چالش های بومی سازی سنگ زنی

بررسی فوق در مورد وضعیت تحقیق فعلی سنگ آهن از جنبه های قالب گیری سنگ آهنی (مواد اولیه و فرآیند)، روش های ارزیابی عملکرد سنگ آهن، سوختگی ریل و غیره، به طور خلاصه نشان می دهد که طراحی و ساخت سنگ آهن یک امر چند رشته ای (مکانیک، مواد، مکانیک، و غیره)، چند عاملی (اجزا، شرایط کاری، شرایط کاری، چالش های پیچیده، رابط ها، غیره) است. بنابراین، موارد زیر خلاصه ای از مشکلات و چالش های پیش روی فرآیند تحقیق و توسعه سنگ آهن از سه جنبه است: قالب گیری سنگ اهن، رفتار رابط سنگ اهن/راه آهن، و ارزیابی عملکرد سنگ آهن (شکل 1) با هدف ارائه مراجع خاصی برای دانشمندان و متخصصان مرتبط.

(1) قالب گیری سنگ آسیاب

عملکرد سنگ آهن تحت تأثیر فرمولاسیون (رزین، پرکننده، ساینده و غیره)، فرآیند قالب گیری (اختلاط، پخت و غیره)، ساختار (تخلخل و اندازه منافذ، غلظت مواد ساینده و غیره)، و سطوح ناهمگن (رزین/ساینده، رزین/پرکننده، و غیره) استحکام باند و سایر عوامل، همانطور که در شکل نشان داده شده است. در حال حاضر، مکانیسم اتصال رابط ناهمگن سیستم ساینده مشخص نیست. پرکننده میکرو/نانو بر روی چقرمگی باند، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش مکانیسم تنظیمی باید آشکار شود. ساختار سنگ ساینده پیچیده از خواص فیزیکی و شیمیایی سنگ ساینده، مکانیسم تاثیر عملکرد عملکرد خدمات هنوز روشن نیست. مشکلات علمی و فنی فوق مشکلات زیادی را برای تنظیم عملکرد سنگ زنی به همراه دارد.

Yuan Yongjie [1] از Abaqus و Python برای ایجاد یک مدل سنگ آسیاب مجازی استفاده کرد و تحقیقات مربوط به سنگ آسیاب را از طریق روش محاسبه اجزای محدود انجام داد، که الهام‌بخش مهمی برای طراحی سنگ‌های آسیاب با متغیرها و فرآیندهای پیچیده‌تر است. بنابراین، در آینده می‌توانیم از اجزای محدود و روش‌های دیگر برای ساخت سریع و کارآمد مدل سنگ آسیاب استفاده کنیم و طیف دقیق‌تری از رابطه پاسخ هم‌افزایی بین عوامل مختلف برای هدایت طراحی سنگ‌های آسیاب ایجاد کنیم. و مدل با حجم زیادی از داده های تجربی پایه توجیه می شود.

(2) رفتار رابط سنگ / ریل ساینده

هندسه ساینده، جهت گیری فضایی دارای تصادفی است و در نتیجه تفاوت زیادی در زاویه جلوی فرآیند سنگ زنی ساینده (لغزش، شخم، برش) ایجاد می کند و بنابراین نقش هر ساینده بر رفتار مواد ریل (نیروی مکانیکی، دمای سنگ زنی و غیره) نیز تصادفی است و بنابراین تأثیر مکانیزم شکست در سطح سنگ، تفاوت هایی در کیفیت سطح سنگ وجود دارد. در حالت ایده آل: ساینده پس از چرخه های زیادی سایش - فرآیند خود تیز شدن، به عملکرد برش خود بازی کامل می دهد. سایش باند و ریختن، به طوری که ساینده غیرفعال کردن، سنگ ساینده خود تیز کردن. اما سایش بیش از حد باند، که منجر به ریزش زودرس ساینده می شود، میزان استفاده از ساینده کاهش می یابد، مقاومت سایشی سنگ آسیاب کاهش می یابد و عمر مفید را کوتاه می کند. بنابراین، سایش و خود تیز شدن سنگ آسیاب باید به حالت متعادلی برسد تا سنگ آسیاب هم عملکرد برش قوی و هم عمر طولانی داشته باشد. در عین حال، سایش سنگ آسیاب مستقیماً بر شرایط لبه ساینده و زاویه برش تأثیر می گذارد، که به نوبه خود بر گرمای سنگ زنی فرآیند آسیاب و کیفیت سطح ریل تأثیر می گذارد. بنابراین مشاهده می شود که در فرآیند سنگ زنی ریل، تحت کوپلینگ حرارتی-مکانیکی رابط سنگ آسیاب/ ریل، حذف مواد و شکست سنگ تراش بر یکدیگر تأثیر می گذارد و رابطه نزدیکی با هم دارند که در نهایت بر کیفیت سطح ریل پس از سنگ زنی تأثیر می گذارد.

در حال حاضر، مکانیسم تعامل بین حذف مواد و شکست سنگ آهن در فرآیند سنگ زنی ریل و تأثیر آن بر کیفیت سطح ریل هنوز مشخص نیست، که دشواری طراحی سنگ آهن را افزایش می دهد، همانطور که در شکل 1 (b) نشان داده شده است. بنابراین، مطالعه مکانیسم حذف مواد در طی فرآیند سنگ زنی ریل، مکانیسم سایش سنگ آهن، تکامل کیفیت سطح ریل و ساخت مدل رابطه فیزیکی ساختار سنگ آهن - خواص مکانیکی سنگ آهن - عملکرد سنگ زنی - مکانیسم شکست سنگ آهن - کیفیت سطح ریل که ارزش زیادی برای طراحی و ساخت سنگ آهن دارد، حائز اهمیت است.

(3) ارزیابی عملکرد سنگ آسیاب

ارزیابی علمی و جامع عملکرد سنگ زنی (به ویژه ظرفیت سنگ زنی)، فرمول سنگ زنی، طراحی فرآیند یک مرجع مهم را فراهم می کند. در حال حاضر روش های مختلفی برای ارزیابی عملکرد سنگ آهن وجود دارد و استانداردهای ارزیابی یکنواختی برای عملکرد سنگ آهن وجود ندارد که اشتراک گذاری نتایج تحقیقات مربوط به سنگ آهن را دشوار می کند، همانطور که در شکل 1(c) نشان داده شده است. در همین حال، در حال حاضر، بسیاری از محققین با تهیه سنگ‌های آسیاب با اندازه کامل، تحقیقات مرتبطی را انجام می‌دهند که دارای اندازه بزرگی هستند که برای توصیف و تحلیل ماکرو/میکرو بعدی مناسب نبوده و نمی‌توانند داده‌های تجربی دقیق‌تری را به دست آورند، که منجر به نتایج تجربی سنگ‌های آسیاب با راهنمایی محدود در تنظیم سنگ‌های آسیاب می‌شود که کارایی تحقیق و توسعه را کاهش می‌دهد. و منجر به هدر رفتن انرژی و مواد اولیه می شود. بنابراین، یک مسیر فناوری ارزیابی چند بعدی را می توان برای طراحی علمی تجهیزات ارزیابی سنگ تراش و ساخت دستورالعمل های ارزیابی عملکرد سنگ های آسیاب در ابعاد مختلف اتخاذ کرد تا پایه و اساس ارتقای سنگ های آسیاب در خطوط حمل و نقل ریلی را ایجاد کند.

شکل1 مشکلات کلیدی برای توسعه GS

(الف) سازند سنگ سنگ [2،3،1]؛ (ب) روابط بین مکانیسم‌های حذف مواد، مکانیسم‌های سایش سنگ‌سایه، و کیفیت سطح ریل [4،5،6،7،8]. (ج) روشهای ارزیابی عملکرد Grindstone [9،2،10].

[1] یوان یونگجی. مکانیسم های تنظیمی عملکرد سنگ سنگ زنی ریلی با ساختار منفذی [J]. چنگدو: دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی، 2021.

[2] ژانگ ولین. مطالعه در مورد مکانیسم‌های تنظیمی عملکرد سنگ سنگ‌زنی ریلی پرسرعت از طریق ساینده‌های کوراندوم [D]. چنگدو: دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی، 2021.

[3] ZHANG Pengfei، ZHANG Wulin، YUAN Yongjie، و همکاران. بررسی اثر سنگ زنی-گرما بر مکانیزم حذف مواد از سنگ زنی ریلی [J]. Tribology International، 2020، 147:105942.

[4] JI Yuan، TIAN Changhai، PEI Dingfeng. تجزیه و تحلیل مقایسه ای استانداردهای چرخ سنگ زنی ریلی چینی و استانداردهای بین المللی خارجی [J]. کنترل کیفیت راه آهن، 2018، 46(9): 5-8.

[5] ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Wenjian، و همکاران. تأثیر فشار سنگ زنی بر رفتارهای حذف مواد ریل [J]. Tribology International، 2019، 134: 417-426.

[6] ZHOU Kun، DING Haohao، WANG Ruixiang، و همکاران. بررسی تجربی در مورد مکانیسم حذف مواد در حین سنگ زنی ریل در سرعت های مختلف رو به جلو [J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.

[7] ژانگ ولین، ژانگ پنگفی، ژانگ جون، و همکاران. بررسی اثر اندازه شن ساینده بر رفتارهای سنگ زنی ریل [J]. مجله فرآیندهای ساخت، 2020، 53: 388-395.

[8] یواخیم مایر، رابرت انگلهورن، رزماری رات، و همکاران. ویژگی های سایش ساینده های کوراندوم ژل-سل تقویت شده با فاز دوم [J]. Acta Materialia، 2006، 54(13): 3605-3615.

[9] XU Xiaotang. مطالعه در مورد مکانیسم سنگ زنی ریل با سرعت بالا[D]. چنگدو: دانشگاه جیائوتنگ جنوب غربی، 2016.

[10] XU Xiaotang، WANG Hengyu، WU Lei، و همکاران. یک مطالعه تجربی روی سنگ زنی ریل با سرعت بالا در شرایط مرطوب [J]. مهندسی روانکاری، 1395، 41 (11): 41-44.