ساینده‌های سنگ آسیاب

سنگ‌های ساینده معمولاً برای ساینده‌های کلاس کوراندوم (کوراندوم زیرکونیوم، کوراندوم قهوه‌ای، کوراندوم سفید و غیره، مانند شکل 11) [1،2]، برخی از ساینده‌های فوق سخت (CBN) [3] و SiC، WC و غیره استفاده می‌شوند. از آنجا که الماس و عنصر فلز واسطه Fe میل ترکیبی قوی دارند، بنابراین در سنگ‌زنی الماس با دمای بالا، لایه سطحی اتم کربن sp3 از حالت هیبریداسیون به حالت sp2+ 2P1z، یعنی گرافیتی شدن الماس، عملکرد سنگ‌زنی ساینده را کاهش می‌دهد [4،5]. این امر عملکرد سنگ‌زنی ساینده را کاهش می‌دهد و بنابراین الماس برای سنگ‌زنی ریل مناسب نیست. اگرچه ساینده‌های CBN قوی/چقرمگی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر سایش، رسانایی حرارتی خوب و قابلیت سنگ‌زنی قوی هستند [6،7]. اگرچه ساینده‌های CBN قوی/چقرمگی، مقاوم در برابر دمای بالا، مقاوم در برابر سایش، رسانایی حرارتی خوب و قابلیت سنگ‌زنی قوی هستند، اما اندازه ذرات آنها کوچک است (بزرگترین اندازه ذرات کمتر از 500 میکرومتر)، قیمت بالایی دارند، منعکس کردن مزایای عملکرد سنگ‌زنی آنها در سنگ‌زنی ریلی این نوع سنگ‌زنی درشت و شرایط بار سنگین دشوار است و اقتصاد سنگ‌زنی ضعیف است. ساینده‌های کوراندوم دارای مقاومت در برابر سایش خوب، استحکام/چقرمگی و قابلیت برش خوب، هزینه کم، در کلاس سنگ‌زنی ریلی با سرعت بالا، بار زیاد، سنگ‌زنی خشک، اندازه دانه درشت و سایر شرایط عملیاتی شدید هستند که مزایای قابل توجهی دارند. ژانگ وولین[8] مقاومت فشاری کوراندوم زیرکونیوم، کوراندوم قهوه‌ای کلسینه شده و کوراندوم سفید و عملکرد آسیاب سنگ‌های آسیاب مربوطه F16 با استفاده از دستگاه آزمایش فشار تک محوری بررسی شد و نتایج نشان داد که: مقاومت کوراندوم زیرکونیوم بالاترین (308.0 مگاپاسکال) و پس از آن کوراندوم قهوه‌ای کلسینه شده (124.0 مگاپاسکال) و کمترین مقاومت مربوط به کوراندوم سفید (103.2 مگاپاسکال) بود؛ و نسبت‌های آسیاب سنگ‌های آسیاب ساینده زیرکونیوم، کوراندوم قهوه‌ای کلسینه شده و کوراندوم سفید، به ترتیب بزرگی، 41.0، 22.4 و 11.9 بودند؛ بنابراین، ساینده‌های کوراندوم قوی/سخت و از نظر شیمیایی پایدار، به ویژه کوراندوم زیرکونیوم و کوراندوم قهوه‌ای، معمولاً در ساخت سنگ‌های سنگ‌زنی ریلی استفاده می‌شوند.[9،10،2] بنابراین، در ساخت سنگ تیزکن سنگ‌زنی ریلی عموماً از ساینده‌های نوع کوراندوم قوی/سخت و از نظر شیمیایی پایدار، به ویژه کوراندوم زیرکونیوم و کوراندوم قهوه‌ای استفاده می‌شود. در حال حاضر، فناوری ذوب ساینده کوراندوم زیرکونیوم با عملکرد بالا در سطح جهانی توسط شرکت فرانسوی Saint-Gobain و سایر شرکت‌ها تسلط یافته است. بنابراین، عبور از تنگنای فناوری کلیدی ذوب کوراندوم زیرکونیوم و توسعه ساینده‌های کوراندوم زیرکونیوم با عملکرد بالا (چقرمگی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت، خود تیزی خوب و غیره) برای بهبود عملکرد سنگ‌های سنگ‌زنی بسیار مهم است.

شکل ۱.ساینده‌های زیرکونیوم کوراندوم[1]

شکل 2. ساینده‌های کوراندوم سفید [1]

شکل 3. ساینده‌های کوراندوم قهوه‌ای [1]

در حال حاضر، سنگ‌های آسیاب برای سنگ‌زنی ریل‌های خطی با مخلوطی از مواد ساینده با اندازه‌ها و انواع دانه‌های مختلف ساخته می‌شوند. وانگ و همکارانش [50] عملکرد سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب با نسبت‌های مختلف کوراندوم زیرکونیوم و کوراندوم قهوه‌ای را بررسی کردند و نتایج نشان داد که با افزایش محتوای کوراندوم قهوه‌ای (0% تا 100%)، حجم سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب کاهش می‌یابد. نتایج مقایسه‌ای جامع نشان می‌دهد که افزودن 10% تا 30% کوراندوم قهوه‌ای به سنگ تیزکن می‌تواند تضمین کند که سنگ تیزکن راندمان سنگ‌زنی مطلوب‌تری دارد و همچنین هزینه تولید سنگ تیزکن را کاهش می‌دهد. ژانگ و همکارانش [11] رفتار سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب با اندازه‌های مختلف دانه‌های ساینده (F10 تا F30) را بررسی کردند و نتایج نشان داد که تحت یک بار مشخص، با کاهش اندازه دانه‌های ساینده، مکانیسم اصلی سنگ‌زنی سنگ آسیاب به تدریج از اصطکاک لغزشی و شخم زدن به برش تغییر می‌کند و عملکرد سنگ‌زنی سنگ آسیاب و کیفیت سطح ریل‌های صیقل داده شده هر دو بهبود یافته است. در مطالعه بعدی، ژانگ و همکارانش [1] به مطالعه خواص مکانیکی ساینده‌های زیرکونیوم کوراندوم، کوراندوم قهوه‌ای و کوراندوم سفید و رفتار سنگ تیزکن مربوطه ادامه دادند و نتایج نشان داد که خواص مکانیکی ساینده‌ها یکی از دلایل اساسی مؤثر بر عملکرد سنگ تیزکن است. وانگ و همکارانش [12] نتایج این مطالعه نشان داد که ارتعاش سنگ تیزکن با کاهش اندازه دانه ساینده سنگ تیزکن افزایش می‌یابد. اگرچه کارهای تحقیقاتی زیادی در مورد ساینده‌های سنگ تیزکن انجام شده است، اما مکانیسم تنظیمی ساختار ساینده (هندسه، نوع، اندازه دانه، نسبت و غیره) بر خواص فیزیکی و شیمیایی سنگ تیزکن (چقرمگی/سختی، استحکام، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش و غیره) و عملکرد سرویس (میزان آسیاب، نسبت آسیاب، عمر مفید، مسافت پیموده شده در سرویس، مکانیسم شکست و کیفیت سطح ریل پس از آسیاب) هنوز مشخص نیست.

[1] ژانگ وولین، لیو چانگبائو، یوان یونگجی و همکاران. بررسی تأثیر سایش ساینده بر عملکرد سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب ریلی [J]. مجله فرآیندهای تولید، 2021، 64: 493-507.

[2] وانگ رویشیانگ، ژو کان، یانگ جینیو و همکاران. اثرات مواد ساینده و سختی چرخ سنگ‌زنی بر رفتارهای سنگ‌زنی ریل [J]. Wear، 2020، 454-455: 203332.

[3] HUNAG Guigang. طراحی و مطالعه تجربی میز تست سنگ‌زنی پرسرعت برای چرخ سنگ‌زنی CBN ریل [J]. اتوماسیون تولید، 2020، 42(05): 88-91+122.

[4] PENG Jin، ZOU Wenjun. ابزار آلی ساینده[M]. ژنگژو: انتشارات دانشگاه ژنگژو، 102-244.

[5] ال. آی. بومینگ، ژائو بو، ال. آی. چینگ. ساینده‌ها، ابزارهای ساینده و فناوری سنگ‌زنی [M]. چاپ دوم. پکن: انتشارات صنایع شیمیایی، 2016، 45-270.

[6] ژائو بیائو، دینگ ونفنگ، چن ژنژن و همکاران. طراحی ساختار منافذ و عملکرد سنگ‌زنی چرخ‌های ساینده CBN متخلخل با اتصال فلزی ساخته شده با روش تف‌جوشی در خلاء [J]. مجله فرآیندهای تولید، 2019، 44: 125-132.

[7] ژانگ وولین، ژانگ پنگفی، ژانگ جون و همکاران. بررسی تأثیر اندازه دانه‌های ساینده بر رفتارهای سنگ‌زنی ریل [J]. مجله فرآیندهای تولید، 2020، 53: 388-395.

[8] ژانگ وولین. مطالعه بر روی مکانیسم‌های تنظیم عملکرد سنگ آسیاب ریلی پرسرعت از طریق ساینده‌های کوراندوم[D]. چنگدو: دانشگاه جنوب غربی جیائوتونگ، 2021.

[9] یوان یونگجی، ژانگ وولین، ژانگ پنگفی و همکاران. چرخ‌های سنگ‌زنی متخلخل برای کاهش پیش‌خستگی و افزایش راندمان حذف مواد برای سنگ‌زنی ریلی [J]. Tribology International، 2021، 154: 106692

[10] ژو کان، دینگ هائوهائو، وانگ رویشیانگ و همکاران. بررسی تجربی مکانیسم حذف مواد در طول سنگ‌زنی ریل در سرعت‌های مختلف پیشروی [J]. Tribology International، 2020، 143: 106040.

[11] ژانگ وولین، ژانگ پنگفی، ژانگ جون و همکاران. بررسی تأثیر اندازه دانه‌های ساینده بر رفتارهای سنگ‌زنی ریل [J]. مجله فرآیندهای تولید، 2020، 53: 388-395.

[12] وانگ ونجیان، گو کایکای، ژو کان و همکاران. تأثیر دانه‌بندی سنگ آسیاب بر نیروی آسیاب و میزان برداشت مواد در فرآیند سنگ‌زنی ریل [JJ]. مجموعه مقالات موسسه مهندسان مکانیک، بخش J: مجله مهندسی تریبولوژی، 2019، 233(2): 355-365.