ความท้าทายในการแปลความหมายของหินเจียร
บทวิจารณ์ข้างต้นเกี่ยวกับสถานะการวิจัยปัจจุบันของหินลับมีดจากแง่มุมของการหล่อหินลับมีด (วัตถุดิบและกระบวนการ) วิธีการประเมินประสิทธิภาพของหินลับมีด การเผาราง ฯลฯ สรุปได้ว่า การออกแบบและการผลิตหินลับมีดเป็นปฏิสัมพันธ์แบบสหสาขาวิชา (กลศาสตร์ วัสดุ กลศาสตร์ ฯลฯ) และหลายปัจจัย (ส่วนประกอบ กระบวนการ ส่วนต่อประสาน สภาพการทำงาน ฯลฯ) ของความท้าทายทางเทคนิคที่ซับซ้อน ดังนั้น ต่อไปนี้คือบทสรุปของความยากลำบากและความท้าทายที่เผชิญในกระบวนการวิจัยและพัฒนาหินลับมีดจากสามแง่มุม ได้แก่ การหล่อหินลับมีด พฤติกรรมส่วนต่อประสานระหว่างหินลับมีดกับราง และการประเมินประสิทธิภาพของหินลับมีด (รูปที่ 1) โดยมุ่งหวังที่จะให้ข้อมูลอ้างอิงบางอย่างสำหรับนักวิทยาศาสตร์และผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้อง
(1) งานปั้นหินโม่
ประสิทธิภาพของหินลับมีดได้รับผลกระทบจากการกำหนดสูตร (เรซิน ฟิลเลอร์ สารกัดกร่อน ฯลฯ) กระบวนการหล่อ (การผสม การบ่ม ฯลฯ) โครงสร้าง (รูพรุนและขนาดรูพรุน ความเข้มข้นของสารกัดกร่อน ฯลฯ) และอินเทอร์เฟซที่ไม่สม่ำเสมอ (เรซิน/สารกัดกร่อน เรซิน/ฟิลเลอร์ ฯลฯ) ความแข็งแรงในการยึดติด และปัจจัยอื่นๆ ตามที่แสดงในรูปที่ 1 (ก) ในปัจจุบัน กลไกการยึดติดอินเทอร์เฟซที่ไม่สม่ำเสมอของระบบขัดยังไม่ชัดเจน ฟิลเลอร์ระดับไมโคร/นาโนเกี่ยวกับความเหนียวในการยึดติด ความทนทานต่อความร้อน ความต้านทานการสึกหรอของกลไกการควบคุมต้องได้รับการเปิดเผย โครงสร้างหินขัดที่ซับซ้อนของคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของหินขัด กลไกของผลกระทบของประสิทธิภาพการทำงานของประสิทธิภาพการใช้งานยังไม่ชัดเจน ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคดังกล่าวข้างต้นทำให้การควบคุมประสิทธิภาพของหินเจียรเป็นเรื่องยาก
Yuan Yongjie [1] ใช้ Abaqus และ Python เพื่อสร้างแบบจำลองหินโม่เสมือนจริง และดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับหินโม่โดยใช้การคำนวณองค์ประกอบจำกัด ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจสำคัญสำหรับการออกแบบหินโม่ที่มีตัวแปรและกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น ในอนาคต เราสามารถใช้องค์ประกอบจำกัดและวิธีการอื่นๆ เพื่อสร้างแบบจำลองหินโม่ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ และสร้างสเปกตรัมความสัมพันธ์การตอบสนองแบบซินเนอร์จีที่ละเอียดกว่าระหว่างปัจจัยต่างๆ เพื่อเป็นแนวทางในการออกแบบหินโม่ และแบบจำลองนี้ได้รับการพิสูจน์จากข้อมูลการทดลองพื้นฐานจำนวนมาก
(2) พฤติกรรมอินเทอร์เฟซของหินขัด/ราง
เรขาคณิตของการขัดถู การวางแนวเชิงพื้นที่มีความสุ่ม ส่งผลให้มุมด้านหน้าของกระบวนการเจียรด้วยสารกัดกร่อน (การเลื่อน การไถ การตัด) แตกต่างกันมาก และด้วยเหตุนี้ บทบาทของสารกัดกร่อนแต่ละชนิดที่มีต่อพฤติกรรมของวัสดุราง (แรงทางกล อุณหภูมิในการเจียร ฯลฯ) จึงเป็นแบบสุ่มเช่นกัน ดังนั้นจึงมีความแตกต่างในกลไกการล้มเหลวของหิน ผลกระทบของคุณภาพพื้นผิวของราง ในอุดมคติ: สารกัดกร่อนหลังจากผ่านรอบการขัดถูหลายรอบ - กระบวนการลับคมด้วยตนเอง ให้ฟังก์ชันการตัดทำงานได้เต็มที่ การสึกกร่อนและการหลุดลอกของพันธะ ทำให้สารกัดกร่อนที่เฉื่อยชาหลุดออก หินเจียรจะลับคมด้วยตนเอง แต่การสึกกร่อนของพันธะมากเกินไป ส่งผลให้สารกัดกร่อนหลุดออกก่อนกำหนด อัตราการใช้สารกัดกร่อนลดลง ความต้านทานการสึกหรอของหินเจียรจากการขัดถูลดลง ทำให้มีอายุการใช้งานสั้นลง ดังนั้นการสึกหรอและการลับคมด้วยตนเองของหินเจียรจะต้องเข้าสู่สภาวะสมดุล เพื่อให้หินเจียรมีประสิทธิภาพการตัดที่แข็งแกร่งและอายุการใช้งานยาวนาน ในเวลาเดียวกัน การสึกหรอของหินเจียรส่งผลโดยตรงต่อสภาพของขอบขัดและมุมตัด ซึ่งส่งผลต่อความร้อนในการเจียรและคุณภาพของพื้นผิวราง ดังนั้น จะเห็นได้ว่าในกระบวนการเจียรราง ภายใต้การเชื่อมต่อทางความร้อน-กลไกของหินเจียร/อินเทอร์เฟซราง การขจัดวัสดุและความล้มเหลวของหินเจียรส่งผลกระทบซึ่งกันและกันและมีความสัมพันธ์ใกล้ชิด ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพพื้นผิวของรางหลังการเจียรในที่สุด
ปัจจุบันกลไกการโต้ตอบระหว่างการกำจัดวัสดุและความล้มเหลวของหินลับมีดในกระบวนการเจียรรางและอิทธิพลที่มีต่อคุณภาพพื้นผิวรางยังคงไม่ชัดเจนซึ่งเพิ่มความยากลำบากในการออกแบบหินลับมีดดังแสดงในรูปที่ 1(b) ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับกลไกการกำจัดวัสดุระหว่างกระบวนการเจียรรางกลไกการสึกหรอของหินลับมีดวิวัฒนาการของคุณภาพพื้นผิวรางและการสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์ทางกายภาพของโครงสร้างหินลับมีด - คุณสมบัติทางกลของหินลับมีด - ประสิทธิภาพการเจียร - กลไกความล้มเหลวของหินลับมีด - คุณภาพพื้นผิวรางซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบและการผลิตหินลับมีด
(3) การประเมินประสิทธิภาพของหินเจียร
การประเมินประสิทธิภาพของหินเจียรอย่างครอบคลุมและเป็นระบบ (โดยเฉพาะความสามารถในการเจียร) สูตรหินเจียร การออกแบบกระบวนการถือเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญ ปัจจุบันมีวิธีการต่างๆ มากมายในการประเมินประสิทธิภาพของหินลับมีด และยังไม่มีมาตรฐานการประเมินประสิทธิภาพของหินลับมีดที่สม่ำเสมอ ซึ่งทำให้ยากต่อการแบ่งปันผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับหินลับมีด ดังที่แสดงในรูปที่ 1(c) ในขณะเดียวกัน ในปัจจุบัน นักวิจัยหลายคนดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องโดยเตรียมหินโม่ขนาดเต็ม ซึ่งมีขนาดใหญ่ ซึ่งไม่เอื้อต่อการวิเคราะห์และลักษณะเฉพาะในระดับมหภาค/จุลภาคในภายหลัง และไม่สามารถรับข้อมูลการทดลองที่ละเอียดกว่าได้ ส่งผลให้ผลการทดลองของหินโม่มีแนวทางจำกัดเกี่ยวกับการควบคุมประสิทธิภาพของหินโม่ ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการวิจัยและพัฒนาของหินโม่ลดลง เพิ่มต้นทุนการวิจัย และส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานและวัตถุดิบ ดังนั้น จึงสามารถนำเทคโนโลยีการประเมินหลายมิติมาปรับใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ประเมินหินเจียรอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ และสร้างแนวทางการประเมินประสิทธิภาพการทำงานของหินเจียรในมิติต่างๆ เพื่อวางรากฐานสำหรับการส่งเสริมการใช้หินเจียรในเส้นทางขนส่งทางราง
มะเดื่อ.1. ปัญหาสำคัญในการพัฒนาระบบ GS
(ก) การก่อตัวของหินเจียร [2,3,1]; (ข) ความสัมพันธ์ระหว่างกลไกการกำจัดวัสดุ กลไกการสึกหรอของหินเจียร และคุณภาพพื้นผิวราง [4,5,6,7,8]; (ค) วิธีการประเมินประสิทธิภาพหินเจียร [9,2,10]
[1] YUAN Yongjie กลไกการควบคุมประสิทธิภาพของหินเจียรรางที่มีโครงสร้างรูพรุน [J] เฉิงตู: มหาวิทยาลัย Southwest Jiaotong, 2021
[2] จางวู่หลิน การศึกษาเกี่ยวกับกลไกการควบคุมประสิทธิภาพของหินเจียรสำหรับรถไฟความเร็วสูงโดยใช้สารกัดกร่อนคอรันดัม [D] เฉิงตู: มหาวิทยาลัยเซาท์เวสต์เจียวทง 2021
[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie และคณะ การตรวจสอบผลของความร้อนในการเจียรต่อกลไกการกำจัดวัสดุในการเจียรราง[J] Tribology International, 2020, 147:105942
[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng การวิเคราะห์เปรียบเทียบมาตรฐานล้อเจียรรางของจีนกับมาตรฐานสากลของต่างประเทศ [J] การควบคุมคุณภาพทางรถไฟ 2561, 46(9): 5-8
[5] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian และคณะ อิทธิพลของแรงกดในการเจียรต่อพฤติกรรมการกำจัดวัสดุราง[J] Tribology International, 2019, 134: 417-426
[6] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang และคณะ การทดลองเชิงกลไกการกำจัดวัสดุระหว่างการเจียรรางด้วยความเร็วไปข้างหน้าต่างกัน[J] Tribology International, 2020, 143: 106040
[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun และคณะ การตรวจสอบผลกระทบของขนาดเม็ดกรวดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่อพฤติกรรมการเจียรราง[J] วารสารกระบวนการผลิต 2020, 53: 388-395
[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot และคณะ ลักษณะการสึกหรอของสารกัดกร่อนคอรันดัมโซลเจลเสริมแรงเฟสที่สอง[J] Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615
[9] XU Xiaotang. การศึกษาเกี่ยวกับกลไกของการบดรางรถไฟความเร็วสูง [D] เฉิงตู: มหาวิทยาลัย Southwest Jiaotong, 2016
[10] XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei และคณะ การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับการเจียรรางความเร็วสูงภายใต้สภาวะเปียก [J] วิศวกรรมการหล่อลื่น 2559, 41(11): 41-44