पीसने वाले पत्थर की संरचना का डिज़ाइन

वर्तमान में घरेलू स्तर पर उत्पादित ग्राइंडिंग पत्थरों की मुख्य कमियों में से एक स्टील रेल को जलाने की प्रवृत्ति है [1]। रेल ग्राइंडिंग की प्रक्रिया के दौरान, अपघर्षक (स्लाइडिंग, जुताई, कटिंग) का ग्राइंडिंग प्रभाव और बाइंडर तथा रेल इंटरफ़ेस के बीच घर्षण ग्राइंडिंग ऊष्मा के मुख्य स्रोत हैं [3]। ऊष्मा (ग्राइंडिंग ऊष्मा) और बल (यांत्रिक बल) के संयुक्त प्रभाव के तहत, रेल सामग्री में पर्लाइट ऑस्टेनाइट में परिवर्तित हो जाता है और बाद में ठंडा होने के दौरान मार्टेन्साइट और फेराइट बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च कठोरता और भंगुर सफेद परत संरचना बनती है। सफेद परत और पर्लाइट के बीच की सीमा पर आंशिक दरारें फैलेंगी, जिससे रेल की समय से पहले विफलता होगी [1], जैसा कि चित्र 1 (a) में दिखाया गया है। पॉलिशिंग प्रक्रिया के दौरान, स्टील रेल की सतह अलग-अलग मात्रा में ऑक्सीकरण से गुजरती है, जिसके परिणामस्वरूप पॉलिश की गई रेल के अलग-अलग रंग होते हैं। पीले, नीले और बैंगनी को आमतौर पर "जले हुए" के रूप में जाना जाता है। लिन एट अल. [9] ने विभिन्न पॉलिशिंग मापदंडों के तहत पॉलिशिंग इंटरफ़ेस के तापमान की वास्तविक समय में निगरानी करने के लिए स्टील रेल में एक अर्ध-कृत्रिम थर्मोकपल लगाया। उन्होंने पॉलिशिंग तापमान की तुलना स्टील रेल की सतह पर जलने की डिग्री से की और जलने की डिग्री (रंग परिवर्तन) और पॉलिशिंग तापमान के बीच एक संबंध मॉडल स्थापित किया, जैसा कि चित्र 1 (b) में दिखाया गया है। इसी आधार पर, झोउ एट अल. [3] ने रेल पॉलिशिंग के दौरान तापमान और सफेद परत की मोटाई और फायरिंग डिग्री के बीच एक संबंध मॉडल स्थापित किया, जिससे रेल पॉलिशिंग मापदंडों को अनुकूलित करने की एक नई विधि प्राप्त हुई, जैसा कि चित्र 1 (c) में दिखाया गया है। उपरोक्त शोध परिणाम बताते हैं कि ग्राइंडिंग मापदंडों को अनुकूलित करना और ग्राइंडिंग ऊष्मा को कम करना रेल के जलने को कम करने के महत्वपूर्ण तरीके हैं।

चित्र 1. पिसाई द्वारा प्रेरित रेल बर्निंग और व्हाइट एचिंग लेयर (WEL)

कई विद्वान पिसाई पत्थर के डिज़ाइन के परिप्रेक्ष्य से रेल पिसाई के जलने की क्रियाविधि का अध्ययन करते हैं। झांग एट अल. [2] के शोध परिणामों से पता चलता है कि सफेद कोरंडम पिसाई पत्थर में सबसे अच्छी स्व-तीक्ष्णता और सबसे अधिक पिसाई प्रभाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम पिसाई तापमान और सबसे मोटी सफेद परत प्राप्त होती है। युआन एट अल. [4] ने पिसाई पत्थर में छिद्र संरचना को पूर्वनिर्मित किया, जो पिसाई मलबे के निष्कासन के लिए लाभकारी है, पिसाई पत्थर के अवरोध को कम करता है, पिसाई तापमान को कम करता है और पॉलिश की गई स्टील रेल की सतह की गुणवत्ता में सुधार करता है। वांग एट अल. [5] ने स्टील रेल की सतह की गुणवत्ता पर पिसाई पत्थर की कठोरता (N, R, P, T) के प्रभाव का अध्ययन किया और परिणामों से पता चला कि पिसाई पत्थर की कठोरता बढ़ने के साथ सफेद परत की मोटाई भी बढ़ती है। इसलिए, पिसाई पत्थर की संरचना (छिद्र, अपघर्षक संघटन), कठोरता आदि का उचित विनियमन रेल जलने की समस्या को सुधारने में सकारात्मक प्रभाव डालता है।

उपरोक्त शोध परिणामों से संकेत मिलता है कि ग्राइंडिंग पैरामीटर और ग्राइंडिंग स्टोन का प्रदर्शन रेल ग्राइंडिंग बर्न को प्रभावित करने वाले दो मुख्य कारक हैं। मौजूदा पॉलिशिंग वाहनों के लिए, पॉलिशिंग दक्षता सुनिश्चित करने के लिए वाहन संरचना के परिचालन पैरामीटर में महत्वपूर्ण समायोजन करना कठिन है। इसलिए, ग्राइंडिंग स्टोन संरचना का डिज़ाइन और प्रदर्शन नियंत्रण रेल बर्न को कम करने के प्रभावी तरीकों में से एक है। वू एट अल. [7, 8] ने चित्र 2 (a) में दिखाए अनुसार, एक निश्चित व्यवस्था में ब्रेज़्ड डायमंड प्रीफैब्रिकेटेड ब्लॉकों को ग्राइंडिंग स्टोन में प्रत्यारोपित किया। पॉलिशिंग परिणामों से पता चलता है कि मिश्रित ग्राइंडिंग स्टोन रेल पॉलिशिंग की दक्षता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकता है, पॉलिश की गई रेल की सतह की खुरदरापन को कम कर सकता है और रेल बर्न को कम कर सकता है। झाओ जिनबो एट अल. [9] ने स्व-चिकनाई वाले जोड़ ब्लॉक बनाने के लिए CaF2 को पॉलीथरईथरकेटोन के साथ जोड़ा, और चित्र 2 (b) में दिखाए अनुसार, उन्हें ग्राइंडिंग स्टोन एम्ब्रियो में रखकर स्व-चिकनाई वाले ग्राइंडिंग स्टोन तैयार किए। ग्राइंडिंग के परिणामों से पता चलता है कि ग्राइंडिंग स्टोन के घिसने पर स्व-चिकनाई वाला जोड़ ब्लॉक ग्राइंडिंग स्टोन और रेल के बीच के इंटरफ़ेस पर लगातार चिकनाई छोड़ता रहता है, जिससे ग्राइंडिंग की गर्मी कम होती है और रेल के जलने की प्रक्रिया में सुधार होता है। ग्राइंडिंग स्टोन मैट्रिक्स में ब्रेज़्ड प्रीफैब्रिकेटेड ब्लॉक, स्व-चिकनाई वाले जोड़ ब्लॉक आदि लगाने से ग्राइंडिंग स्टोन की संरचना असमान हो जाती है और एक कमज़ोर इंटरफ़ेस (ग्राइंडिंग स्टोन मैट्रिक्स/इंप्लांट ब्लॉक इंटरफ़ेस) बन जाता है, इसलिए मिश्रित संरचना वाले ग्राइंडिंग स्टोन के यांत्रिक गुणों (घूर्णीय शक्ति, गतिशील संतुलन आदि) को सुनिश्चित करना एक महत्वपूर्ण चुनौती है। वू एट अल. [10] ने चित्र 2 (c) में दिखाए गए स्लिट के साथ एक ब्रेज़्ड सीबीएन अपघर्षक ग्राइंडिंग व्हील डिज़ाइन किया, जिससे रेल वर्कपीस के जलने की प्रक्रिया में सुधार हुआ। हालांकि, रेल ग्राइंडिंग प्रक्रिया के दौरान ग्राइंडिंग स्टोन में प्रयुक्त ब्रेज़िंग परत का घिसाव प्रतिरोध कम होता है और ग्राइंडिंग स्टोन का सेवा जीवन अत्यंत छोटा होता है। इसलिए, पीसने वाले पत्थर की संरचना का उचित डिजाइन/नियमन पीसने की गर्मी को कम करने और रेल जलने की समस्या को सुधारने पर सकारात्मक प्रभाव डालता है, लेकिन यह एक पूर्व शर्त है जिस पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पीसने वाले पत्थर में अच्छे भौतिक और रासायनिक गुण और कार्यक्षमता हो।

(ए) पूर्व निर्धारित हीरा ब्लॉक पीसने वाला पत्थर [7,8]

(बी) पूर्व निर्धारित स्व-चिकनाई ब्लॉक पीसने वाला पत्थर[9](सी) स्लिट संरचित पीसने वाला पत्थर [10]

चित्र 2. पीसने वाले पत्थर की संरचनात्मक डिजाइन

संदर्भ

[1] ए अल-जुबोरी, डेविड वेक्सलर, ली हुइजुन, एट अल। रेल स्टील की सतह पर स्क्वाट गठन और सफेद नक्काशी परत के दो अलग-अलग वर्गों की घटना [जे]। इंटरनेशनल जर्नल ऑफ फैटीग, 2017, 104: 52-60।

[2] गुओ शुआई, झाओ जियांगजी, हे चेंगगैंग, एट अल। जल स्थितियों के तहत रेल की थकान क्षति पर पीसने के निशान का प्रभाव [जे]। चीन मैकेनिकल इंजीनियरिंग, 2019, 30(08): 889-895।

[3]36[3] झोउ कुन, डिंग हाओहाओ, स्टीनबर्गेन माइकल, एट अल। रेल पीसने के मापदंडों के एक फ़ंक्शन के रूप में तापमान क्षेत्र और सामग्री प्रतिक्रिया[जे]। इंटरनेशनल जर्नल ऑफ हीट एंड मास ट्रांसफर, 2021, 175: 12366.

[4] युआन योंगजी, झांग वुलिन, झांग पेंगफेई, आदि। रेल ग्राइंडिंग के लिए पूर्व-थकान को कम करने और सामग्री निष्कासन दक्षता बढ़ाने की दिशा में छिद्रयुक्त ग्राइंडिंग व्हील्स [जे]। ट्राइबोलॉजी इंटरनेशनल, 2021, 154: 106692

[5] वांग रुइक्सियांग, झोउ कुन, यांग जिन्यू, एट अल. रेल ग्राइंडिंग व्यवहार पर अपघर्षक सामग्री और ग्राइंडिंग व्हील की कठोरता के प्रभाव [जे]. वियर, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] झांग वुलिन, झांग पेंगफेई, झांग जून, एट अल. रेल पीसने के व्यवहार पर अपघर्षक ग्रिट आकार के प्रभाव की जांच [जे]. जर्नल ऑफ मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेसेस, 2020, 53: 388-395.

[7] ज़ियाओ बिंग, ज़ियाओ हाओज़ोंग, ज़ियाओ बो, एट अल। उच्च दक्षता रेल पीसने के लिए पीसने वाला पहिया और इसकी निर्माण विधि: चीन, सीएन 108453638 ए[पी]। 2018-08-28.

[8] वू हेंगहेंग, ज़ियाओ बिंग, ज़ियाओ हाओज़ोंग, एट अल। विभिन्न पीसने के समय के साथ ब्रेज़्ड डायमंड शीट की घिसावट विशेषताएँ [जे]। घिसावट, 2019, 432-433: 202942।

[9] वू हेंगहेंग, ज़ियाओ बिंग, ज़ियाओ हाओज़ोंग, एट अल। विभिन्न दबावों के तहत रेल के समग्र पीसने वाले पहिये के लिए ब्रेज़्ड डायमंड शीट की घिसावट विशेषताओं पर अध्ययन [जे]। घिसावट, 2019, 424-425: 183-192।

[10] लिन बिन, झोउ कुन, गुओ जून, एट अल। पीसने के मापदंडों का पीसने वाली रेल के सतह के तापमान और जलने के व्यवहार पर प्रभाव [जे]। ट्राइबोलॉजी इंटरनेशनल, 2018, 122: 151-162।