Vijesti
01
Oksidacijsko ponašanje tračnica tijekom procesa brušenja
2024-12-25
Tijekom interakcije između abraziva i tračnica, plastična deformacija tračnica stvara toplinu, a trenje između abraziva i materijala tračnica također stvara toplinu brušenja. Brušenje čeličnih tračnica provodi se u prirodnoj atmosferi, a tijekom procesa mljevenja materijal čelične tračnice neizbježno oksidira pod toplinom mljevenja. Postoji bliska veza između površinske oksidacije čeličnih tračnica i opeklina tračnica. Stoga je potrebno proučavati oksidacijsko ponašanje površine tračnice tijekom procesa brušenja.
Zabilježeno je da su pripremljene tri vrste bruseva s tlačnom čvrstoćom od 68,90 MPa, 95,2 MPa i 122,7 MPa. Prema redoslijedu čvrstoće brusnog kamena, GS-10, GS-12,5 i GS-15 predstavljaju ove tri grupe brusnih kamenova. Za uzorke čeličnih tračnica brušenih s tri seta brusnih kamenova GS-10, GS-12.5 i GS-15, predstavljeni su s RGS-10, RGS-12.5 i RGS-15. Provedite testove mljevenja pod uvjetima mljevenja od 700 N, 600 o/min i 30 sekundi. Kako bi se dobili intuitivniji eksperimentalni rezultati, kamen za brušenje tračnica usvaja način kontakta s diskom s iglom. Analizirati oksidacijsko ponašanje površine tračnice nakon brušenja.
Morfologija površine brušene čelične tračnice promatrana je i analizirana pomoću SM i SEM, kao što je prikazano na slici 1. Rezultati SM površine brusne tračnice pokazuju da se s povećanjem čvrstoće brusnog kamena boja površine brusne tračnice mijenja iz plave i žutosmeđe u izvornu boju tračnice. Studija Lin i sur. pokazalo je da kada je temperatura mljevenja ispod 471 ℃, površina tračnice izgleda normalne boje. Kada je temperatura mljevenja između 471-600 ℃, tračnica pokazuje svijetložute opekline, dok kada je temperatura mljevenja između 600-735 ℃, površina tračnice pokazuje plave opekline. Stoga, na temelju promjene boje brušene površine tračnice, može se zaključiti da kako se smanjuje čvrstoća brusnog kamena, temperatura mljevenja postupno raste i stupanj gorenja tračnice raste. EDS je korišten za analizu elementarnog sastava brušene površine čelične tračnice i donje površine krhotina. Rezultati su pokazali da se s povećanjem čvrstoće brusnog kamena smanjuje sadržaj O elementa na površini tračnice, što ukazuje na smanjenje vezanja Fe i O na površini tračnice, te smanjenje stupnja oksidacije tračnice, što je u skladu s trendom promjene boje na površini tračnice. Istodobno, sadržaj O elementa na donjoj površini brusnog otpada također se smanjuje s povećanjem čvrstoće brusnog kamena. Vrijedno je napomenuti da je za površinu čelične tračnice brušene istim brusnim kamenom i donju površinu ostataka mljevenja, sadržaj O elementa na površini potonjeg veći od onog prvog. Tijekom stvaranja krhotina dolazi do plastične deformacije i stvaranja topline zbog kompresije abraziva; Tijekom procesa istjecanja krhotina, donja površina krhotina trlja se o prednju krajnju površinu abraziva i stvara toplinu. Stoga, kombinirani učinak deformacije krhotina i topline uslijed trenja dovodi do višeg stupnja oksidacije na površini dna krhotina, što rezultira većim sadržajem O elementa.
(a) Brusni kamen male čvrstoće brušena čelična površina tračnice (RGS-10)
(b) Površina čelične tračnice brušena brusnim kamenom srednje čvrstoće (RGS-12.5)
(c) Brusni kamen visoke čvrstoće brušena čelična površina tračnice (RGS-15)
Slika 1. Morfologija površine, morfologija krhotina i EDS analiza čeličnih tračnica nakon brušenja s različitim intenzitetima brusnog kamena
Kako bi se dodatno istražili produkti oksidacije na površini čeličnih tračnica i varijacije produkata oksidacije sa stupnjem opekotine površine tračnica, korištena je rendgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) za otkrivanje kemijskog stanja elemenata u bliskom površinskom sloju brušenih čeličnih tračnica. Rezultati su prikazani na slici 2. Rezultati analize punog spektra površine tračnice nakon brušenja s različitim intenzitetima brusnog kamenja (Slika 2 (a)) pokazuju da postoje vrhovi C1s, O1s i Fe2p na brušenoj površini tračnice, a postotak O atoma opada sa stupnjem izgaranja na površini tračnice, što je u skladu s uzorkom rezultata EDS analize na površini tračnice. Zbog činjenice da XPS detektira elementarna stanja blizu površinskog sloja (oko 5 nm) materijala, postoje određene razlike u vrstama i sadržaju elemenata detektiranih XPS punim spektrom u usporedbi sa supstratom čelične tračnice. Vrh C1s (284,6 eV) se uglavnom koristi za kalibraciju energija vezanja drugih elemenata. Glavni produkt oksidacije na površini čeličnih tračnica je Fe oksid, pa je detaljno analiziran uski spektar Fe2p. Slika 2 (b) do (d) prikazuje analizu uskog spektra Fe2p na površini čeličnih tračnica RGS-10, RGS-12.5, odnosno RGS-15. Rezultati pokazuju da postoje dva vrha energije vezanja na 710,1 eV i 712,4 eV, pripisana Fe2p3/2; Postoje vrhovi energije vezanja Fe2p1/2 na 723,7 eV i 726,1 eV. Satelitski vrh za Fe2p3/2 je na 718,2 eV. Dva vrha na 710,1 eV i 723,7 eV mogu se pripisati energiji vezanja Fe-O u Fe2O3, dok se vrhovi na 712,4 eV i 726,1 eV mogu pripisati energiji vezanja Fe-O u FeO. Rezultati pokazuju da Fe3O4 Fe2O3. U međuvremenu, nije otkriven analitički vrh na 706,8 eV, što ukazuje na odsutnost elementarnog Fe na površini tračnice.
(a) Analiza punog spektra
(b) RGS-10 (plavo)
(c) RGS-12.5 (svijetlo žuta)
(d) RGS-15 (izvorna boja čelične tračnice)
sl.2. XPS analiza tračničkih površina s različitim stupnjevima opekotina
Postoci površine vrha u Fe2p uskom spektru pokazuju da se od RGS-10, RGS-12.5 do RGS-15 postotak površine vrha Fe2+2p3/2 i Fe2+2p1/2 povećava, dok se postotak površine vrha Fe3+2p3/2 i Fe3+2p1/2 smanjuje. To ukazuje da se sa smanjenjem stupnja površinske opekotine na tračnici povećava sadržaj Fe2+ u proizvodima površinske oksidacije, dok se sadržaj Fe3+ smanjuje. Različite komponente produkata oksidacije rezultiraju različitim bojama uzemljene tračnice. Što je veći stupanj opekotine površine (plavo), to je veći sadržaj produkata Fe2O3 u oksidu; Što je manji stupanj opekotine površine, to je veći sadržaj FeO proizvoda.