Uudised
01
Rööbaste oksüdatsioonikäitumine lihvimisprotsessi ajal
2024-12-25
Abrasiivide ja rööbaste vastastikuse mõju käigus tekib siinide plastiline deformatsioon soojust ning hõõrdumine abrasiivide ja rööpamaterjalide vahel tekitab samuti lihvimissoojust. Terassiinide lihvimine toimub looduslikus atmosfääris ja lihvimisprotsessi käigus terasrööpa materjal paratamatult oksüdeerub lihvimiskuumuses. Terasrööbaste pinna oksüdatsiooni ja rööpapõletuste vahel on tihe seos. Seetõttu on vaja uurida rööpa pinna oksüdatsioonikäitumist lihvimisprotsessi ajal.
On teatatud, et valmistati kolme tüüpi survetugevusega lihvkive, mille tugevused olid vastavalt 68,90 MPa, 95,2 MPa ja 122,7 MPa. Vastavalt lihvkivi tugevuse järjestusele kasutatakse nende kolme lihvkivide rühma esindamiseks GS-10, GS-12.5 ja GS-15. Kolme lihvkivide komplekti GS-10, GS-12.5 ja GS-15 abil jahvatatud terasrööpa näidiste puhul tähistatakse neid vastavalt RGS-10, RGS-12.5 ja RGS-15. Tehke lihvimiskatseid jahvatustingimustel 700 N, 600 p/min ja 30 sekundit. Intuitiivsemate katsetulemuste saamiseks kasutab siini lihvimiskivi tihvti ketta kontaktirežiimi. Analüüsige rööpa pinna oksüdatsioonikäitumist pärast lihvimist.
Lihvitud terasrööpa pinnamorfoloogiat vaadeldi ja analüüsiti SM ja SEM abil, nagu on näidatud joonisel 1. Maapinna rööpa pinna SM tulemused näitavad, et lihvimiskivi tugevuse kasvades muutub maapinna rööpa pinna värvus sinisest ja kollakaspruunist rööpa esialgsele värvile. Lin jt uuring. näitas, et kui lihvimistemperatuur on alla 471 ℃, näib rööpa pind normaalset värvi. Kui jahvatustemperatuur on vahemikus 471-600 ℃, on siinil helekollased põletused, kui jahvatustemperatuur on vahemikus 600-735 ℃, siis siini pinnal on sinised põletused. Seetõttu võib maandatud rööpa pinna värvimuutuse põhjal järeldada, et kui lihvkivi tugevus väheneb, siis lihvimistemperatuur järk-järgult tõuseb ja rööpa põlemisaste suureneb. EDS-i kasutati jahvatatud terasrööpa pinna ja prahi põhjapinna elementide koostise analüüsimiseks. Tulemused näitasid, et lihvkivi tugevuse suurenemisega vähenes O elemendi sisaldus rööpa pinnal, mis viitab Fe ja O seondumise vähenemisele rööpa pinnal ning rööpa oksüdatsiooniastme vähenemisele, mis on kooskõlas rööpa pinna värvimuutuse trendiga. Samal ajal väheneb lihvkivi tugevuse suurenemisega ka O-elemendi sisaldus lihvimisprahi alumisel pinnal. Väärib märkimist, et sama lihvkiviga lihvitud terasrööpa pinna ja lihvimisprahi põhjapinna puhul on O-elemendi sisaldus viimase pinnal kõrgem kui esimese oma. Prahi moodustumisel tekib plastiline deformatsioon ja abrasiivide kokkusurumisel tekib soojus; Prahi väljavoolu käigus hõõrub prahi alumine pind vastu abrasiivi esiotsa pinda ja tekitab soojust. Seetõttu põhjustab prahi deformatsiooni ja hõõrdesoojuse koosmõju suurema oksüdatsiooniastmeni prahi põhjapinnal, mille tulemuseks on suurem O-elemendi sisaldus.
(a) Madala tugevusega lihvkivi jahvatatud terasrööpa pind (RGS-10)
b) Terasrööpa pind, mis on lihvitud keskmise tugevusega lihvkiviga (RGS-12.5)
(c) Kõrge tugevusega lihvkivi jahvatatud terasrööpa pind (RGS-15)
Joonis 1. Terassiinide pinnamorfoloogia, prahi morfoloogia ja EDS-analüüs pärast lihvimist erineva intensiivsusega lihvkividega
Terasrööbaste pinnal olevate oksüdatsiooniproduktide ja oksüdatsioonisaaduste varieerumise edasiseks uurimiseks rööpa pinna põlemisastmega kasutati röntgenfotoelektronspektroskoopiat (XPS) elementide keemilise oleku tuvastamiseks lihvitud terasrööbaste pinnalähedases kihis. Tulemused on näidatud joonisel 2. Rööpa pinna täisspektri analüüsi tulemused pärast lihvimist erineva intensiivsusega lihvkividega (joonis 2 (a)) näitavad, et maapinnal on C1s, O1s ja Fe2p piigid ning O-aatomite protsent väheneb rööpa pinna põlemisastmega, mis on kooskõlas EDS-i pinna analüüsi tulemuste mustriga rööpa pinnal. Tulenevalt asjaolust, et XPS tuvastab elemendi olekuid materjali pinnakihi lähedal (umbes 5 nm), on XPS täisspektriga tuvastatud elementide tüübis ja sisus teatud erinevusi võrreldes terasrööpa aluspinnaga. C1s piiki (284,6 eV) kasutatakse peamiselt teiste elementide sidumisenergiate kalibreerimiseks. Peamiseks oksüdatsiooniproduktiks terasrööbaste pinnal on Fe oksiid, mistõttu analüüsitakse üksikasjalikult Fe2p kitsast spektrit. Joonistel 2 (b) kuni (d) on kujutatud Fe2p kitsa spektri analüüs vastavalt terasrööbaste RGS-10, RGS-12.5 ja RGS-15 pinnal. Tulemused näitavad, et Fe2p3/2-le omistatakse kaks seondumisenergia piiki 710,1 eV ja 712,4 eV juures; Fe2p1/2 sidumisenergia piigid on 723,7 eV ja 726,1 eV juures. Fe2p3/2 satelliidi tipp on 718,2 eV. Kaks piiki 710,1 eV ja 723,7 eV juures võib omistada Fe-O seondumisenergiale Fe2O3-s, samas kui piigid 712,4 eV ja 726,1 eV juures võivad olla omistatud Fe-O seondumisenergiale FeO-s. Tulemused näitavad, et Fe3O4 Fe2O3. Samal ajal ei tuvastatud 706, 8 eV juures analüütilist piiki, mis näitab elementaarse Fe puudumist maapealse rööpa pinnal.
a) täisspektri analüüs
(b) RGS-10 (sinine)
(c) RGS-12.5 (helekollane)
d) RGS-15 (terasrööpa originaalvärv)
Joonis 2. Erineva põletusastmega rööpapindade XPS analüüs
Piigi pindala protsendid Fe2p kitsas spektris näitavad, et RGS-10, RGS-12.5 kuni RGS-15 piigi pindala protsendid Fe2+2p3/2 ja Fe2+2p1/2 suurenevad, samas kui Fe3+2p3/2 ja Fe3+2p1/2 piigi pindala protsendid vähenevad. See näitab, et kui rööpa pinnapõletusaste väheneb, siis Fe2+ sisaldus pinna oksüdatsiooniproduktides suureneb, samas kui Fe3+ sisaldus väheneb. Oksüdatsiooniproduktide erinevad komponendid annavad maapinna rööbastee erinevat värvi. Mida kõrgem on pinnapõletusaste (sinine), seda suurem on Fe2O3 toodete sisaldus oksiidis; Mida madalam on pinnapõletusaste, seda suurem on FeO toodete sisaldus.