المادة الرابطة لعجلات الطحن
يلعب عامل الربط دورًا محوريًا في ربط جزيئات المواد الكاشطة بشكل آمن، وبالتالي ضمان امتلاك حجر الطحن لخصائص ميكانيكية حاسمة مثل القوة والصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة الحرارة. كما يوفر قوة الإمساك اللازمة للمادة الكاشطة أثناء عملية الطحن. هناك ثلاثة أنواع أساسية من روابط حجر الطحن: القائمة على السيراميك، والقائمة على المعدن، والقائمة على الراتنج. تشتهر الروابط الخزفية بخصائصها الكيميائية المستقرة ومقاومتها الاستثنائية للحرارة. ومع ذلك، فإن هشاشتها وضعف توصيلها الحراري يجعلها غير مناسبة للظروف القاسية لطحن السكك الحديدية، والتي تنطوي على سرعات عالية وأحمال ثقيلة ودرجات حرارة مرتفعة واهتزازات شديدة. حاليًا، لا توجد حالات مسجلة لاستخدام أحجار طحن رابطة السيراميك في طحن السكك الحديدية.
يمكن للمواد المرتبطة بالمعادن أن تمنح أحجار الطحن قوة عالية وموصلية حرارية عالية ومقاومة عالية للتآكل. قام Jiang et al. بإعداد أحجار طحن مرتبطة بالمعادن على أساس النحاس [1] والحديد [2] باستخدام مسحوق المعادن. كشفت تجارب الطحن أن نسبة طحن حجر الطحن القائم على الحديد كانت أعلى بحوالي 15 مرة من نسبة حجر الطحن القائم على الراتنج، حيث وصلت إلى 686. ومع ذلك، فإن القوة العالية للرابطة المعدنية تجعل من الصعب على الرابطة أن تتآكل أثناء عملية الطحن، وبالتالي تعرض المادة الكاشطة وتؤدي إلى شحذ ذاتي ضعيف لحجر الطحن. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن عربات طحن السكك الحديدية تفتقر إلى الظروف اللازمة لشحذ حجر الطحن السلبي، فإن أحجار الطحن القائمة على المعدن لا تتمتع بميزة في عمليات طحن الخطوط. علاوة على ذلك، فإن درجة حرارة التلبيد لأحجار الطحن المرتبطة بالمعادن عالية، والعملية معقدة، وتكلفة التصنيع عالية، واقتصاد حجر الطحن ضعيف. حاليًا، لا توجد حالات لاستخدام أحجار طحن مرتبطة بالمعادن في طحن الخطوط. في المستقبل، سيركز البحث على موازنة قوة وشحذ أحجار الطحن القائمة على المعدن، وإيجاد مواد خام منخفضة التكلفة للإنتاج، وتبسيط عملية التصنيع. تُستخدم على نطاق واسع المواد الرابطة الراتنجية، التي تتمتع بقوة عالية ومتانة وأسعار منخفضة للمواد الخام، إلى جانب عملية صب بسيطة، في تصنيع المواد الكاشطة. حاليًا، أحجار الطحن (الطحن النشط والطحن السلبي عالي السرعة) المجهزة على مركبات طحن السكك الحديدية لخطوط النقل بالسكك الحديدية محليًا ودوليًا كلها أحجار طحن قائمة على الراتنج [3،4]. ظروف طحن السكك الحديدية قاسية، ودرجة حرارة الطحن مرتفعة في حالة الطحن الجاف. لذلك، تستخدم أحجار الطحن عمومًا راتنجات الفينول ذات المقاومة العالية للحرارة، والالتصاق الجيد، وسهولة التشكيل، بالإضافة إلى الأصناف المعدلة حديثًا مثل الإيبوكسي، وكلوريد البولي فينيل، والبولي أميد، وبولي فينيل إيثر، وبيسمال إيميد، وغيرها من الراتنجات الفينولية المعدلة [5]. تُستخدم أيضًا راتنجات إيثر البوليفينول وراتنجات البولي إيميد ذات المقاومة العالية للحرارة والخصائص الميكانيكية بشكل شائع [6]. Zhang et al. [4] درس خصائص طحن أربعة أحجار طحن من الراتينج الفينولي ووجد أن ضمان قوة وصلابة ومقاومة الحرارة للراتنج في درجات الحرارة العالية كانت عوامل حاسمة لإعداد أحجار طحن عالية الأداء. أظهرت نتائج Zhang et al. [7] أن أحجار الطحن منخفضة القوة (محتوى منخفض من المادة الرابطة) تتمتع بشحذ ذاتي جيد وإزالة كبيرة من المواد ولكنها كانت عرضة لحرق السكة ولديها مقاومة ضعيفة للتآكل. وعلى العكس من ذلك، أظهرت أحجار الطحن عالية القوة (محتوى عالٍ من المادة الرابطة) مقاومة جيدة للتآكل ونسبة طحن عالية ولكن شحذ ذاتي ضعيف. اقترح Zhang et al. [8] أن فك ارتباط واجهة الكاشطة / المادة الرابطة كان السبب الرئيسي للتساقط المبكر لحجر الطحن المصنوع من الألومينا المنصهرة البنية، مما أدى إلى انخفاض كمية الطحن ونسبة الطحن. تشير هذه النتائج إلى أن قوة وصلابة ومقاومة الحرارة وقابلية الراتنج للبلل على سطح المواد غير المتجانسة (المواد الكاشطة والحشو وما إلى ذلك) تؤثر بشكل مباشر على الخصائص الشاملة لحجر الطحن. لذلك، من الأهمية العلمية الكبيرة اختيار الراتنجات ذات القوة العالية، والصلابة، ومقاومة التحلل الحراري، وقابلية البلل القوية، وتوضيح آلية ربط الراتنج/المادة الكاشطة، والراتنج/الحشو، وغيرها من الواجهات غير المتجانسة داخل نظام حجر الطحن.
[1]SUN Daming، JIANG Xiaosong، SUN Hongliang، وآخرون. البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية لسيراميك Cu-ZTA المحضر بواسطة عملية التلبيد بالضغط الساخن تحت الفراغ [J]. Materials Research Express، 2020، 7(2): 26530.
[2]SUN Daming، JIANG Xiaosong، SUN Hongliang، وآخرون. البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية لسيراميك Fe-ZTA المحضر بواسطة عملية التلبيد بالضغط الساخن تحت الفراغ[J]. Materials Research Express، 2020، 7(2): 26518.
[3] شركة السكك الحديدية الصينية. Q/CR 1-2014. معيار مؤسسة شركة السكك الحديدية الصينية: المواصفات الفنية لشراء عجلة الطحن لقطار الطحن بالسكك الحديدية[S]. بكين: دار النشر للسكك الحديدية الصينية المحدودة، 2014: 1-13.
[4] جيه آي يوان. الدراسة المنهجية في تقييم تكنولوجيا عجلة الطحن لطحن السكك الحديدية [د]. بكين: أكاديمية الصين لعلوم السكك الحديدية، 2019.
[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. دراسة حول تأثير راتنج الفينولي على أداء طحن عجلة طحن السكك الحديدية [J]. مراقبة جودة السكك الحديدية، 2015، 43(02): 21-24.
[6] WU Leitao. دراسة حول تأثير مسحوق سبيكة النحاس والقصدير على الخواص الميكانيكية وأداء الطحن لمنتجات الراتنج فائقة الصلابة [D]. تشنغتشو: جامعة خنان للتكنولوجيا، 2011.
[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei, et al. Probing the Eeffect of Grinding Stone Strength on Rail Grinding Behavior[J]. Tribology, 40(03): 385-394
[8]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.