Lihvketaste sideaine

Sideaine mängib keskset rolli abrasiivsete osakeste turvalisel sidumisel, tagades sellega, et lihvkivil on olulised mehaanilised omadused, nagu tugevus, sitkus, kulumiskindlus ja kuumakindlus. Samuti tagab see lihvimisprotsessi ajal abrasiivile vajaliku hoidejõu. Lihvkivide sidemeid on kolme peamist tüüpi: keraamiline, metallipõhine ja vaigupõhine. Keraamilised sidemed on tuntud oma stabiilsete keemiliste omaduste ja erakordse kuumakindluse poolest. Kuid nende rabedus ja halb soojusjuhtivus muudavad need ebasobivaks rööbaste lihvimise karmides tingimustes, mis hõlmavad suuri kiirusi, suuri koormusi, kõrgeid temperatuure ja tugevat vibratsiooni. Praegu ei ole teatatud juhtudest, kus rööbaste lihvimisel oleks kasutatud keraamilisi sidemeid.

Metalliga seotud materjalid võivad anda lihvkividele suure tugevuse, kõrge soojusjuhtivuse ja kõrge kulumiskindluse. Jiang et al. valmistatud vasepõhised [1] ja rauapõhised [2] metalliga seotud lihvimiskivid, kasutades pulbermetallurgiat. Lihvimiskatsed näitasid, et rauapõhise lihvkivi lihvimisaste oli ligikaudu 15 korda kõrgem kui vaigupõhisel lihvkivil, ulatudes koguni 686-ni. Metallsideme kõrge tugevus muudab aga sideme kulumise lihvimisprotsessis raskeks, paljastades seeläbi abrasiivi ja lihvimiskivi nõrgenemise. Lisaks, kuna siini lihvimisvagunites puuduvad passiveerimislihvimiskivi teritamise tingimused, ei ole metallipõhistel lihvkividel eelist joonlihvimisel. Lisaks on metalliga seotud lihvkivide paagutamistemperatuur kõrge, protsess on keeruline, tootmiskulud kõrged ja lihvkivi ökonoomsus on halb. Praegu ei ole juhtumeid, kus joonlihvimisel oleks kasutatud metalliga seotud lihvimiskive. Teadustöö keskendub edaspidi metallipõhiste lihvkivide tugevuse ja iseteritumise tasakaalustamisele, odava tootmistoorme leidmisele ning tootmisprotsessi tõhustamisele. Abrasiivitootmises kasutatakse laialdaselt vaigu sideaineid, millel on kõrge tugevus, sitkus ja madalad toorainehinnad ning lihtne vormimisprotsess. Praegu on nii riigisiseselt kui ka rahvusvaheliselt raudteetransiidiliinide rööbaste lihvimismasinatele paigaldatud lihvimiskivid (aktiivlihvimine ja kiire passiivlihvimine) kõik vaigupõhised lihvimiskivid [3,4]. Rööpa lihvimistingimused on karmid ja kuivlihvimisolekus on lihvimistemperatuur kõrge. Seetõttu kasutatakse lihvimiskivides üldiselt kõrge temperatuuritaluvuse, hea nakkuvuse ja hõlpsa vormimisega fenoolvaikusid, aga ka äsja modifitseeritud sorte, nagu epoksü, polüvinüülkloriid, polüamiid, polüvinüüleeter, bismaleimiid ja muud modifitseeritud fenoolvaigud [5]. Tavaliselt kasutatakse ka suurema kuumakindluse ja mehaaniliste omadustega polüfenooleetervaikusid ja polüimiidvaikusid [6]. Zhang et al. [4] uuris nelja fenoolvaigu lihvimiskivi lihvimisomadusi ja leidis, et vaigu tugevuse, sitkuse ja kuumakindluse tagamine kõrgetel temperatuuridel on ülitõhusate lihvkivide valmistamisel üliolulised tegurid. Zhangi jt tulemused. [7] näitas, et madala tugevusega (madala sideainesisaldusega) lihvkividel oli hea iseterituvus ja suur materjalieemaldus, kuid need kaldusid rööpa põletama ja neil oli halb kulumiskindlus. Seevastu kõrge tugevusega (kõrge sideainesisaldusega) lihvkividel oli hea kulumiskindlus ja kõrge lihvimisaste, kuid halb iseterituvus. Zhang et al. [8] viitas sellele, et pruuni sulatatud alumiiniumoksiidi lihvimiskivi abrasiivi enneaegse eraldumise peamine põhjus oli abrasiivi/sideaine liidese lahtiühendamine, mille tulemuseks oli madal lihvimiskogus ja jahvatusaste. Need leiud näitavad, et heterogeensete materjalide (abrasiivid, täiteained jne) pinnal oleva vaigu tugevus, sitkus, kuumakindlus ja märguvus mõjutavad otseselt lihvkivi kõikehõlmavaid omadusi. Seetõttu on suure teadusliku tähtsusega valida suure tugevuse, sitkuse, termilise lagunemiskindluse ja tugeva märguvusega vaigud ning selgitada vaigu/abrasiivi, vaigu/täiteaine ja muude heterogeensete liideste mehhanismi lihvkivisüsteemis.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang jt. Vaakumkuumpressimisega paagutamise teel valmistatud Cu-ZTA metallkeraamika mikrostruktuur ja mehaanilised omadused[J]. Materjaliuuringute Ekspress, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang jt. Vaakumkuumpressitud paagutamise teel valmistatud Fe-ZTA metallkeraamika mikrostruktuur ja mehaanilised omadused[J]. Materjaliuuringute Ekspress, 2020, 7(2): 26518.

[3]China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. Hiina raudteekorporatsiooni ettevõtte standard: raudteelihvimisrongi lihvketta hankimise tehnilised kirjeldused[S]. Peking: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.

[4]JI jüaan. Rööbaste lihvimise lihvketta hindamistehnoloogia süstemaatiline uuring[D]. Peking: Hiina Raudteeteaduste Akadeemia, 2019.

[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. Uuring fenoolvaigu mõju kohta rööbaste lihvimisketta lihvimisvõimele[J]. Raudtee kvaliteedikontroll, 2015, 43(02): 21-24.

[6]WU Leitao. Uuring vase-tina sulami pulbri mõju kohta vaigu sidemega ülikõva toodete mehaanilistele omadustele ja jahvatusvõimele[D]. Zhengzhou: Henani tehnikaülikool, 2011.

[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei jt. Lihvimiskivi tugevuse mõju uurimine rööpa lihvimiskäitumisele [J]. Tribology, 40(03): 385-394

[8]ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie jt. Abrasiivse kulumise mõju uurimine rööbaste lihvimiskivide lihvimisvõimele[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.