La Mem-adaptaj Muelantaj Kondutoj de Altrapida Fervoja Muelado sub la Glit-ruliĝantaj Komponitaj Movoj

La mem-adaptaj muelantaj kondutoj de altrapida relo sub glit-ruliĝantaj kunmetitaj movoj koncentriĝis pri optimumigo de muelanta rendimento kaj surfaca kvalito. Grandrapidaj fervojoj, karakterizitaj per altaj operaciaj rapidecoj kaj malpezaj aksŝarĝoj, ofte suferas de ruliĝanta kontaktolaceco [1], kiu kondukas al surfaca disfaldo [2-4], lacecfendetoj [5,6], kaj frakturoj [7,8]. Ĉi tiuj aferoj postulas ĝustatempan prizorgadon por certigi lasekura kaj fidinda funkciado de fervojaj retoj. Tradiciaj fervojaj muelantaj teknikoj planas trakti profundajn difektojn sed ofte rezultigas neefikecojn, plilongigitajn funkciservajn tempojn kaj termikan damaĝon. Altrapida muelado (HSG) aperis kiel efika alternativo, ofertante pli altajn muelantajn rapidecojn (60-80 km/h) kaj reduktitajn "funkciservajn fenestrojn." Male al konvencia muelado, HSG funkciigas per glit-ruliĝantaj kunmetitaj moviĝoj, movitaj per frikciaj fortoj inter muelradoj (GWoj) kaj la fervojsurfaco [9]. Ĉi tiu unika mekanismo ebligas kaj materialan forigon kaj abrazivan mem-akrigadon. Tamen, la interagado inter glitaj kaj ruliĝantaj movoj estis nesufiĉe esplorita, limigante la potencialon de HSG por relfunkciserva optimumigo. En ĉi tiu laboro, memfarita HSG-testplatformo estis utiligita por simuli surlokaj muelantaj kondiĉoj. Eksperimentoj estis faritaj sub diversaj kontaktoperspektivoj (30°, 45°, kaj 60°) kaj muelantaj ŝarĝoj (500 N, 700 N, kaj 900 N) [10, 11].

1. La proporcio de Slide-roll.La rezultoj pruvas, ke glit-ruliĝantaj kunmetitaj movoj ludas decidan rolon en influado de muelanta konduto. La glitado-ruliĝanta rilatumo (SRR), difinita kiel la rilatumo de glita rapido al ruliĝanta rapideco, kiel montrite en Fig.1, pliiĝis kun ambaŭ kontakta angulo kaj muelanta ŝarĝo, kiuj intuicie reflektis ŝanĝojn en la glita-ruliĝanta kunmetita moviĝo de la muelantaj paroj. Ekzemple, la SRR kreskis de 0.18 je 30° kontaktangulo ĝis 0.81 ĉe 60°. Ĉi tiu ŝanĝo de rul-dominita moviĝo al ekvilibro inter glitado kaj rulado signife plibonigis muelajn rezultojn. La studo trovis, ke 45° kontakta angulo produktis la plej altan muelantan efikecon, dum 60° kontakta angulo donis la plej bonan surfacan kvaliton, Surfaca malglateco (Ra) malpliiĝis konsiderinde kiam la kontakta angulo pliiĝis, de 12.9 μm ĉe 30° ĝis 3.5 μm ĉe 60°, kiel montrite en Fig.2 al Fig.4.

2. Muelanta-induktita WEL.Dum la muelanta procezo, pro la termo-mekanikaj kunligaj efikoj, inkluzive de alta kontaktstreso, altaj temperaturoj kaj rapida malvarmigo, metalurgiaj transformoj kaj plasta deformado okazas sur la fervoja surfaco. Tiuj ŝanĝoj kaŭzas la formadon de fragila blanka akvaforta tavolo (WEL), kiu estas ema al frakturo sub ciklaj stresoj de rado-rela kontakto. Ĉiuj rezultoj malkaŝas, ke la averaĝa dikeco de la WEL estas malpli ol 8 μm, kiu estas pli maldika ol la aktiva muelanta induktita WEL (~40 μm) [12, 13], kiel montrite en Fig.5. Ĉi tiu fenomeno verŝajne rilatas al la unikaj karakterizaĵoj de la HSG-metodo, Kompare al tradicia aktiva muelado, en HSG, ununura abrasiva partiklo okupiĝas pri la muelanta procezo por nur mallonga periodo dum unu revolucia ciklo, eĉ ĉe altaj kontaktoperspektivoj. Plejparte de la tempo, la abrasiva partiklo estas en la varmodisipa periodo post muelado. Ĉi tio certigas, ke la abrasiva partiklo havas sufiĉan tempon por disipi varmecon antaŭ re-okupiĝado en muelado, rezultigante plibonigitajn termikajn kondiĉojn ĉe la muelanta interfaco.

3. Muelanta derompaĵoj.Muelanta derompaĵanalizo provizis pliajn komprenojn pri la materialaj forigo-mekanismoj, kiel montrite en Fig.6 kaj Fig.7. Flu-similaj kaj tranĉilformaj derompaĵoj, kiuj signifas efikan muelan efikecon, estis pli ĝeneralaj ĉe pli altaj SRRoj. En kontrasto, bloko kaj tranĉaĵigita derompaĵo estis dominaj ĉe pli malaltaj kontaktoperspektivoj, reflektante neadekvatan muelan efikecon. La ĉeesto de sferaj derompaĵoj pliiĝis kun muelantaj ŝarĝoj, indikante levitajn muelajn temperaturojn. Ĉi tiuj observoj elstarigas la gravecon de optimumigado de muelantaj parametroj por ekvilibrigi efikecon kaj termikajn kondiĉojn.

4. Mekanismo de glita ruliĝanta kunmetita moviĝo.La studo ankaŭ malkaŝis la dinamikan interagon inter glitado kaj ruliĝanta movoj en la muelanta procezo, kiel montrite en Fig.8. Glitado faciligis materialan forigon de la fervojsurfaco, dum rulado plibonigita derompaĵo malŝarĝo kaj abrasiva mem-akrigo. Ĉi tiu dinamika ekvilibro estas esenca por atingi efikan mueladon kun minimuma termika damaĝo. Tamen, troa emfazo de ambaŭ moviĝoj povas konduki al suboptimumaj rezultoj: ruliĝanta-dominita moviĝo pliigas surfacan malglatecon, dum glit-dominita moviĝo povas rezultigi reduktitan abrazivan renovigon kaj pliigitan termikan difekton.

5. Ampleksa taksado.Ampleksaj taksadoj de muelanta rendimento, inkluzive de muelanta efikeco, surfaca malglateco kaj WEL-dikeco, emfazis la avantaĝojn de optimumigado de glit-ruliĝantaj kunmetitaj movoj, kiel montrite en Fig.9. La radaraj leteroj pri muelado de agado sub diversaj ŝarĝoj kaj kontaktaj anguloj montris, ke 45° kontakta angulo disponigis la plej bonan ĝeneralan ekvilibron de efikeco kaj kvalito. Tamen, la 60° kontakta angulo konstante produktis la plej glatajn surfacojn, igante ĝin ideala por finaj muelaj enirpermesiloj. Ĉi tiuj trovoj sugestas, ke laŭcelaj alĝustigoj al muelantaj parametroj povas trakti diversajn fervojsurfacdifekton efike.

Tiu esplorado ofertas praktikajn implicojn por altrapida fervojprizorgado. Por komencaj muelantaj enirpermesiloj, 45° kontakta angulo maksimumigas materialan forigon de efikeco, dum 60° angulo certigas superan surfacan kvaliton en finaj etapoj. La studo substrekas la gravecon de dinamike ekvilibrigi glitajn kaj ruliĝantajn movojn por plibonigi muelan agadon, plibonigi surfacan kvaliton kaj plilongigi la funkcidaŭron de muelantaj radoj.

Konklude, la studo elstarigas la kritikan rolon de glit-ruliĝantaj kunmetitaj movoj en altrapida fervojmuelado. Optimumigante la proporcion de glitaj kaj ruliĝantaj agoj, HSG povas atingi superan muelantan efikecon kaj surfacan kvaliton dum minimumigante termikan damaĝon. Ĉi tiuj trovoj provizas teorian fundamenton por progresigi HSG-teknologion kaj praktikajn gvidliniojn por plibonigi fervojajn prizorgajn praktikojn.

Fig. 1.Varia tendenco de SRR, COF, kaj rotacia rapideco kun muelantaj ŝarĝoj kaj kontaktaj anguloj.

Fig. 2.Muelanta efikecon sub malsamaj kontaktaj anguloj kaj muelantaj ŝarĝoj.

Fig. 3.La surfacmorfologioj de fervojspecimenoj sub malsamaj kontaktoperspektivoj kaj muelantaj ŝarĝoj.

Fig. 4.Surfaca malglateco kaj3D-morfologiojde fervojspecimenoj sub malsamaj kontaktanguloj kaj muelantaj ŝarĝoj.

Fig. 5.Trans-sekcaj optikaj kaj SEM metalografiaj bildoj de la fervojspecimenoj.

Fig. 6.La tipo kaj proporcio demuelantaj derompaĵojsub malsamaj kontaktaj anguloj kaj muelantaj ŝarĝoj.

Fig. 7.SEM-bildoj kaj EDS-spektroj por malsamaj specoj de muelantaj derompaĵoj.

Fig. 8.Skema diagramo de la efiko de glit-ruliĝanta kunmetita moviĝo sur HSG.

Ĉi tiu laboro estis raportita en la Journal of Tribology International.

Referencoj

[1] Fan W, Wu C, Wu Z, et al. Senmova kontaktomekanismo inter segildenta kontaktrado kaj relo en relo muelanta kun abrazia zono[J]. Ĵurnalo de Produktado-Procezoj, 2022, 84: 1229-1245.

[2] Cheng ZN, Zhou Y, Li PJ, et al. Fendeto-disvastigo kaj fervoja surfaco disfalanta mekanismo bazita sur peridinamiko [J]. Journal of Tongji University, 2023, 51 (6): 912-922.

[3] Wang JN, Guo X, Jing L, et al. Finhavelementaj simulaĵoj de rado-rela efikrespondo induktita per rado-paŝaddisfalado de altrapidaj trajnoj[J]. Eksplodo kaj Ŝok-Ondoj, 2022, 42 (4): 045103-1-045103-15.

[4] Hua J, Liu J, Liu F, et al. Studo pri strio WEA-eluza difekto kaj laceca disfaldo de U71MnG-relmaterialo per lasera estingiga traktado[J]. Tribology International, 2022, 175: 107811.

[5] Benoît D, Salima B, Marion R. Multiscale-karakterizado de kapkontroliniciado sur reloj sub ruliĝanta kontaktlaciĝo: Mekanika kaj mikrostruktura analizo [J]. Wear, 2016, 366: 383-391.

[6] Shur EA, Borts AI, Bazanova LV, et al. Determino de la lacecfendeta kreskorapideco kaj tempo en reloj uzantaj lacec makroliniojn [J]. Rusa Metalurgio (Metaly), 2020, 2020: 477-482.

[7] Al-Juboori A, Zhu H, Li H, et al. Mikrostruktura enketo pri relfrakturfiasko asociita kun kaŭritaj difektoj [J]. Engineering Failure Analysis, 2023, 151: 107411.

[8] Masoudi Nejad R, Farhangdoost K, Shariati M. Mikrostruktura analizo kaj laceca frakturkonduto de fervojŝtalo [J]. Mekaniko de Altnivelaj Materialoj kaj Strukturoj, 2020, 27(2): 152-164.

[9] Von Diest K, Puschel A. Altrapida muel-fervoja bruoredukto tra regula fervojmuelanta sen trafikinterrompoj [C]//INTER-BRUADO kaj NOISE-CON Kongreso kaj Conference ProceedinGW. Instituto de Brua Kontrolo-Inĝenieristiko, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[10] Von Diest K, Ferrarotti G, Kik W, et al. Eluza analizo de la altrapida muelanta veturilo HSG-2: validigo, simulado kaj komparo kun mezuradoj[M]//Dinamiko de Veturiloj sur Vojoj kaj Trakoj Vol 2. CRC Press, 2017: 925-930.

[11] Von Diest K, Puschel A. Altrapida muel-fervoja bruoredukto tra regula fervojmuelado sen trafikinterrompoj [C]//INTER-BRUADO kaj NOISE-CON Kongreso kaj Conference ProceedinGW. Instituto de Brua Kontrolo-Inĝenieristiko, 2013, 247 (2): 5206-5212.

[12] Mesaritis M, Santa JF, Molina LF, et al. Post-kampa muelanta taksado de malsamaj relkarakteroj en plenskalaj rado/relaj laboratoriotestoj [J]. Tribology International, 2023, 177: 107980.

[13] Rasmussen CJ, Fæster S, Dhar S, et al. Surfaca fendetformado sur reloj ĉe muelado induktita martensita blanka akvaforta tavoloj [J]. Wear, 2017, 384: 8-14.