Comportamiento de oxidación de los rieles durante el proceso de rectificado

Durante la interacción entre los abrasivos y los rieles, la deformación plástica de los rieles genera calor, y la fricción entre los abrasivos y los materiales de los rieles también genera calor de pulido. El pulido de rieles de acero se lleva a cabo en una atmósfera natural y, durante el proceso de pulido, el material del riel de acero se oxida inevitablemente bajo el calor del pulido. Existe una estrecha relación entre la oxidación de la superficie de los rieles de acero y las quemaduras de los rieles. Por lo tanto, es necesario estudiar el comportamiento de oxidación de la superficie del riel durante el proceso de pulido.

Se ha informado que se prepararon tres tipos de piedras de afilar con resistencias a la compresión, con resistencias de 68,90 MPa, 95,2 MPa y 122,7 MPa, respectivamente. De acuerdo con el orden de resistencia de la piedra de afilar, se utilizan GS-10, GS-12,5 y GS-15 para representar estos tres grupos de piedras de afilar. Para las muestras de riel de acero rectificadas con tres juegos de piedras de afilar GS-10, GS-12,5 y GS-15, se representan respectivamente por RGS-10, RGS-12,5 y RGS-15. Realice pruebas de rectificado en condiciones de rectificado de 700 N, 600 rpm y 30 segundos. Para obtener resultados experimentales más intuitivos, la piedra de afilar rieles adopta un modo de contacto de disco de pasador. Analice el comportamiento de oxidación de la superficie del riel después del rectificado.

La morfología de la superficie del riel de acero rectificado se observó y analizó utilizando SM y SEM, como se muestra en la Fig. 1. Los resultados de SM de la superficie del riel rectificado muestran que a medida que aumenta la resistencia de la piedra de afilar, el color de la superficie del riel rectificado cambia de azul y marrón amarillento al color original del riel. El estudio de Lin et al. mostró que cuando la temperatura de rectificado está por debajo de 471 ℃, la superficie del riel aparece de color normal. Cuando la temperatura de rectificado está entre 471-600 ℃, el riel muestra quemaduras de color amarillo claro, mientras que cuando la temperatura de rectificado está entre 600-735 ℃, la superficie del riel muestra quemaduras de color azul. Por lo tanto, con base en el cambio de color de la superficie del riel rectificado, se puede inferir que a medida que disminuye la resistencia de la piedra de afilar, la temperatura de rectificado aumenta gradualmente y el grado de quemadura del riel aumenta. Se utilizó EDS para analizar la composición elemental de la superficie del riel de acero rectificado y la superficie inferior de escombros. Los resultados mostraron que con el aumento de la resistencia de la muela de amolar, el contenido de elemento O en la superficie del riel disminuyó, lo que indica una reducción en la unión de Fe y O en la superficie del riel, y una disminución en el grado de oxidación del riel, consistente con la tendencia de cambio de color en la superficie del riel. Al mismo tiempo, el contenido de elemento O en la superficie inferior de los residuos de amolado también disminuye con el aumento de la resistencia de la muela de amolar. Vale la pena señalar que para la superficie del riel de acero rectificado por la misma muela de amolar y la superficie inferior de los residuos de amolado, el contenido de elemento O en la superficie de este último es mayor que el del primero. Durante la formación de los residuos, se produce una deformación plástica y se genera calor debido a la compresión de los abrasivos; Durante el proceso de salida de los residuos, la superficie inferior de los residuos frota contra la superficie del extremo frontal del abrasivo y genera calor. Por lo tanto, el efecto combinado de la deformación de los escombros y el calor por fricción conduce a un mayor grado de oxidación en la superficie inferior de los escombros, lo que resulta en un mayor contenido del elemento O.

(a) Superficie de riel de acero rectificado con piedra de amolar de baja resistencia (RGS-10)

(b) Superficie del riel de acero rectificada con piedra de afilar de resistencia media (RGS-12.5)

Fig. 2. Análisis XPS de superficies de rieles con diferentes grados de quemaduras

Los porcentajes de área de pico en el espectro estrecho de Fe2p muestran que desde RGS-10, RGS-12.5 hasta RGS-15, los porcentajes de área de pico de Fe2+2p3/2 y Fe2+2p1/2 aumentan, mientras que los porcentajes de área de pico de Fe3+2p3/2 y Fe3+2p1/2 disminuyen. Esto indica que a medida que disminuye el grado de quemadura de la superficie del riel, aumenta el contenido de Fe2+ en los productos de oxidación de la superficie, mientras que disminuye el contenido de Fe3+. Los diferentes componentes de los productos de oxidación dan como resultado diferentes colores del riel de tierra. Cuanto mayor sea el grado de quemadura de la superficie (azul), mayor será el contenido de productos de Fe2O3 en el óxido; cuanto menor sea el grado de quemadura de la superficie, mayor será el contenido de productos de FeO.