पीस प्रक्रिया को समयमा रेल को ओक्सीकरण व्यवहार
२०२४-१२-२५
घर्षण र रेलहरू बीचको अन्तरक्रियाको क्रममा, रेलहरूको प्लास्टिक विकृतिले तातो उत्पन्न गर्दछ, र घर्षण र रेल सामग्रीहरू बीचको घर्षणले पनि पीस्ने गर्मी उत्पन्न गर्दछ। स्टिल रेलहरूको पीस प्राकृतिक वातावरणमा गरिन्छ, र पीस्ने प्रक्रियाको क्रममा, स्टील रेल सामग्री अनिवार्य रूपमा पीसको तातो अन्तर्गत अक्सिडाइज हुन्छ। त्यहाँ स्टील रेल र रेल जलेको सतह ओक्सीकरण बीच नजिकको सम्बन्ध छ। तसर्थ, यो पीस प्रक्रिया को समयमा रेल सतह को ओक्सीकरण व्यवहार को अध्ययन गर्न आवश्यक छ।
क्रमशः ६८.९० एमपीए, ९५.२ एमपीए र १२२.७ एमपीए क्षमताका तीन प्रकारका ग्राइन्डिङ स्टोन तयार पारिएका छन् । पिस्ने ढुङ्गाको शक्तिको क्रम अनुसार, GS-10, GS-12.5, र GS-15 यी तीनवटा पिस्ने ढुङ्गाहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्न प्रयोग गरिन्छ। स्टिल रेल नमूनाहरूका लागि ग्राइन्डिङ स्टोन GS-10, GS-12.5, र GS-15 को तीन सेटहरूद्वारा भुइँमा, तिनीहरू क्रमशः RGS-10, RGS-12.5, र RGS-15 द्वारा प्रतिनिधित्व हुन्छन्। 700 N, 600 rpm, र 30 सेकेन्डको पीस अवस्थाहरूमा ग्राइंडिङ परीक्षणहरू सञ्चालन गर्नुहोस्। थप सहज प्रयोगात्मक नतिजाहरू प्राप्त गर्नको लागि, रेल ग्राइन्डिङ स्टोनले पिन डिस्क सम्पर्क मोड अपनाउछ। पीस पछि रेल सतह को ओक्सीकरण व्यवहार को विश्लेषण।
ग्राउन्ड स्टिल रेलको सतह आकारविज्ञान SM र SEM प्रयोग गरी अवलोकन र विश्लेषण गरिएको थियो, जस्तै चित्र १ मा देखाइएको छ। ग्राइन्डिङ स्टोनको बल बढ्दै जाँदा जमिनको रेल सतहको रङ नीलो र पहेंलो खैरोबाट रेलको मूल रङमा परिवर्तन हुन्छ भनी जमिनको रेल सतहको एसएम परिणामहरूले देखाउँछन्। लिन एट अल द्वारा अध्ययन। ग्राइन्डिङ तापमान ४७१ डिग्री सेल्सियसभन्दा कम हुँदा रेलको सतह सामान्य रङ देखिन्छ। जब ग्राइन्डिङ तापमान 471-600 ℃ बीचमा हुन्छ, रेलले हल्का पहेंलो जलेको देखाउँछ, जबकि पीसने तापमान 600-735 ℃ बीचमा हुन्छ, रेलको सतहले नीलो जलेको देखाउँछ। तसर्थ, जमिनको रेल सतहको रंग परिवर्तनको आधारमा, यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि ग्राइन्डिङ स्टोनको बल घट्दै जाँदा, पीस्ने तापमान बिस्तारै बढ्दै जान्छ र रेल जलेको डिग्री बढ्छ। EDS जमिन स्टिल रेल सतह र मलबे तल्लो सतह को मौलिक संरचना विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो। नतिजाहरूले देखाएको छ कि ग्राइन्डिंग स्टोनको शक्ति बढ्दै जाँदा, रेलको सतहमा O तत्वको सामग्री घट्यो, जसले रेलको सतहमा Fe र O को बाइन्डिङमा कमी र ओक्सीकरणको डिग्रीमा कमीलाई संकेत गर्दछ। रेल को, रेल को सतह मा रंग परिवर्तन को प्रवृत्ति संग संगत। एकै समयमा, ग्राइन्डिङ भग्नावशेषको तल्लो सतहमा O तत्वको सामग्री पनि ग्राइन्डिङ स्टोनको बल बढ्दै जाँदा घट्दै जान्छ। यो ध्यान दिन लायक छ कि एउटै पीस ढुङ्गा द्वारा स्टील रेल जमीन को सतह र पीस मलबे को तल्लो सतह को लागी, पछिल्लो को सतह मा O तत्व को सामग्री पहिले भन्दा उच्च छ। मलबे को गठन को समयमा, प्लास्टिक विरूपण हुन्छ र घर्षण को कम्प्रेसन को कारण गर्मी उत्पन्न हुन्छ; मलबे बहिर्गमनको प्रक्रियामा, मलबेको तल्लो सतह घर्षणको अगाडिको छेउको सतहमा रगड्छ र गर्मी उत्पन्न गर्दछ। तसर्थ, मलबे विरूपण र घर्षण तापको संयुक्त प्रभावले मलबेको तल्लो सतहमा उच्च डिग्री अक्सिडेशन निम्त्याउँछ, परिणामस्वरूप O तत्वको उच्च सामग्री हुन्छ।

(a) कम बल ग्राइन्डिङ स्टोन ग्राउन्ड स्टिल रेल सतह (RGS-10)

(b) मध्यम बल ग्राइन्डिङ स्टोन (RGS-12.5) भएको स्टिल रेल ग्राउन्डको सतह

(c) उच्च शक्ति ग्राइन्डिङ स्टोन ग्राउन्ड स्टिल रेल सतह (RGS-15)
चित्र 1. सतह मोर्फोलोजी, भग्नावशेष मोर्फोलोजी, र विभिन्न तीव्रताका ढुङ्गाहरू ग्राइन्ड गरिसकेपछि स्टिल रेलहरूको EDS विश्लेषण
स्टील रेलहरूको सतहमा अक्सीकरण उत्पादनहरू र रेल सतह जलेको डिग्रीको साथ अक्सीकरण उत्पादनहरूको भिन्नताको थप अनुसन्धान गर्न, एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) को नजिकको सतह तहमा तत्वहरूको रासायनिक अवस्था पत्ता लगाउन प्रयोग गरियो। ग्राउन्ड स्टिल रेलहरूको। परिणामहरू चित्र २ मा देखाइएको छ। विभिन्न तीव्रताका ग्राइन्डिङ स्टोनहरू (Fig.2 (a)) ग्राइन्ड गरिसकेपछि रेलको सतहको पूर्ण स्पेक्ट्रम विश्लेषण नतिजाहरूले जमिनको रेल सतहमा C1s, O1s, र Fe2p चुचुराहरू छन् र O परमाणुहरूको प्रतिशत घट्दै गएको देखाउँछ। रेल सतहमा जलेको डिग्री, जुन रेल सतहमा EDS विश्लेषण परिणामहरूको ढाँचासँग मिल्दोजुल्दो छ। XPS ले सामग्रीको सतह तह (लगभग 5 nm) नजिक मौलिक अवस्थाहरू पत्ता लगाउने तथ्यको कारणले गर्दा, स्टील रेल सब्सट्रेटको तुलनामा XPS पूर्ण स्पेक्ट्रमद्वारा पत्ता लगाइएको तत्वहरूको प्रकार र सामग्रीहरूमा निश्चित भिन्नताहरू छन्। C1s शिखर (284.6 eV) मुख्यतया अन्य तत्वहरूको बाध्यकारी ऊर्जाहरू क्यालिब्रेट गर्न प्रयोग गरिन्छ। स्टील रेलहरूको सतहमा मुख्य अक्सिडेशन उत्पादन Fe अक्साइड हो, त्यसैले Fe2p को संकीर्ण स्पेक्ट्रमलाई विस्तृत रूपमा विश्लेषण गरिन्छ। Fig.2 (b) देखि (d) क्रमशः स्टील रेल RGS-10, RGS-12.5, र RGS-15 को सतहमा Fe2p को साँघुरो स्पेक्ट्रम विश्लेषण देखाउनुहोस्। परिणामहरूले संकेत गर्दछ कि त्यहाँ 710.1 eV र 712.4 eV मा दुई बाध्यकारी ऊर्जा चुचुराहरू छन्, Fe2p3/2 लाई श्रेय दिइन्छ; त्यहाँ 723.7 eV र 726.1 eV मा Fe2p1/2 को बाध्यकारी ऊर्जा शिखरहरू छन्। Fe2p3/2 को उपग्रह शिखर 718.2 eV मा छ। 710.1 eV र 723.7 eV मा दुई चुचुराहरूलाई Fe2O3 मा Fe-O को बाध्यकारी ऊर्जामा श्रेय दिन सकिन्छ, जबकि 712.4 eV र 726.1 eV मा भएका चुचुराहरूलाई FeO मा Fe-O को बाध्यकारी ऊर्जामा श्रेय दिन सकिन्छ। परिणामले Fe3O4 Fe2O3 संकेत गर्छ। यस बीचमा, 706.8 eV मा कुनै पनि विश्लेषणात्मक शिखर फेला परेन, जमिनको रेल सतहमा एलिमेन्टल Fe को अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।

(a) पूर्ण स्पेक्ट्रम विश्लेषण

(b) RGS-10 (नीलो)

(c) RGS-12.5 (हल्का पहेंलो)

(d) RGS-15 (स्टील रेलको मूल रंग)
चित्र २। जलेको विभिन्न डिग्रीको साथ रेल सतहहरूको XPS विश्लेषण
Fe2p संकीर्ण स्पेक्ट्रममा शिखर क्षेत्र प्रतिशतले RGS-10, RGS-12.5 देखि RGS-15 सम्म, Fe2+2p3/2 र Fe2+2p1/2 को शिखर क्षेत्र प्रतिशत बढेको देखाउँछ, जबकि Fe3+ को शिखर क्षेत्र प्रतिशतहरू। 2p3/2 र Fe3+2p1/2 घट्छ। यसले संकेत गर्दछ कि रेलमा सतह जलेको डिग्री घट्दै जाँदा, सतह अक्सीकरण उत्पादनहरूमा Fe2+ सामग्री बढ्छ, जबकि Fe3+ सामग्री घट्छ। ओक्सीकरण उत्पादनहरूको विभिन्न घटकहरूले ग्राउन्ड रेलको विभिन्न रंगहरूमा परिणाम दिन्छ। सतह जलाउने डिग्री (नीलो) को उच्च डिग्री, अक्साइड मा Fe2O3 उत्पादनहरु को उच्च सामग्री; सतह जलेको डिग्री कम, FeO उत्पादनहरूको सामग्री उच्च हुन्छ।