Die Schleifmittel des Schleifsteins

Als Schleifmittel werden üblicherweise Schleifmittel der Korundklasse (Zirkonkorund, Braunkorund, Weißkorund usw., siehe Abbildung 11) [1,2], einige superharte Schleifmittel (CBN) [3] sowie SiC und WC verwendet. Aufgrund der starken Affinität von Diamant und dem Übergangsmetall Fe wird beim Schleifen von Diamanten bei hohen Temperaturen die Umwandlung der Kohlenstoffatome in der Oberflächenschicht in den sp3-Zustand in den sp2+2P1z-Zustand (Graphitisierung) verursacht, was die Schleifleistung des Schleifmittels verringert [4,5]. Dadurch wird die Schleifleistung des Schleifmittels verringert und Diamant ist daher nicht zum Schleifen von Schienen geeignet. Obwohl CBN-Schleifmittel robust, temperaturbeständig, verschleißfest, thermisch leitfähig und schleifstark sind [6,7], sind sie robust, temperaturbeständig, verschleißfest, thermisch leitfähig und schleifstark. Allerdings sind sie aufgrund ihrer geringen Partikelgröße (die größte Partikelgröße liegt unter 500 μm) und ihres hohen Preises beim Schienenschleifen mit grobem Schleifen und hoher Belastung schwer zu überzeugen. Zudem sind die Schleifsteine ​​wirtschaftlich. Korund-Schleifmittel hingegen sind robust, verschleißfest, schnittfest und kostengünstig und bieten beim Schienenschleifen mit hoher Geschwindigkeit, hoher Belastung, beim Trockenschleifen, bei grober Körnung und anderen extremen Betriebsbedingungen deutliche Vorteile. Zhang Wulin[8] Die Druckfestigkeit von Zirkonkorund, kalziniertem braunem Korund und weißem Korund und die Schleifleistung der entsprechenden Schleifsteine ​​von F16 wurden mit einem Gerät zur einachsigen Druckprüfung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Festigkeit von Zirkonkorund am höchsten war (308,0 MPa), gefolgt von kalziniertem braunem Korund (124,0 MPa), und die niedrigste war die von weißem Korund (103,2 MPa); und die Schleifverhältnisse der Schleifsteine ​​aus Zirkonium, kalziniertem braunem Korund und weißem Korund betrugen in der Größenordnung 41,0, 22,4 und 11,9; Daher werden bei der Herstellung von Schleifsteinen für Schienen häufig robuste und chemisch beständige Korund-Schleifmittel, insbesondere Zirkonkorund und Braunkorund, verwendet. [9,10,2] Bei der Herstellung von Schleifsteinen für Schienen werden daher im Allgemeinen robuste und chemisch beständige Korund-Schleifmittel, insbesondere Zirkonkorund und Braunkorund, verwendet. Die weltweite Schmelztechnologie für leistungsstarke Zirkonkorund-Schleifmittel wird derzeit vom französischen Unternehmen Saint-Gobain und anderen beherrscht. Um die Leistung von Schleifsteinen zu verbessern, müssen der entscheidende technologische Engpass bei der Zirkonkorund-Schmelzung überwunden und leistungsstarke (hohe Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit, gute Eigenschärfe usw.) Zirkonkorund-Schleifmittel entwickelt werden.

Abb. 1.Zirkonkorund-Schleifmittel[1]

Abb. 2. Schleifmittel aus weißem Korund[1]

Abb. 3. Braune Korund-Schleifmittel[1]

Derzeit werden Schleifsteine ​​zum Schleifen von Schienen aus einer Mischung von Schleifmitteln unterschiedlicher Körnung und Art hergestellt. Wang et al. [50] untersuchten die Schleifleistung von Schleifsteinen mit unterschiedlichen Anteilen von Zirkonkorund und Braunkorund. Die Ergebnisse zeigten, dass mit zunehmendem Braunkorundgehalt (0–100 %) das Schleifvolumen der Schleifsteine ​​abnahm. Umfassende Vergleichsergebnisse deuten darauf hin, dass die Zugabe von 10–30 % Braunkorund zum Schleifstein die Schleifleistung des Schleifsteins verbessern und gleichzeitig die Herstellungskosten des Schleifsteins senken kann. Zhang et al. [11] untersuchten das Schleifverhalten von Schleifsteinen mit unterschiedlicher Schleifkorngröße (F10–F30). Die Ergebnisse zeigten, dass sich unter einer bestimmten Belastung mit abnehmender Schleifkorngröße der Hauptschleifmechanismus des Schleifsteins allmählich von Gleitreibung und Pflügen zu Schneiden änderte, wodurch sich sowohl die Schleifleistung des Schleifsteins als auch die Oberflächenqualität der polierten Schienen verbesserten. In der nachfolgenden Studie untersuchten Zhang et al. [1] weiterhin die mechanischen Eigenschaften von Zirkonkorund-, Braunkorund- und Weißkorund-Schleifmitteln und das Schleifverhalten des entsprechenden Schleifsteins. Die Ergebnisse zeigten, dass die mechanischen Eigenschaften der Schleifmittel einen wesentlichen Einfluss auf die Schleifleistung des Schleifsteins haben. Wang et al. [12] Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Schleifvibration mit abnehmender Korngröße des Schleifsteins zunahm. Obwohl zu Schleifstein-Schleifmitteln umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt wurden, ist der Regelungsmechanismus der Schleifmittelstruktur (Geometrie, Art, Korngröße, Verhältnis usw.) auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Schleifsteins (Zähigkeit/Belastbarkeit, Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit usw.) und die Betriebsleistung (Schleifmenge, Schleifverhältnis, Betriebsdauer, Laufleistung, Ausfallmechanismus und Qualität der Schienenoberfläche nach dem Schleifen) noch immer unklar.

[1] ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. Untersuchung des Einflusses von abrasivem Verschleiß auf die Schleifleistung von Schienenschleifsteinen[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.

[2] WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Auswirkungen von Schleifmaterial und Härte der Schleifscheibe auf das Schienenschleifverhalten[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.

[3] HUNAG Guigang. Entwurf und experimentelle Untersuchung eines Hochgeschwindigkeits-Schleifprüfstands für Schienen-CBN-Schleifscheiben[J]. Fertigungsautomatisierung, , 2020, 42(05): 88-91+122.

[4] PENG Jin, ZOU Wenjun. Organische Schleifwerkzeuge[M]. Zhengzhou: Zhengzhou University Press, 102-244.

[5] LI Boming, ZHAO Bo, LI Qing. Schleifmittel, Schleifwerkzeuge und Schleiftechnologie[M]. Zweite Ausgabe. Peking: Chemical Industry Press, 2016, 45-270.

[6] ZHAO Biao, DING Wenfeng, CHEN Zhenzhen, et al. Porenstrukturdesign und Schleifleistung von porösen, metallgebundenen CBN-Schleifscheiben, hergestellt durch Vakuumsintern[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2019, 44: 125-132.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Untersuchung des Einflusses der Schleifkorngröße auf das Schienenschleifverhalten[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[8] ZHANG Wulin. Studie zu den Leistungsregulierungsmechanismen von Hochgeschwindigkeits-Schleifsteinen mittels Korund-Schleifmitteln[D]. Chengdu: Südwest-Jiaotong-Universität, 2021.

[9] YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, et al. Poröse Schleifscheiben zur Linderung der Vorermüdung und Erhöhung der Materialabtragsleistung beim Schienenschleifen[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[10] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Experimentelle Untersuchung des Materialabtragsmechanismus beim Schienenschleifen bei unterschiedlichen Vorwärtsgeschwindigkeiten [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[11] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Untersuchung des Einflusses der Schleifkorngröße auf das Schleifverhalten von Schienen[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[12] WANG Wenjian, GU Kaikai, ZHOU Kun, et al. Einfluss der Körnigkeit des Schleifsteins auf Schleifkraft und Materialabtrag beim Schienenschleifen[JJ]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Teil J: Journal of Engineering Tribology, 2019, 233(2): 355-365.