Antwort:
Der Artikel erwähnt, dass die Schienenoberfläche bei einer Schleiftemperatur unter 471 °C ihre normale Farbe aufweist; zwischen 471 und 600 °C zeigt die Schiene hellgelbe Verbrennungen; zwischen 600 und 735 °C zeigt die Schienenoberfläche blaue Verbrennungen. Daher kann man den Grad der Schienenverbrennung anhand der Farbveränderungen auf der Schienenoberfläche nach dem Schleifen ableiten.

Antwort:
Die Ergebnisse der EDS-Analyse im Artikel zeigen, dass mit zunehmender Schleifsteinstärke der Sauerstoffgehalt auf der Schienenoberfläche abnimmt, was auf eine Verringerung des Oxidationsgrades der Schienenoberfläche hindeutet. Dies steht im Einklang mit der Tendenz zu Farbveränderungen auf der Schienenoberfläche und lässt darauf schließen, dass Schleifsteine ​​mit geringerer Stärke zu einer stärkeren Oxidation führen.

Antwort:
Der Artikel weist darauf hin, dass bei der Bildung von Ablagerungen plastische Verformungen auftreten und durch die Kompression des Schleifmittels Wärme entsteht. Beim Abfließen der Ablagerungen reibt die Unterseite der Ablagerungen an der Vorderseite des Schleifmittels und erzeugt dabei Wärme. Die kombinierte Wirkung von Ablagerungsverformung und Reibungswärme führt daher zu einem höheren Oxidationsgrad an der Unterseite der Ablagerungen und damit zu einem höheren Gehalt an Sauerstoffelementen.

Antwort:
Die Ergebnisse der XPS-Analyse im Artikel zeigen, dass nach dem Schleifen C1s-, O1s- und Fe2p-Spitzen auf der Schienenoberfläche vorhanden sind und der Anteil der O-Atome mit zunehmendem Brandgrad der Schienenoberfläche abnimmt. Mittels XPS-Analyse lässt sich feststellen, dass die Hauptoxidationsprodukte auf der Schienenoberfläche Eisenoxide, insbesondere Fe2O3 und FeO, sind. Mit abnehmendem Brandgrad steigt der Fe2+-Gehalt, während der Fe3+-Gehalt abnimmt.

Antwort:
Laut Artikel zeigen die Peakflächenanteile im schmalen Fe2p-Spektrum der XPS-Analyse, dass von RGS-10 bis RGS-15 die Peakflächenanteile von Fe2+2p3/2 und Fe2+2p1/2 zunehmen, während die Peakflächenanteile von Fe3+2p3/2 und Fe3+2p1/2 abnehmen. Dies deutet darauf hin, dass mit abnehmendem Oberflächenbrand der Schiene der Fe2+-Gehalt in den Oberflächenoxidationsprodukten zunimmt, während der Fe3+-Gehalt abnimmt. Daher lässt sich der Grad des Oberflächenbrands der Schiene anhand der veränderten Anteile von Fe2+ und Fe3+ in den XPS-Analyseergebnissen beurteilen.

A: Die Hochgeschwindigkeitsschleiftechnologie (HSG) ist eine fortschrittliche Technik für die Instandhaltung von Hochgeschwindigkeitsschienen. Sie basiert auf Gleit- und Rollbewegungen, angetrieben durch Reibungskräfte zwischen Schleifscheiben und Schienenoberfläche. Diese Technologie ermöglicht Materialabtrag und Selbstschärfung der Schleifmittel und ermöglicht höhere Schleifgeschwindigkeiten (60–80 km/h) sowie kürzere Wartungsintervalle im Vergleich zum konventionellen Schleifen.

A: Das Gleit-Roll-Verhältnis (SRR), also das Verhältnis von Gleitgeschwindigkeit zu Rollgeschwindigkeit, beeinflusst das Schleifverhalten maßgeblich. Mit zunehmendem Kontaktwinkel und zunehmender Schleiflast steigt das SRR, was Veränderungen in der Gleit-Roll-Kombinationsbewegung der Schleifpaare widerspiegelt. Der Übergang von einer rolldominierten Bewegung zu einem Gleichgewicht zwischen Gleiten und Rollen verbessert das Schleifergebnis deutlich.

A: Die Optimierung des Kontaktwinkels verbessert die Schleifleistung und die Oberflächenqualität. Studien zeigen, dass ein Kontaktwinkel von 45° die höchste Schleifleistung und ein Kontaktwinkel von 60° die beste Oberflächenqualität liefert. Die Oberflächenrauheit (Ra) nimmt mit zunehmendem Kontaktwinkel deutlich ab.

A: Thermomechanische Kopplungseffekte, darunter hohe Kontaktspannungen, erhöhte Temperaturen und schnelles Abkühlen, führen zu metallurgischen Umwandlungen und plastischen Verformungen auf der Schienenoberfläche, was zur Bildung einer spröden, weiß ätzenden Schicht (WEL) führt. Diese WEL neigt unter zyklischen Belastungen durch Rad-Schiene-Kontakt zum Bruch. HSG-Verfahren erzeugen eine WEL mit einer durchschnittlichen Dicke von weniger als 8 Mikrometern, dünner als die durch aktives Schleifen erzeugte WEL (~40 Mikrometer).

A: Die Analyse von Schleifabrieb liefert zusätzliche Einblicke in die Mechanismen des Materialabtrags. Fließ- und messerförmige Ablagerungen, die auf eine effektive Schleifleistung hindeuten, treten häufiger bei höheren Schleifwinkeln auf. Im Gegensatz dazu dominieren bei niedrigeren Kontaktwinkeln block- und scheibenförmige Ablagerungen, was auf eine unzureichende Schleifleistung hindeutet. Das Auftreten von kugelförmigen Ablagerungen nimmt mit zunehmender Schleiflast zu, was auf erhöhte Schleiftemperaturen hindeutet.

A: Das Gleiten erleichtert den Materialabtrag von der Schienenoberfläche, während das Rollen den Abtrag von Schleifstaub und die Selbstschärfung des Schleifmittels fördert. Dieses dynamische Gleichgewicht ist entscheidend für effizientes Schleifen bei minimaler thermischer Schädigung.

A: Durch die Optimierung der Gleit- und Rollbewegungen können die Schleifleistung und die Oberflächenqualität verbessert sowie die Lebensdauer der Schleifscheiben verlängert werden. Radardiagramme zeigen, dass ein Kontaktwinkel von 45° das beste Verhältnis zwischen Effizienz und Qualität bietet, während ein Kontaktwinkel von 60° durchweg die glattesten Oberflächen erzeugt.

A: Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung des dynamischen Ausgleichs von Gleit- und Rollbewegungen, um die Schleifleistung zu verbessern, die Oberflächenqualität zu optimieren und die Lebensdauer der Schleifscheiben zu verlängern. Bei den ersten Schleifdurchgängen maximiert ein Kontaktwinkel von 45° die Materialabtragseffizienz, während ein Winkel von 60° eine hervorragende Oberflächenqualität in den Endbearbeitungsphasen gewährleistet.