Os parafusos dos revestimentos são componentes essenciais para a fixação dos revestimentos de um moinho de bolas. Caso se quebrem, as consequências podem variar desde o afrouxamento e deslocamento dos revestimentos (o que acelera o desgaste tanto dos revestimentos quanto do corpo do moinho) até resultados mais graves, como o desprendimento dos revestimentos, danos à grade de descarga ou ao equipamento de elevação e até mesmo a deformação do corpo do moinho — uma falha grave do equipamento. Portanto, é essencial identificar com precisão as causas da fratura e tomar medidas corretivas imediatas e adequadas.

I. Análise das causas das fraturas

A fratura de parafusos de revestimento raramente é causada por um único fator; geralmente é resultado da combinação de vários efeitos. As principais causas incluem:

1. Estresse e fadiga

• Cargas de impacto alternadas: Durante moinho de bolas Durante a operação, os meios de moagem e o material exercem impacto e compressão periódicos sobre os revestimentos. Os parafusos são submetidos a tensões alternadas de tração, flexão e cisalhamento a longo prazo. Microfissuras se iniciam em pontos de concentração de tensão e se propagam gradualmente, levando, por fim, a fratura por fadiga — a causa mais comum.
• Concentração de tensão: Um raio de transição muito pequeno entre a cabeça e a haste do parafuso, ou arestas vivas na rosca, aumenta o fator de concentração de tensão e torna esses pontos propensos a se tornarem a origem de trincas por fadiga.

2. Força de pré-aperto inadequada

• Aperto prévio excessivo: O aperto excessivo durante a instalação faz com que a tensão de tração inicial se aproxime ou ultrapasse o limite de escoamento. Quando somada às cargas de impacto durante a operação, a tensão excede a resistência máxima e causa fratura.
• Pré-aperto ou afrouxamento insuficiente: Se os parafusos não forem apertados com o torque exigido, ou se as medidas de fixação falharem durante a operação (por exemplo, ausência de arruelas de segurança, porcas soltas), surgem folgas entre o revestimento e o invólucro. O movimento relativo do revestimento submete os parafusos a forças adicionais de flexão e cisalhamento, levando, eventualmente, à fratura por cisalhamento ou flexão.
• Carga desigual entre os parafusos: O aperto não é realizado de maneira simétrica e sequencial, o que faz com que alguns parafusos fiquem sobrecarregados.

3. Fatores relacionados ao revestimento e à estrutura

• Fluxo plástico ou deformação dos revestimentos: Revestimentos feitos de materiais como o aço com alto teor de manganês podem sofrer deformação plástica sob impacto, levando a protuberâncias, deformação por flambagem ou redução da espessura. Isso comprime a cabeça ou a haste do parafuso, impondo grandes forças adicionais de tração e flexão que, eventualmente, arrancam ou cortam o parafuso.
• Furos escareados desgastados ou desalinhados: Com o uso prolongado, os furos escareados nos revestimentos podem se alargar ou ficar desalinhados, resultando em um apoio irregular para a cabeça do parafuso e gerando tensão de flexão adicional no parafuso.
• Espaços obstruídos ou emperrados entre os revestimentos: Esferas de aço, sejam elas de material ou quebradas, ficam presas nas fendas entre os revestimentos. A expansão térmica ou a compactação do material podem fazer com que os revestimentos adjacentes se pressionem uns contra os outros, forçando os parafusos além de seu limite.

4. Defeitos de fabricação e de material

• Qualidade do material abaixo do padrão: Parafusos fabricados com materiais de resistência insuficiente (por exemplo, utilizando aço carbono comum em vez de aço-liga) ou com tratamento térmico inadequado (têmpera e revenimento mal executados) resultam em resistência ou tenacidade inadequadas.
• Defeitos de processamento: Rachaduras de forjamento, dobras, camadas de descarburização excessivas, rebarbas nas roscas ou perfis de rosca incompletos.
• Juntas de vedação envelhecidas: As juntas de borracha resistentes ao calor ou de amianto entre o parafuso e o invólucro podem envelhecer e colapsar, causando o afrouxamento do parafuso ou falha na vedação. A penetração de pó no orifício do parafuso acelera, então, o desgaste.

5. Fatores ambientais e de corrosão

• Corrosão: Em moinhos úmidos ou ao moer materiais corrosivos, a água de resfriamento ou a pasta podem se infiltrar ao longo da folga do parafuso, causando corrosão eletroquímica na rosca. Formam-se cavidades de corrosão que atuam como pontos de início para trincas por fadiga, acelerando a fratura (trincas por corrosão sob tensão).
• Efeitos da alta temperatura: Em instalações de secagem ou quando a ventilação é insuficiente, as altas temperaturas internas fazem com que os materiais dos parafusos sofram fluência e percam resistência. Além disso, a expansão térmica gera tensões adicionais que aumentam o risco de fratura.

II. Métodos de tratamento

O tratamento da fratura de um parafuso do revestimento depende da localização da fratura, do estado da peça quebrada e da situação operacional do moinho. Existem diferentes medidas de reparo de emergência e corretivas disponíveis.

(A) Medidas de manutenção preventiva de rotina (soluções fundamentais)

1. Escolha parafusos de alta qualidade e alta resistência: Usar aço-liga de alta resistência (por exemplo, 42CrMo, 40Cr) com tratamento de têmpera e revenimento, e um grau de resistência não inferior a 8,8 Nota ou 10.9. Controlar rigorosamente a qualidade do usinagem das roscas.
2. Padronizar a instalação e o aperto:
   • Aperte os parafusos em uma padrão cruzado simétrico em 2 a 3 etapas, para garantir um carregamento uniforme.
   • Use um chave dinamométrica aperte até atingir o torque especificado; não aperte demais com base na sensação.
   • Ajuste arruelas de segurança (por exemplo, arruelas de mola, arruelas Belleville) ou usar porcas duplas para evitar que se solte.
3. Aumentar a proteção da vedação: Coloque anéis de vedação de borracha resistente ao calor ou de amianto entre a cabeça do parafuso e o orifício escareado do revestimento, e entre a parede externa do invólucro e a porca, para impedir a entrada de lama ou poeira e a corrosão da rosca.
4. Inspeção regular e reajuste do torque: Após a instalação ou substituição de um novo revestimento, reapertar todos os parafusos no prazo de 24 horas após a operação. Durante as inspeções de rotina, verifique se há porcas soltas e desgaste anormal do orifício escareado. Programe inspeções regulares durante as paradas da operação.
5. Selecione os materiais de revestimento adequados: No primeiro compartimento, sujeito a alto impacto, evite o uso de revestimentos de aço com alto teor de manganês, que são propensos ao fluxo plástico. Em vez disso, utilize aços multialigados de carbono médio, com melhor resistência à deformação, para reduzir as forças de compressão exercidas sobre os parafusos.

(B) Tratamento de emergência para parafusos soltos ou levemente tortos

• Se uma inspeção de rotina revelar que uma porca se soltou, mas o parafuso ainda não se quebrou, imediatamente reapertá-lo com o torque especificado, verifique a junta de vedação e substitua-a, se necessário.
• Se a haste do parafuso estiver levemente dobrada, mas não quebrada, ela deve ser substituído. Não tente endireitá-lo nem reutilizá-lo, pois a deformação já terá causado danos internos.

(C) Métodos de reparo para parafusos quebrados

Dependendo do estado da ponta quebrada que permaneceu no orifício do parafuso da carcaça, os seguintes métodos podem ser utilizados para retirá-la:

Método 1: Soldagem (o mais comum e confiável)

• Aplicável quando a extremidade quebrada se projeta da superfície externa do invólucro ou fica nivelada com a superfície do orifício.
• Procedimento:
  ① Remova o óleo e a poeira ao redor da fratura.
  ② Coloque uma porca (ou arruela) ligeiramente menor do que a extremidade quebrada sobre ela e solde-a firmemente à extremidade quebrada por meio de soldagem a arco elétrico.
  ③ Enquanto ainda estiver quente, use uma chave inglesa para girar a porca devagar e com firmeza na direção oposta, a fim de desaparafusar a peça quebrada.
  ④ Se não der certo, repita a operação com uma porca maior.

Método 2: Perfuração e rosqueamento (usando um extrator de parafusos)

• Aplicável quando a extremidade quebrada está totalmente dentro do invólucro, sem nenhuma parte exposta, mas o orifício roscado ainda está relativamente intacto.
• Procedimento:
  ① Faça um furo piloto com uma broca de centragem no centro da extremidade quebrada.
  ② Faça um furo na peça quebrada com uma broca menor que o diâmetro menor do orifício original.
  ③ Insira um macho de rosca à esquerda (macho reverso) no orifício perfurado. Assim que ele se encaixar, continue girando na direção contrária para retirar o pedaço quebrado.
  ④ Como alternativa, use um “extrator de parafuso quebrado” específico (extrator de espiral reversa).

Método 3: Alargar e refazer a rosca (último recurso)

• Aplicável quando a peça quebrada está enferrujada, soldada de forma permanente ou quando a rosca está gravemente danificada, tornando os métodos acima inviáveis.
• Procedimento:
  ① Use uma broca maior do que o diâmetro do orifício original para perfurar e remover o orifício antigo junto com o pedaço quebrado.
  ② Refazer a rosca com um macho maior (por exemplo, de M30 para M36) e usar um parafuso de alta resistência do novo tamanho.
  ③ Se a espessura da carcaça não permitir o aumento do tamanho, faça o reparo por meio de soldar o orifício para fechá-lo, perfurar novamente e rosquear novamente ao tamanho original.

Método 4: Remova e substitua por um parafuso novo

• Se o pedaço quebrado estiver profundamente encravado e o orifício estiver muito deformado, faça um pequeno orifício de acesso na parte externa da carcaça (após avaliar a integridade estrutural), remova o pedaço quebrado de dentro, limpe o orifício, solde o orifício de acesso para fechá-lo e lixe até ficar liso; em seguida, instale um novo parafuso.

(D) Requisitos de qualidade após o tratamento

• O parafuso de reposição deve ter as mesmas especificações do original (ou as novas especificações após o aumento do diâmetro) e apresentar um grau de resistência não inferior ao do projeto original.
• Antes de instalar o novo parafuso, limpe cuidadosamente o orifício, removendo quaisquer lascas, óleo ou resíduos de argamassa de cimento.
• Após a substituição, verifique novamente e reaplique o torque em todos os parafusos no mesmo anel de revestimento para garantir uma pré-tensão uniforme.
• Após a reinicialização, intensifique as inspeções nessa área durante a operação inicial e volte a apertar as porcas após 24 horas.