Bahan abrasif pada batu gerinda

Batu gerinda umumnya menggunakan bahan abrasif kelas korundum (korundum zirkonium, korundum coklat, korundum putih, dll., seperti Gambar 11)[1,2], beberapa bahan abrasif super keras (CBN)[3] dan SiC, WC, dll. Karena intan dan unsur logam transisi Fe memiliki afinitas yang kuat, maka pada suhu tinggi, atom karbon lapisan permukaan intan mengalami hibridisasi sp3 menjadi sp2+ 2P1z, yaitu, grafitisasi intan, sehingga mengurangi kinerja gerinda bahan abrasif[4,5]. Hal ini mengurangi kinerja gerinda bahan abrasif, dan dengan demikian intan tidak cocok untuk penggerindaan rel. Meskipun abrasif CBN kuat/tangguh, tahan suhu tinggi, tahan aus, konduktivitas termal yang baik, dan kemampuan penggilingan yang kuat[6,7] Meskipun abrasif CBN kuat/tangguh, tahan suhu tinggi, tahan aus, konduktivitas termal yang baik, dan kemampuan penggilingan yang kuat, namun ukuran partikelnya kecil (ukuran partikel terbesar kurang dari 500 μm), harganya tinggi, sehingga sulit untuk menunjukkan keunggulan kinerja penggilingannya dalam penggilingan rel jenis penggilingan kasar dan kondisi beban berat, dan ekonomi batu gerindanya buruk. Abrasif korundum memiliki ketahanan aus yang baik, kuat/tangguh, dan kemampuan pemotongan, biaya rendah, dan memiliki keunggulan signifikan dalam kelas penggilingan rel kecepatan tinggi, beban tinggi, penggilingan kering, ukuran butiran kasar, dan kondisi operasi ekstrem lainnya. Zhang Wulin[8] Kekuatan tekan korundum zirkonium, korundum coklat yang dikalsinasi, dan korundum putih serta kinerja penggilingan batu gerinda F16 yang sesuai diperiksa menggunakan alat uji kompresi uniaksial, dan hasilnya menunjukkan bahwa: kekuatan korundum zirkonium adalah yang tertinggi (308,0 MPa), diikuti oleh korundum coklat yang dikalsinasi (124,0 MPa), dan yang terendah adalah korundum putih (103,2 MPa); dan rasio penggilingan batu gerinda abrasif zirkonium, korundum coklat yang dikalsinasi, dan korundum putih, dalam urutan besarnya, adalah 41,0, 22,4, dan 11,9; Oleh karena itu, bahan abrasif korundum yang kuat/tangguh dan stabil secara kimia, terutama korundum zirkonium dan korundum coklat, umumnya digunakan dalam pembuatan batu gerinda rel.[9,10,2] Oleh karena itu, pembuatan batu gerinda rel umumnya menggunakan bahan abrasif tipe korundum yang kuat/tangguh dan stabil secara kimia, terutama korundum zirkonium dan korundum coklat. Saat ini, teknologi peleburan bahan abrasif korundum zirkonium berkinerja tinggi global dikuasai oleh Saint-Gobain Prancis dan perusahaan lainnya. Oleh karena itu, mengatasi hambatan teknologi utama peleburan korundum zirkonium dan mengembangkan bahan abrasif korundum zirkonium berkinerja tinggi (ketangguhan tinggi, ketahanan aus, ketahanan panas, ketajaman sendiri yang baik, dll.) sangat penting untuk peningkatan kinerja batu gerinda.

Gambar 1.Bahan abrasif zirkonium korundum[1]

Gambar 2. Bahan abrasif korundum putih[1]

Gambar 3. Bahan abrasif korundum coklat[1]

Saat ini, batu gerinda untuk penggerindaan rel kereta api diproduksi dengan campuran bahan abrasif dengan ukuran dan jenis butiran yang berbeda. Wang dkk.[50] mempelajari kinerja penggerindaan batu gerinda dengan rasio korundum zirkonium dan korundum coklat yang berbeda, dan hasilnya menunjukkan bahwa dengan peningkatan kandungan korundum coklat (0%~100%), volume penggerindaan batu gerinda menurun. Hasil perbandingan komprehensif menunjukkan bahwa penambahan 10%~30% korundum coklat ke batu asah dapat memastikan bahwa batu asah memiliki efisiensi penggerindaan yang lebih baik dan juga mengurangi biaya pembuatan batu asah. Zhang dkk.[11] menyelidiki perilaku penggerindaan batu gerinda dengan ukuran butiran abrasif yang berbeda (F10~F30), dan hasilnya menunjukkan bahwa di bawah beban tertentu, dengan pengurangan ukuran butiran abrasif, mekanisme penggerindaan utama batu gerinda secara bertahap berubah dari gesekan geser dan pembajakan menjadi pemotongan, dan kinerja penggerindaan batu gerinda serta kualitas permukaan rel yang dipoles keduanya meningkat. Dalam penelitian selanjutnya, Zhang et al.[1] melanjutkan penelitian tentang sifat mekanik abrasif zirkonium korundum, korundum coklat, dan korundum putih serta perilaku penggilingan batu asah yang sesuai, dan hasilnya menunjukkan bahwa sifat mekanik abrasif merupakan salah satu alasan mendasar yang mempengaruhi kinerja penggilingan batu asah. Wang et al.[12] Hasil penelitian menunjukkan bahwa getaran penggilingan meningkat seiring dengan penurunan ukuran butir abrasif batu gerinda. Meskipun banyak penelitian telah dilakukan seputar abrasif batu gerinda, mekanisme pengaturan struktur abrasif (geometri, jenis, ukuran butir, rasio, dll.) pada sifat fisik dan kimia batu gerinda (ketangguhan/ketahanan, kekuatan, ketahanan panas, ketahanan aus, dll.) dan kinerja layanan (jumlah penggilingan, rasio penggilingan, masa pakai, jarak tempuh dalam layanan, mekanisme kegagalan, dan kualitas permukaan rel setelah penggilingan) masih belum jelas.

[1] ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. Menyelidiki Pengaruh Keausan Abrasif pada Kinerja Penggilingan Batu Gerinda Rel[J]. Jurnal Proses Manufaktur, 2021, 64: 493-507.

[2] WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Pengaruh Bahan Abrasif dan Kekerasan Roda Gerinda terhadap Perilaku Penggilingan Rel[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.

[3] HUNAG Guigang. Desain dan Studi Eksperimental Bangku Uji Penggilingan Kecepatan Tinggi untuk Roda Gerinda CBN Rel[J]. Otomasi Manufaktur, , 2020, 42(05): 88-91+122.

[4] PENG Jin, ZOU Wenjun. Alat Abrasif Organik[M]. Zhengzhou: Pers Universitas Zhengzhou, 102-244.

[5] LI Boming, ZHAO Bo, LI Qing. Bahan Abrasif, Alat Abrasif dan Teknologi Penggilingan[M]. Edisi Kedua. Beijing: Penerbit Industri Kimia, 2016, 45-270.

[6] ZHAO Biao, DING Wenfeng, CHEN Zhenzhen, et al. Desain Struktur Pori dan Kinerja Penggilingan Roda Abrasif CBN Berikatan Logam Berpori yang Dibuat dengan Sintering Vakum[J]. Jurnal Proses Manufaktur, 2019, 44: 125-132.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Meneliti Pengaruh Ukuran Butiran Abrasif pada Perilaku Penggilingan Rel[J]. Jurnal Proses Manufaktur, 2020, 53: 388-395.

[8] ZHANG Wulin. Studi tentang Mekanisme Pengaturan Kinerja Batu Gerinda Kereta Api Kecepatan Tinggi melalui Abrasif Korundum[D]. Chengdu: Universitas Jiaotong Barat Daya, 2021.

[9] YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, et al. Roda Gerinda Berpori untuk Mengurangi Kelelahan Awal dan Meningkatkan Efisiensi Penghilangan Material untuk Penggilingan Rel[J]. Tribologi Internasional, 2021, 154: 106692

[10] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Investigasi Eksperimental tentang Mekanisme Penghilangan Material Selama Penggilingan Rel pada Kecepatan Maju yang Berbeda [J]. Tribologi Internasional, 2020, 143: 106040.

[11] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Meneliti Pengaruh Ukuran Butiran Abrasif pada Perilaku Penggilingan Rel[J]. Jurnal Proses Manufaktur, 2020, 53: 388-395.

[12] WANG Wenjian, GU Kaikai, ZHOU Kun, et al. Pengaruh Granularitas Batu Gerinda terhadap Gaya Gerinda dan Penghilangan Material dalam Proses Penggerindaan Rel[JJ]. Prosiding Lembaga Insinyur Mekanik, Bagian J: Jurnal Tribologi Teknik, 2019, 233(2): 355-365.