Le broyeur à deux arbres intervient au stade du broyage primaire et de la réduction volumétrique au sein d'une ligne de broyage de métaux ferreux. Deux arbres tournant en sens inverse entraînent des couteaux en alliage disposés en quinconce. L'action combinée de cisaillement, de déchiquetage et d'écrasement réduit les carrosseries automobiles et les ferrailles industrielles en fractions régulières.
La composition des ferrailles mixtes varie fortement, avec une présence fréquente de tôles fortes, de profilés structurels et d'éléments enchevêtrés. Le choix du modèle de broyage primaire repose sur l'épaisseur des pièces et leur rigidité mécanique. Les paquets volumineux de tôles minces ou les caisses automobiles provoquent parfois des blocages instantanés, ce qui impose un broyeur à deux arbres doté d'arêtes de cisaillement agressives. Les blocs massifs et durs doivent être redirigés vers une section de décharge lourde pour éviter l'ébrèchement des couteaux.
Dans une ligne de broyage de métaux ferreux, le broyeur à deux arbres assure la libération primaire des fractions. Les morceaux déchiquetés présentent une granulométrie homogène adaptée aux étapes ultérieures de tri et de purification. Cette préparation réduit la consommation énergétique de fusion de 20% tout en limitant l'usure des équipements situés en aval.
| Type d'équipement | Matières admissibles | Positionnement dans le procédé | Critères de sélection |
|---|---|---|---|
| Broyeur à deux arbres | Carrosseries automobiles, chutes d'acier industrielles, ferrailles DEEE | Broyage primaire et réduction volumétrique brute | Recommandé pour matières volumineuses ou sujettes à l'enchevêtrement, fragmentation basse vitesse et fort couple limitant les bourrages |
| Ligne de broyage de métaux ferreux | Déchets de déconstruction métallique, ferrailles hétérogènes | Broyage complet de l'installation, séparation et valorisation | Recommandé pour extraire simultanément ferreux purs et métaux non ferreux, intégration aval de séparateurs magnétiques et à courants de Foucault |
1. Caractéristiques des ferrailles mixtes et cinématique de fragmentation du broyeur à deux arbres
Les résidus de démontage automobile et les chutes industrielles mélangent tôles fines, renforts à haute limite élastique et garnitures plastiques. Une alimentation directe dans un broyeur secondaire à percussion entraîne l'agglomération des tôles légères, tandis que les corps étrangers durs dégradent prématurément les marteaux.
Le broyeur à deux arbres exploite une architecture à double rotor où les deux arbres tournent à faible vitesse en sens opposé. Les couteaux en alliage en prise directe génèrent des forces de cisaillement et de traction qui ouvrent les éléments métalliques de différentes résistances mécaniques. Cette conception mécanique améliore le rendement de traitement de plus de 40% par rapport aux anciens procédés de broyage.
L'implantation de cette machine en tête d'installation vise d'abord à densifier la matière foisonnante et à ouvrir les volumes fermés. Sous l'action du déchiquetage, les corps creux des paquets métalliques sont aplatis et les impuretés non métalliques emprisonnées se détachent, ce qui garantit une libération nette avant le passage dans le séparateur à courants de Foucault et le séparateur magnétique. Le dimensionnement dépend de la densité des paquets entrants et de la proportion d'inertes. Les paquets très denses requièrent un couple d'entraînement élevé, tandis que les matières éparses légères imposent une densité de prise accrue sur les couteaux.
2. Choix des nuances d'alliage pour les couteaux et profil des dents
Les outils fixés sur les arbres subissent directement les chocs et l'abrasion. La géométrie des couteaux se détermine d'après l'épaisseur de paroi des ferrailles et leur résistance à la déformation. Face aux carrosseries glissantes et aux tôles enroulées, les profils à plusieurs crochets assurent une prise franche. Pour traiter des aciers industriels tenaces, les profils épais à simple ou double griffe offrent la résistance à la flexion nécessaire au niveau de l'emplanture des dents.
Les couteaux en alliage spécifique fonctionnent de concert avec des roulements et des réducteurs pour charges lourdes afin d'absorber les contraintes alternées. La matière subit un cisaillement et une compression continus dans la chambre de coupe. Si le jeu entre les couteaux augmente sous l'effet de l'usure, la tôle fine se replie dans l'interstice sans être sectionnée, entraînant un risque élevé de blocage des arbres principaux.
Les couteaux en alliage anti-usure conservent une arête de coupe vive. Associés à un système de pilotage électrique qui surveille la charge instantanée pour ajuster la cadence de broyage, ils accroissent la capacité de production de 30% tout en réduisant l'usure des surfaces coupantes.
3. Prévention des blocages à basse vitesse et fort couple avec protection intelligente contre les surcharges
Les ferrailles hétérogènes contiennent parfois des arbres pleins massifs ou des pièces en fonte très épaisses impossibles à fragmenter. Sans dispositif d'amortissement dans la chaîne cinématique, les chocs instantanés frappent directement le réducteur et le moteur, causant la rupture d'engrenages ou le grillage des bobinages.
Le groupe d'entraînement doit intégrer une sécurité de surcharge pour traiter les métaux mixtes. Dès qu'un intrus bloque la chambre de coupe, entraînant une hausse brutale de l'intensité du moteur et un dépassement du seuil de couple, l'automate coupe la rotation horaire et lance une inversion de marche. La matière coincée est alors dégagée avant que le cycle de coupe ne reprenne. Le choix du dispositif repose sur la dureté des impuretés et la probabilité d'inbroyables. Plus la charge est hétérogène, plus les exigences sur le couple d'inversion et la rapidité de coupure augmentent.
Si le blocage persiste après plusieurs inversions successives, la machine se met en sécurité avec alarme sonore puis libère l'accès aux trappes de visite pour une extraction manuelle, évitant ainsi de maintenir l'arbre sous contrainte mécanique excessive.
Questions fréquentes
- Quels types de ferrailles mixtes le broyeur à deux arbres prend-il en charge ?
- Cet équipement traite principalement les carcasses automobiles, les chutes de production industrielle et les carcasses d'appareils électroménagers. L'action combinée des couteaux en alliage montés en quinconce fragmente ces matières complexes par cisaillement, déchirement et compression pour fournir un broyé calibré et réduit en volume.
- Comment la chambre de coupe gère-t-elle l'intrusion d'un corps massif impossible à cisailler ?
- L'installation intègre un système d'analyse asservi au couple. Dès qu'un dépassement de consigne est mesuré, les rotors inversent automatiquement leur sens de rotation pour libérer l'obstacle avant de reprendre la coupe normale. Si la résistance persiste après plusieurs tentatives, le broyeur s'arrête net pour préserver le réducteur et les paliers.
- Quels matériels complètent habituellement le broyeur à deux arbres dans une ligne de broyage de métaux ferreux ?
- Après le broyage primaire dans le broyeur à deux arbres, les fractions transitent vers une étape de granulation secondaire ou de tri mécanique. L'installation comprend généralement un séparateur magnétique pour capter les fractions ferreuses, ainsi qu'un séparateur à courants de Foucault à champ magnétique alternatif rapide pour éjecter les métaux non ferreux, permettant d'atteindre une pureté de récupération supérieure à 98%.