Mn14 ou Mn18 : le choix de la plaque de mâchoire qui détermine la durée de vie en cas d'usure sur le granit

Une carrière exploitant du granit avec une plaque de mâchoire standard à 14 % de manganèse – la teneur indiquée par défaut dans la plupart des catalogues – peut passer à côté de plusieurs mois de durée de vie utile, pour la seule raison qu’une fiche technique a été reprise telle quelle d’un contrat portant sur du calcaire. L'acier à 14 % de manganèse s'écrouit sous charge pour atteindre environ 400 Brinell, tandis que l'acier à 18 % de manganèse, sur le même concasseur et concassant le même granit, peut dépasser les 450 à 550 Brinell. Le concasseur n’a pas changé. La roche n’a pas changé. Seul l’alliage a changé, et ce simple changement fait souvent la différence entre un jeu de revêtements qui atteint son tonnage nominal et un autre qui ne l’atteint pas.

Pourquoi le granit impose un choix de matériaux plus restreint que les granulats plus tendres

Le granit présente une dureté comprise entre environ 6 et 7 sur l'échelle de Mohs, ce qui le place à la limite où les guides de sélection des matières premières classent les roches comme suffisamment dures pour nécessiter un concassage par compression plutôt qu'un concassage par impact. Des essais d’abrasion indépendants attribuent au granit un indice d’abrasion proche de 0,55, ce qui correspond à un taux d’usure modéré mais persistant, avec un indice de travail de Bond compris entre 14 et 22 kilowattheures par tonne, bien au-dessus de la fourchette de 6 à 12 kilowattheures typique des roches plus tendres, concassables par marteaux. Au-delà d’une dureté d’environ 7 sur l’échelle de Mohs, les concasseurs à percussion à arbre horizontal s’usent trop rapidement pour rester rentables ; c’est pourquoi les concasseurs à mâchoires suivis de concasseurs à cône, tous deux des machines à compression, constituent la configuration standard d’une ligne de traitement du granit, les concasseurs à percussion à arbre vertical ne conservant qu’un rôle limité dans l’étape tertiaire de mise en forme, où la chambre fait s’entrechoquer la roche contre la roche plutôt que contre du métal.

Les plaques maxillaires : la première ligne de défense

Les plaques de concassage subissent le premier choc, et le plus violent, sur toute ligne de traitement du granit, et le choix de l'alliage a ici une incidence déterminante sur les coûts en aval. Un alliage standard à 14 % de manganèse pièce du concasseur à mâchoires Sa dureté à l'état brut est d'environ 230 Brinell et s'élève à environ 400 Brinell après écrouissage ; il s'agit d'une nuance adaptée aux matériaux de recyclage tendres ou mixtes plutôt qu'au granit. L’acier à 18 % de manganèse, parfois appelé Mn18, est la nuance privilégiée par la plupart des exploitations de roche dure à grande échelle ; il s’écrouit à partir d’un point de départ similaire pour atteindre 450 à 550 Brinell, voire plus, sous la force de compression générée par le granit. Le profil de la plaque est tout aussi important que la nuance d’alliage, car une plaque ondulée ou dentelée concentre les contraintes en chaque point, et une nuance à forte teneur en manganèse peut être plus sujette à l’écaillage à ces endroits sous l’effet de charges de choc qu’une alternative légèrement plus résistante et à plus faible teneur en manganèse. C’est pourquoi le profil et l’alliage sont généralement spécifiés ensemble plutôt que séparément.

Douilles coniques en Mn18Cr2 comme référence pour le granit

Une fois que le granit atteint les étapes secondaires et tertiaires, les manteaux et les concaves des concasseurs à cône prennent le relais ; dans ce domaine, la norme du secteur est l'acier au manganèse Mn18Cr2, qui correspond globalement à ASTM A128 Grade C, dont la dureté passe d'environ 200 Brinell à la sortie de la fonderie à 500-550 Brinell en service. Pour les matériaux d’alimentation exceptionnellement durs, tels que les veines de quartzite traversant un gisement de granit, certaines exploitations optent pour le Mn22Cr2 afin d’obtenir une dureté accrue, bien que le Mn18Cr2 reste le choix le plus polyvalent et généralement le plus fiable pour le granit en particulier. Lorsque le mode d’usure évolue vers des matériaux fins et hautement abrasifs plus en aval du circuit, la fonte blanche à haute teneur en chrome (entre 26 et 28 %) s’avère plus adaptée, car elle ne subit pas de durcissement par déformation mais conserve une dureté de surface élevée et constante tout au long de sa durée de vie, sans dépendre de l’énergie d’impact pour développer cette dureté, contrairement à l’acier au manganèse.

Les concasseurs à percussion et les concasseurs VSI ont toujours leur place

Les concasseurs à percussion à arbre horizontal ont généralement du mal à traiter le granit, usant les barres de frappe plus rapidement que ne le justifie le tonnage traité ; c’est pourquoi la plupart des chaînes de traitement du granit réservent le concassage par percussion à l’étape de concassage à arbre vertical, où une chambre autogène « roche contre roche » protège les pièces d’usure du contact direct avec le métal tout en produisant la forme cubique des particules requise par les spécifications du béton et de l’asphalte. Les barres de frappe utilisées dans ce rôle sont généralement en acier au manganèse lorsque la résistance à la rupture est primordiale, ou en acier allié martensitique lorsque le matériau d’alimentation est contrôlé et modérément abrasif, ce qui permet de sacrifier une partie de la ténacité au profit d’une surface plus dure dont les performances ne dépendent pas de l’écrouissage.

Composant	Alliage type pour le granit	Gamme de dureté	Mode vestimentaire le plus adapté
Plaque de mâchoire	Acier au manganèse Mn18	230 HB à l'état brut, 450 à 550 HB après trempe	Impact et compression primaires
Enveloppe conique et concave	Mn18Cr2, équivalent à la norme ASTM A128, classe C	200 HB à l'état brut, 500 à 550 HB après trempe	Compression secondaire et tertiaire
Revêtement de concasseur pour concassage fin	Fonte blanche à haute teneur en chrome, 26 à 28 % de Cr	Dureté élevée et constante, pas d'écrouissage	Matériau fin et très abrasif
Rotor VSI et pièces d'usure	Acier au manganèse ou alliage d'acier martensitique	Cela dépend du niveau choisi	Forme cubique, choc entre deux roches

Les tolérances de moulage et l'ajustement sont tout aussi importants que l'alliage

La chimie ne reflète qu'une partie de la réalité. Les revêtements moulés au sable sont généralement fabriqués pour Niveaux CT8 à CT10 selon la norme ISO 8062-3, et une pièce moulée dont les dimensions sortent de cette plage de tolérance peut s’ajuster de manière irrégulière contre la tête, la cuvette ou le châssis de mâchoire, créant ainsi une concentration de contraintes qui entraîne une usure prématurée, quelle que soit la qualité du choix de l’alliage. Une pièce d’usure de concasseur présentant une teneur en manganèse adéquate mais une tolérance de moulage inadaptée aura tout de même une durée de vie inférieure à celle prévue ; c’est pourquoi les certificats de dureté ne suffisent pas à eux seuls à garantir de bonnes performances en service sans un contrôle dimensionnel correspondant.

Choix des pièces de concasseur pour une ligne de traitement du granit

• Prévoir la nuance Mn18 plutôt que la nuance par défaut Mn14 pour les plaques de mâchoires dès que la dureté du matériau à traiter atteint celle du granit et du basalte.
• Utiliser par défaut le Mn18Cr2 pour les manteaux coniques et les concaves, et passer au Mn22Cr2 uniquement lorsque la présence de bandes de quartzite est confirmée dans la matière première.
• Réservez la fonte blanche à haute teneur en chrome aux opérations de précision très abrasives situées plus en aval dans le circuit, plutôt qu’à l’étape primaire.
• Vérifiez les rapports d'essais de dureté pour chaque pièce de concasseur à mâchoires reçue, plutôt que de vous fier uniquement à la désignation de l'alliage indiquée sur la facture.
• Vérifiez la tolérance de moulage par rapport à la documentation relative aux classes de la norme ISO 8062, car une chemise mal ajustée s'use de manière inégale, quelle que soit la dureté de l'alliage.

Approvisionnement en pièces de concasseurs adaptées à la concassage du granit

Le choix des pièces de concasseur pour une ligne de traitement du granit consiste à adapter la nuance d’alliage et la qualité de la pièce moulée à un matériau d’alimentation qui relève clairement de la catégorie des roches dures, plutôt que de se rabattre sur une nuance ayant fait ses preuves pour un contrat portant sur des matériaux plus tendres. Yonsmen fabrique par moulage des plaques de mâchoires, des manteaux de cônes, des concaves et des jeux complets de revêtements conformes aux spécifications Mn18, Mn18Cr2 et à haute teneur en chrome décrites ici, avec une documentation sur la composition chimique et la dureté fournie pour chaque lot.

Choisir le concasseur adapté pièce d'usure C'est le fait de choisir le granit avant l'installation, plutôt que de procéder à une mise à niveau en cours de contrat à la suite de défaillances précoces, qui permet à une ligne de concassage au granit de fonctionner à son tonnage nominal. Envoyez-nous vos données de dureté des matières premières ainsi que les caractéristiques actuelles de l'usure, et nous pourrons vous recommander la nuance la mieux adaptée à chaque étape de votre ligne de concassage.