Installé en tête de la ligne de broyage de métaux ferreux pour le cisaillage primaire, le broyeur à deux arbres entraîne des outils en alliage imbriqués via deux arbres tournant à basse vitesse en sens opposé. L'action combinée de cisaillement et d'écrasement aplatit et découpe les carrosseries automobiles ainsi que les chutes d'acier industriel volumineuses avant leur transfert vers le broyeur à marteaux pour métaux en aval.
L'introduction directe de ferrailles mélangées volumineuses ou à haute résistance à la traction dans un broyeur à un arbre provoque des patinages ou des blocages par les matières dures. Le système à deux arbres utilise la contre-rotation de ses outils pour mordre activement dans la matière, produisant des bandes découpées pour le préconditionnement grossier.
La sélection de la machine impose d'ajuster le couple du rotor et le profil des dents selon la rigidité structurelle des ferrailles brutes. Il faut également faire correspondre la granulométrie issue du prébroyage avec les dimensions d'admission de l'équipement de broyage secondaire pour supprimer les risques de voûtage au point de chute.
| Type d'équipement | Poste du procédé | Caractéristiques mécaniques principales | Critères de dimensionnement |
|---|---|---|---|
| Broyeur à deux arbres | Ligne de broyage de métaux ferreux, broyage primaire grossier | Cisaillage par deux rotors à outils en alliage à contre-rotation, reprise d'effort par réducteur lourd et paliers industriels | Détricotage et réduction de volume de carrosseries et ferrailles industrielles, couple calculé selon l'épaisseur maximale de coupe |
| Broyeur à marteaux pour métaux | Ligne de broyage de métaux ferreux, broyage secondaire fin | Rotor haute vitesse équipé d'organes d'impact anti-usure, densification et bouletage par chocs mécaniques | Affinage et mise au gabarit des bandes issues du broyage primaire, sélection d'après la densité apparente visée et la pureté de tri |
1. Conditions de cisaillage primaire des ferrailles mixtes et principe cinématique du broyeur à deux arbres
Les ferrailles métalliques mixtes contiennent souvent des profilés tubulaires épais, des jantes et des pièces élastiques. Un broyage purement par impact génère des projections violentes et risque de caler net le rotor. Le broyeur à deux arbres exploite deux arbres à couteaux tournant à vitesse différentielle inverse, cisaillant le métal par le mouvement relatif des arêtes tranchantes.
Le choix d'intégrer un broyeur à deux arbres dépend de la ductilité et du volume apparent des intrants. Les matières légères et volumineuses comme les caisses automobiles présentent de grandes cavités. Les deux rotors les agrippent, écrasent la structure creuse et les couteaux en alliage spécifique sectionnent les montants de châssis afin de réduire immédiatement l'encombrement.
Le réducteur et les paliers pour charges lourdes encaissent directement les chocs radiaux cycliques générés par le cisaillage des pièces dures. Un profil de lame optimisé diminue la résistance à la pénétration, stabilise la transmission sous forte charge et homogénéise l'usure des tranchants.
2. Sélection du groupe d'entraînement basse vitesse à fort couple et dimensionnement des arbres porte-couteaux
Le tronçonnage des métaux à parois épaisses exige un couple instantané très élevé. Lors du calcul de la chaîne cinématique, la réserve de couple du réducteur se dimensionne d'après l'épaisseur de coupe maximale admissible, et non sur la charge moyenne des ferrailles légères. Cette alliance d'un couple élevé et d'une vitesse lente force le passage à travers les hétérogénéités dures.
La configuration des outils découle de la forme de produit requise. Une dent unique offre une pénétration profonde adaptée aux corps creux imposants. Les profils multi-dents augmentent la fréquence de coupe et conviennent aux tôles minces en vrac. L'épaisseur des disques définit directement la largeur des bandes cisaillées, une découpe trop large risquant de se mettre en travers dans les coudes des convoyeurs suivants.
L'armoire électrique intègre une logique de protection contre les surcharges. Si l'arbre heurte un bloc massif incisaillable, l'intensité du moteur grimpe brusquement. Le système de contrôle détecte cette variation de pression ou de charge et inverse aussitôt la rotation pour dégager l'infaisable avant de retenter la coupe, préservant ainsi les arbres et le réducteur.
3. Implantation en ligne du broyeur à deux arbres couplé au broyeur à marteaux aval
Une ligne de broyage de métaux ferreux associe couramment le cisaillage primaire sur broyeur à deux arbres et le broyage secondaire sur broyeur à marteaux pour métaux. Le broyeur primaire défait les paquets, découpe les pièces longues enchevêtrées et alimente l'unité de fragmentation à marteaux.
La fiabilité de ce tandem repose sur la régularité du flux d'alimentation. Des à-coups volumétriques en sortie du broyeur primaire imposent des chocs répétés au rotor rapide en aval, accélérant son usure et provoquant des risques de bourrage. Dès que les fractions cisaillées entrent de manière stable dans le broyeur, les marteaux à grande vitesse percutent la tôle pour la densifier en granules homogènes.
En sortie du broyage en deux étapes, la matière dense présente une excellente coulabilité pour la séparation. Le séparateur magnétique extrait les métaux ferreux. Le reste de la fraction traverse le séparateur à courants de Foucault pour isoler les métaux non ferreux, atteignant une pureté supérieure à 98% prête pour l'enfournement.
La machine en action
Questions fréquentes
- Quels types de ferrailles le broyeur à deux arbres traite-t-il ?
- Cet équipement prend en charge les ferrailles encombrantes et de géométrie complexe, comme les carcasses de voitures et les chutes d'acier industriel. Ses couteaux en alliage disposés en quinconce cisaillent et écrasent la matière à faible vitesse pour compacter les structures ouvertes.
- Comment les arbres sont-ils protégés en cas d'introduction d'un corps indéchirable ?
- Le dispositif contrôle l'intensité absorbée par l'entraînement en continu. Dès qu'un composant trop épais provoque un dépassement du seuil de couple, les arbres inversent automatiquement leur sens de marche pour libérer l'obstacle, ce qui évite la rupture des couteaux ou l'endommagement du réducteur.
- Quels équipements place-t-on en aval du broyeur à deux arbres ?
- On installe généralement un broyeur à marteaux pour métaux afin de fragmenter les bandes par percussion et former des granules denses. Ce produit passe ensuite sur un séparateur magnétique pour capter les fractions ferreuses, puis sur un séparateur à courants de Foucault pour récupérer les métaux non ferreux.