généralement les options haut de gamme :
Une durée de vie plus longue réduit la fréquence de remplacement
La réduction des temps d'arrêt permet de maintenir les calendriers de production
Une meilleure efficacité de concassage améliore la qualité de sortie
La protection des composants principaux évite les pannes catastrophiques
Coûts de maintenance réduits grâce à moins de réparations d’urgence
Les entreprises qui investissent dans la sélection et l’entretien appropriés des plaques à mâchoires rapportent systématiquement :
Réduction de 20 à 50 % des coûts des pièces d'usure
Amélioration de la cohérence de la production
Durée de vie prolongée du concasseur
Réduction des temps d'arrêt imprévus
Conclusion
Les plaques à mâchoires du concasseur sont bien plus que de simples pièces d'usure : elles sont fondamentales pour l'efficacité, la productivité et la rentabilité de vos opérations de concassage. En comprenant leurs fonctions, en sélectionnant les matériaux appropriés pour votre application spécifique et en mettant en œuvre des pratiques de maintenance proactives, vous pouvez prolonger considérablement leur durée de vie et optimiser l'ensemble de votre opération.
Le point clé à retenir : la prévention grâce à une sélection et une maintenance appropriées est toujours plus rentable que la gestion des pannes d'urgence. Investissez dans des plaques à mâchoires de qualité adaptées à votre type de matériau, travaillez dans le respect des paramètres de conception, maintenez d'excellentes pratiques de lubrification et d'alimentation et effectuez des inspections régulières. Ces pratiques maximiseront les performances de votre concasseur à mâchoires tout en minimisant les coûts d'exploitation totaux.
Que vous concassiez du granit dans une carrière, traitiez du béton recyclé ou extrayiez du minerai d'une mine, les bonnes plaques à mâchoires, correctement entretenues, offriront des années de performances de concassage fiables et efficaces.
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