المواد الكاشطة لحجر الطحن
حجر الطحن هو مادة كاشطة شائعة الاستخدام لمواد كاشطة من فئة كوروندوم (كوروندوم الزركونيوم، كوروندوم البني، كوروندوم الأبيض، إلخ، مثل الشكل 11) [1،2]، وبعض المواد الكاشطة فائقة الصلابة (CBN) [3] و SiC، WC، إلخ. نظرًا لأن الماس وعنصر المعدن الانتقالي Fe لهما تقارب قوي، لذلك في طحن طبقة سطح الماس عالية الحرارة، تتحول ذرة الكربون sp3 إلى حالة تهجين sp2 + 2P1z، أي تحويل الماس إلى جرافيت، مما يقلل من أداء طحن المادة الكاشطة [4،5] وهذا يقلل من أداء طحن المادة الكاشطة، وبالتالي فإن الماس غير مناسب لطحن السكك الحديدية. على الرغم من أن كاشطات CBN قوية / صلبة ومقاومة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة للتآكل وموصلية حرارية جيدة وقدرة طحن قوية [6،7] على الرغم من أن كاشطات CBN قوية / صلبة ومقاومة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة للتآكل وموصلية حرارية جيدة وقدرة طحن قوية، إلا أن حجم جزيئاتها صغير (أكبر حجم للجسيمات أقل من 500 ميكرومتر) وسعرها مرتفع، فمن الصعب عكس مزايا أداء الطحن في طحن السكك الحديدية لهذا النوع من الطحن الخشن وظروف الحمل الثقيل واقتصاد حجر الطحن ضعيف. تتمتع كاشطات كوروندوم بمقاومة جيدة للتآكل وقوة / صلابة وقدرة قطع وتكلفة منخفضة، في فئة طحن السكك الحديدية عالية السرعة والحمل العالي والطحن الجاف وحجم الحبوب الخشن وظروف التشغيل القاسية الأخرى لها مزايا كبيرة. Zhang Wulin [8] تم فحص قوى الضغط لكروندوم الزركونيوم، وكوروندوم البني المحروق وكوروندوم الأبيض وأداء طحن أحجار الطحن المقابلة لـ F16 باستخدام جهاز اختبار الضغط أحادي المحور، وأظهرت النتائج أن: قوة كوروندوم الزركونيوم كانت الأعلى (308.0 ميجا باسكال)، تليها كوروندوم البني المحروق (124.0 ميجا باسكال)، وكانت أقلها كوروندوم الأبيض (103.2 ميجا باسكال)؛ وكانت نسب طحن أحجار الطحن الكاشطة من الزركونيوم وكوروندوم البني المحروق وكوروندوم الأبيض، حسب الحجم، 41.0 و22.4 و11.9؛ لذلك، تُستخدم عادةً مواد كاشطة من نوع كوروندوم قوية/صلبة ومستقرة كيميائيًا، وخاصة كوروندوم الزركونيوم وكوروندوم البني، في تصنيع أحجار طحن السكك الحديدية.[9،10،2] لذلك، تستخدم صناعة حجر شحذ طحن السكك الحديدية عمومًا مواد كاشطة من نوع كوروندوم قوية/صلبة ومستقرة كيميائيًا، وخاصة كوروندوم الزركونيوم وكوروندوم البني. في الوقت الحاضر، تتقن شركة Saint-Gobain الفرنسية وغيرها من الشركات تقنية صهر مواد كاشطة كوروندوم الزركونيوم عالية الأداء على مستوى العالم. لذلك، فإن اختراق الاختناق التكنولوجي الرئيسي لصهر كوروندوم الزركونيوم وتطوير مواد كاشطة كوروندوم الزركونيوم عالية الأداء (صلابة عالية، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للحرارة، وشحذ ذاتي جيد، وما إلى ذلك) أمر بالغ الأهمية لتحسين أداء حجر الطحن.
الشكل 1.مواد كاشطة من الزركونيوم والكوروندوم[1]
الشكل 2. مواد كاشطة من الكوراندوم الأبيض[1]
الشكل 3. مواد كاشطة من الكوراندوم البني[1]
في الوقت الحاضر، يتم تصنيع أحجار الطحن لطحن خطوط السكك الحديدية بمزيج من المواد الكاشطة ذات أحجام وأنواع مختلفة من الحبوب. درس وانغ وآخرون [50] أداء طحن أحجار الطحن بنسب مختلفة من أكسيد الزركونيوم وأكسيد الألومنيوم البني، وأظهرت النتائج أنه مع زيادة محتوى أكسيد الألومنيوم البني (0٪ ~ 100٪)، انخفض حجم طحن أحجار الطحن. تشير النتائج المقارنة الشاملة إلى أن إضافة 10٪ ~ 30٪ من أكسيد الألومنيوم البني إلى حجر الشحذ يمكن أن يضمن أن حجر الشحذ يتمتع بكفاءة طحن أكثر مرغوبية ويقلل أيضًا من تكلفة تصنيع حجر الشحذ. قام تشانغ وآخرون [11] بالتحقيق في سلوك طحن أحجار الطحن بأحجام حبيبات كاشطة مختلفة (F10 ~ F30)، وأظهرت النتائج أنه تحت حمل معين، مع تقليل حجم حبيبات الكاشطة، تغيرت آلية الطحن الرئيسية لحجر الطحن تدريجيًا من الاحتكاك الانزلاقي والحرث إلى القطع، وتحسن أداء طحن حجر الطحن وجودة سطح القضبان المصقولة. في الدراسة اللاحقة، واصل Zhang et al. [1] دراسة الخصائص الميكانيكية للمواد الكاشطة المصنوعة من الزركونيوم والألمنيوم البني والألمنيوم الأبيض وسلوك طحن حجر الشحذ المقابل، وأظهرت النتائج أن الخصائص الميكانيكية للمواد الكاشطة كانت أحد الأسباب الأساسية التي تؤثر على أداء طحن حجر الشحذ. Wang et al. [12] أظهرت نتائج الدراسة أن اهتزاز الطحن زاد مع انخفاض حجم حبيبات مادة كاشطة حجر الشحذ. على الرغم من إجراء قدر كبير من أعمال البحث حول مواد كاشطة حجر الشحذ، إلا أن الآلية التنظيمية لهيكل المادة الكاشطة (الهندسة والنوع وحجم الحبيبات والنسبة وما إلى ذلك) على الخصائص الفيزيائية والكيميائية لحجر الشحذ (الصلابة / الصلابة والقوة ومقاومة الحرارة ومقاومة التآكل وما إلى ذلك) وأداء الخدمة (كمية الطحن ونسبة الطحن وعمر الخدمة والمسافة المقطوعة في الخدمة وآلية الفشل وجودة سطح السكة بعد الطحن) لا تزال غير واضحة.
[1] ZHANG Wulin، LIU Changbao، YUAN Yongjie، وآخرون. Probing the Effect of Abrasive Wear on the Grinding Performance of Rail Grinding Stones[J]. مجلة عمليات التصنيع، 2021، 64: 493-507.
[2] WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Effects of Abrasive Material and Hardness of Grinding Wheel on Rail Grinding Behaviors[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.
[3] HUNAG Guigang. تصميم ودراسة تجريبية لمنضدة اختبار الطحن عالية السرعة لعجلة طحن CBN للسكك الحديدية [J]. أتمتة التصنيع، 2020، 42 (05): 88-91 + 122.
[4] بنغ جين، زو ونجون أدوات الكشط العضوية [م]. تشنغتشو: مطبعة جامعة تشنغتشو، 102-244.
[5] لي بومينج، تشاو بو، لي تشينغ. المواد الكاشطة وأدوات الصنفرة وتكنولوجيا الطحن[M]. الطبعة الثانية. بكين: مطبعة الصناعة الكيميائية، 2016، 45-270.
[6] ZHAO Biao، DING Wenfeng، CHEN Zhenzhen، وآخرون. تصميم بنية المسام وأداء الطحن لعجلات الكاشطة CBN المرتبطة بالمعادن المسامية والمصنعة بواسطة التلبيد الفراغي [J]. مجلة عمليات التصنيع، 2019، 44: 125-132.
[7] ZHANG Wulin، ZHANG Pengfei، ZHANG Jun، وآخرون. Probing the Effect of Abrasive Grit Size on Rail Grinding Behaviors[J]. مجلة عمليات التصنيع، 2020، 53: 388-395.
[8] ZHANG Wulin. دراسة حول آليات تنظيم أداء حجر طحن السكك الحديدية عالية السرعة عبر المواد الكاشطة المصنوعة من الكوراندوم[D]. تشنغدو: جامعة جنوب غرب جياوتونغ، 2021.
[9] يوان يونغجي، زانغ وولين، زانغ بينجفي، وآخرون. عجلات الطحن المسامية نحو تخفيف الإجهاد المسبق وزيادة كفاءة إزالة المواد لطحن السكك الحديدية[J]. تريبولوجي إنترناشيونال، 2021، 154: 106692
[10] ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Ruixiang، وآخرون. دراسة تجريبية حول آلية إزالة المواد أثناء طحن السكك الحديدية بسرعات أمامية مختلفة [J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.
[11] ZHANG Wulin، ZHANG Pengfei، ZHANG Jun، وآخرون. Probing the Effect of Abrasive Grit Size on Rail Grinding Behaviors[J]. مجلة عمليات التصنيع، 2020، 53: 388-395.
[12] وانج وينجيان، جو كايكاي، تشو كون، وآخرون. تأثير حبيبات حجر الطحن على قوة الطحن وإزالة المواد في عملية طحن السكك الحديدية[JJ]. وقائع مؤسسة المهندسين الميكانيكيين، الجزء J: مجلة هندسة الاحتكاك، 2019، 233(2): 355-365.