A köszörűkő szerkezeti kialakítása

A hazai gyártású köszörűkövek egyik fő hátránya jelenleg az acélsínek égetésére való hajlam [1]. A síncsiszolás folyamata során a csiszolóanyagok csiszoló hatása (csúszás, szántás, vágás), valamint a kötőanyag és a sín határfelülete közötti súrlódás a fő csiszolási hőforrás [3]. A hő (köszörülési hő) és az erő (mechanikai erő) összekapcsoló hatása alatt a sín anyagában lévő perlit ausztenit átalakuláson megy keresztül, majd a hűtés során martenzit és ferrit képződik, ami nagy keménységet és törékeny fehér rétegszerkezetet eredményez. A részleges repedések továbbterjednek a fehér réteg és a perlit határán, ami a sín idő előtti meghibásodását okozza [1], amint azt az 1(a) ábra mutatja. A polírozási folyamat során az acélsín felülete különböző fokú oxidáción megy keresztül, ami a polírozott sín különböző színeit eredményezi. A sárgát, a kéket és a lilát általában "égésnek" nevezik. Lin és mtsai. [9] félig mesterséges hőelemet helyezett el az acélsínben, hogy a polírozó felület hőmérsékletét valós időben figyelje különböző polírozási paraméterek mellett. Összehasonlították a polírozási hőmérsékletet az acélsín felületének égési fokával, és kapcsolati modellt hoztak létre az égési fok (színváltozás) és a polírozási hőmérséklet között, amint azt az 1. (b) ábra mutatja. Ezen az alapon Zhou et al. [3] kapcsolati modellt állított fel a hőmérséklet és a fehér réteg vastagsága és égetési foka között a sínpolírozás során, új módszert biztosítva a sínpolírozási paraméterek optimalizálására, amint az az 1. (c) ábrán látható. A fenti kutatási eredmények azt mutatják, hogy az őrlési paraméterek optimalizálása és az őrlési hő csökkentése fontos módszer a sínégések javítására.

1. ábra A köszörülés által kiváltott sínégés és fehér maratási réteg (WEL)

Sok tudós vizsgálja a sínköszörülési égés mechanizmusát a köszörűkő tervezése szempontjából. Zhang et al. [2] azt mutatják, hogy a fehér korund köszörűkő rendelkezik a legjobb önélességgel és a legjelentősebb köszörülési hatással, ami a legmagasabb őrlési hőmérsékletet és a legnagyobb fehér rétegvastagságot eredményezi. Yuan és mtsai. [4] előre gyártott egy pórusszerkezetet a köszörűkőben, amely előnyös a csiszolómaradványok kiürítésére, csökkenti a köszörűkő eltömődését, csökkenti a csiszolási hőmérsékletet és javítja a polírozott acélsín felületi minőségét. Wang és mtsai. [5] tanulmányt végzett a köszörűkő keménységének (N, R, P, T) az acélsínek felületi minőségére gyakorolt ​​hatásáról, és az eredmények azt mutatták, hogy a fehér réteg vastagsága a köszörűkő keménységének növekedésével nőtt. Ezért a köszörűkő szerkezetének (pórusok, csiszolóanyag összetételének), keménységének stb. ésszerű szabályozása pozitív hatással van a sínégések javítására.

A fenti kutatási eredmények azt mutatják, hogy a csiszolási paraméterek és a köszörülési kő teljesítménye a két fő tényező, amely befolyásolja a sínköszörülési égést. Az útvonalon meglévő polírozó járművek esetében a meglévő járműszerkezeten nehéz lényegesen módosítani az üzemi paramétereket a polírozás hatékonyságának biztosítása érdekében. Ezért a köszörűkő szerkezetének tervezése és teljesítményszabályozása az egyik hatékony módja a sínégések javításának. Wu és mtsai. [7, 8] keményforrasztott gyémánt előregyártott blokkokat ültetett be bizonyos elrendezésben a csiszolókőbe, amint az a 2. (a) ábrán látható. A polírozási eredmények azt mutatják, hogy a kompozit köszörűkő hatékonyan javítja a sínpolírozás hatékonyságát, csökkenti a polírozott sín felületi érdességét és javítja a sín égését. Zhao Jinbo et al. [9] CaF2-t poliéter-éter-ketonnal kötve önkenő hézagblokkokat képezett, és önkenő köszörűköveket készített elő a köszörűkő embrióba helyezésével, a 2. (b) ábrán látható módon. A köszörülési eredmények azt mutatják, hogy az önkenő illesztési blokk a köszörűkő és a sín közötti határfelületen folyamatosan felszabadul, ahogy a köszörűkő kopik, csökkentve a csiszolási hőt és javítva a sín égését. Forrasztott előregyártott tömbök, önkenő fugatömbök stb. beültetése a köszörűkő mátrixba egyenetlen köszörűkő szerkezetet eredményez, és kis szilárdságú határfelületet (csiszolókő mátrix/implantátum blokk interfész) vezet be, így a kompozit szerkezet mechanikai tulajdonságainak (forgási szilárdság, dinamikus egyensúly stb.) biztosítása a csiszolókő kulcsfontosságú kihívás. Wu és mtsai. [10] egy keményforrasztott CBN csiszolókorongot tervezett a 2. (c) ábrán látható hasítékkal, amely javította a sínmunkadarabok égését. A csiszolókőben használt keményforrasztóréteg azonban gyenge kopásállósággal rendelkezik a síncsiszolási folyamat során, és a köszörűkő élettartama rendkívül rövid. Ezért a köszörűkő szerkezetének ésszerű tervezése/szabályozása pozitív hatással van a csiszolási hő csökkentésére és a sínégések javítására, de ez egy előfeltétel, amelyet teljes mértékben figyelembe kell venni annak biztosítására, hogy a köszörűkő jó fizikai és kémiai tulajdonságokkal és megmunkálhatósággal rendelkezzen.

a) Előre beállított gyémánttömb köszörűkő [7,8]

(b) Előre beállított önkenő köszörűkő[9]c) Hasított szerkezetű köszörűkő [10]

2. ábra Köszörűkő szerkezeti kialakítása

Referencia

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun és mások. A guggolás kialakulása és a fehér maratási réteg két különböző osztályának előfordulása a sínacél felületén[J]. International Journal of Fatigue, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang és társai. A csiszolási nyomok hatása a sínek kifáradási károsodására vízi körülmények között[J]. China Mechanical Engineering, 2019, 30(08): 889-895.

[3]36[3] ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël és mások. A hőmérsékletmező és az anyagreakció a síncsiszolási paraméterek függvényében[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.

[4]YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei és társai. Porózus csiszolókorongok az előfáradás enyhítésére és az anyageltávolítás hatékonyságának növelésére a síncsiszoláshoz[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu és mások. A csiszolóanyag hatása és a csiszolókorong keménysége a sínek köszörülési viselkedésére [J]. Viselés, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun és társai. A csiszolószemcse méretének a síncsiszolási viselkedésre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[7]XIAO Bing, XIAO Haozhong, XIAO Bo és társai. Csiszolókorong nagy hatékonyságú síncsiszoláshoz és gyártási módja: Kína, CN 108453638 A[P]. 2018-08-28.

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong és mások. Különböző csiszolási idővel forrasztott gyémántlemezek kopási jellemzői[J]. Viselés, 2019, 432-433: 202942.

[9]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong és mások. Tanulmány a sín kompozit csiszolókorongjának forrasztott gyémántlemezének kopási jellemzőiről különböző nyomásokon[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun és társai. A köszörülési paraméterek hatása a csiszolósín felületi hőmérsékletére és égési viselkedésére[J]. Tribology International, 2018, 122: 151-162.