Le liant des meules

Le liant joue un rôle essentiel dans la liaison solide des particules abrasives, garantissant ainsi à la meule des propriétés mécaniques essentielles telles que la solidité, la ténacité, la résistance à l'usure et la résistance à la chaleur. Il assure également la force de maintien nécessaire à l'abrasif pendant le meulage. Il existe trois principaux types de liants pour meules : à base de céramique, à base de métal et à base de résine. Les liants céramiques sont réputés pour leurs propriétés chimiques stables et leur exceptionnelle résistance à la chaleur. Cependant, leur fragilité et leur faible conductivité thermique les rendent inadaptés aux conditions rigoureuses du meulage des rails, qui impliquent des vitesses élevées, de lourdes charges, des températures élevées et d'intenses vibrations. À l'heure actuelle, aucun cas d'utilisation de meules à liant céramique pour le meulage des rails n'a été signalé.

Les matériaux à liant métallique confèrent aux meules une résistance mécanique élevée, une conductivité thermique élevée et une grande résistance à l'usure. Jiang et al. ont préparé des meules à liant métallique à base de cuivre [1] et à base de fer [2] par métallurgie des poudres. Les essais de meulage ont révélé que le rapport de meulage de la meule à base de fer était environ 15 fois supérieur à celui de la meule à base de résine, atteignant 686. Cependant, la résistance élevée du liant métallique rend son usure difficile pendant le meulage, exposant ainsi l'abrasif et entraînant un mauvais auto-affûtage de la meule. De plus, les wagons de meulage ferroviaire ne disposant pas des conditions nécessaires à l'affûtage des meules par passivation, les meules métalliques ne présentent aucun avantage pour les opérations de meulage en ligne. De plus, la température de frittage des meules à liant métallique est élevée, le procédé est complexe, le coût de fabrication est élevé et la rentabilité de la meule est faible. Actuellement, il n'existe aucun exemple d'utilisation de meules à liant métallique pour le meulage en ligne. Français À l'avenir, la recherche se concentrera sur l'équilibre entre la résistance et l'auto-affûtage des meules à base de métal, la recherche de matières premières de production à faible coût et la rationalisation du processus de fabrication. Les liants à base de résine, qui présentent une résistance et une ténacité élevées et un faible coût des matières premières, ainsi qu'un processus de moulage simple, sont largement utilisés dans la fabrication d'abrasifs. Actuellement, les meules (meulage actif et meulage passif à grande vitesse) équipant les véhicules de meulage de rails pour les lignes de transport ferroviaire, tant au niveau national qu'international, sont toutes des meules à base de résine [3,4]. Les conditions de meulage des rails sont difficiles et la température de meulage est élevée à l'état sec. Par conséquent, les meules utilisent généralement des résines phénoliques offrant une résistance aux températures élevées, une bonne adhérence et un moulage facile, ainsi que des variétés récemment modifiées telles que l'époxy, le chlorure de polyvinyle, le polyamide, l'éther de polyvinyle, le bismaléimide et d'autres résines phénoliques modifiées [5]. Les résines d'éther de polyphénol et les résines de polyimide présentant une résistance à la chaleur et des propriétés mécaniques plus élevées sont également couramment utilisées [6]. Zhang et al. [4] ont étudié les propriétés de meulage de quatre meules en résine phénolique et ont constaté que garantir la résistance, la ténacité et la résistance à la chaleur de la résine à haute température étaient des facteurs cruciaux pour la préparation de meules hautes performances. Les résultats de Zhang et al. [7] ont montré que les meules à faible résistance (faible teneur en liant) avaient un bon auto-affûtage et un enlèvement de matière important, mais étaient sujettes à brûler le rail et avaient une faible résistance à l'usure. Inversement, les meules à haute résistance (teneur élevée en liant) présentaient une bonne résistance à l'usure et un rapport de meulage élevé, mais un faible auto-affûtage. Zhang et al. [8] ont suggéré que le décollement de l'interface abrasif/liant était la principale raison du détachement prématuré de l'abrasif de la meule en alumine fondue brune, conduisant à une faible quantité de meulage et un faible rapport de meulage. Ces résultats indiquent que la résistance, la ténacité, la résistance à la chaleur et la mouillabilité de la résine à la surface de matériaux hétérogènes (abrasifs, charges, etc.) affectent directement les propriétés globales de la meule. Il est donc d'une grande importance scientifique de sélectionner des résines à haute résistance, ténacité, résistance à la dégradation thermique et forte mouillabilité, et de clarifier le mécanisme de liaison de la résine/abrasif, de la résine/charge et d'autres interfaces hétérogènes au sein du système de meule.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang, et al. Microstructure et propriétés mécaniques du cermet Cu-ZTA préparé par frittage à chaud sous vide[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2) : 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang, et al. Microstructure et propriétés mécaniques du cermet Fe-ZTA préparé par frittage à chaud sous vide[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2) : 26518.

[3]China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. Norme d'entreprise de la China Railway Corporation : Spécifications techniques pour l'acquisition de meules pour le train de meulage des rails[S]. Pékin : China Railway Publishing House Co, LTD, 2014 : 1-13.

[4]JI Yuan. Étude systématique de la technologie d'évaluation des meules pour le meulage des rails[D]. Pékin : Académie chinoise des sciences ferroviaires, 2019.

[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. Étude de l'effet de la résine phénolique sur les performances de meulage des meules de rail[J]. Contrôle de la qualité ferroviaire, 2015, 43(02) : 21-24.

[6]WU Leitao. Étude de l'effet de la poudre d'alliage cuivre-étain sur les propriétés mécaniques et les performances de meulage des produits extra-durs à liant résineux[D]. Zhengzhou : Université de technologie du Henan, 2011.

[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei, et al. Étude de l'effet de la résistance des meules sur le comportement au meulage des rails[J]. Tribologie, 40(03) : 385-394

[8]ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. Étude de l'effet de l'usure abrasive sur les performances de meulage des meules ferroviaires[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64 : 493-507.