연삭 휠의 결합제

결합제는 연마 입자를 단단히 결합하는 데 중추적인 역할을 하여 연삭석이 강도, 인성, 내마모성, 내열성과 같은 중요한 기계적 특성을 갖도록 합니다. 또한 연삭 공정 중 연마재에 필요한 고정력을 제공합니다. 연삭석 결합제는 세라믹 기반, 금속 기반, 수지 기반 등 세 가지 주요 유형이 있습니다. 세라믹 결합제는 안정적인 화학적 특성과 뛰어난 내열성으로 유명합니다. 그러나 취성과 낮은 열전도율로 인해 고속, 고하중, 고온, 그리고 강한 진동이 수반되는 가혹한 레일 연삭 조건에는 적합하지 않습니다. 현재 레일 연삭에 세라믹 결합 연삭석이 사용된 사례는 보고된 바 없습니다.

금속 결합 재료는 연삭 숫돌에 높은 강도, 높은 열전도도 및 높은 내마모성을 부여할 수 있습니다.Jiang et al.은 분말 야금을 사용하여 구리 기반 [1] 및 철 기반 [2] 금속 결합 연삭 숫돌을 제조했습니다.연삭 실험 결과 철 기반 연삭 숫돌의 연삭 비율이 수지 기반 연삭 숫돌보다 약 15배 높아서 최대 686에 도달하는 것으로 나타났습니다.그러나 금속 결합의 강도가 높기 때문에 연삭 공정 중에 결합이 마모되기 어려워 연마재가 노출되고 연삭 숫돌의 자체 연마가 잘 되지 않습니다.또한 레일 연삭 차량에는 부동태화 연삭 숫돌을 연마할 조건이 부족하기 때문에 금속 기반 연삭 숫돌은 라인 연삭 작업에서 이점이 없습니다.게다가 금속 결합 연삭 숫돌의 소결 온도가 높고 공정이 복잡하며 제조 비용이 높고 연삭 숫돌의 경제성이 좋지 않습니다.현재 라인 연삭에 금속 결합 연삭 숫돌을 사용하는 사례는 없습니다. 앞으로 연구는 금속 기반 연삭석의 강도와 자체 연마의 균형, 저비용 생산 원료의 발견, 제조 공정의 간소화에 중점을 둘 것입니다.강도, 인성 및 낮은 원료 가격을 가지고 간단한 성형 공정과 함께 연마재 제조에 널리 사용되는 수지 바인더입니다.현재 국내외 철도 운송 노선의 레일 연삭 차량에 장착된 연삭석(활성 연삭 및 고속 수동 연삭)은 모두 수지 기반 연삭석입니다[3,4].레일 연삭 조건은 가혹하고 건식 연삭 상태에서 연삭 온도가 높습니다.따라서 연삭석은 일반적으로 고온 저항성, 접착력이 좋고 성형이 쉬운 페놀 수지와 에폭시, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리비닐 에테르, 비스말레이미드 및 기타 변성 페놀 수지와 같은 새롭게 개질된 종류를 사용합니다[5].내열성과 기계적 특성이 더 높은 폴리페놀 에테르 수지와 폴리이미드 수지도 일반적으로 사용됩니다[6].Zhang et al. [4]는 4가지 페놀 수지 연삭석의 연삭 특성을 연구하여 고온에서 수지의 강도, 인성, 내열성을 확보하는 것이 고성능 연삭석을 제조하는 데 중요한 요소임을 발견했습니다.Zhang 등의 결과[7]는 저강도(낮은 바인더 함량) 연삭석은 자체 연마가 양호하고 재료 제거량이 많지만 레일이 타는 경향이 있고 내마모성이 좋지 않음을 보여주었습니다.반대로 고강도(높은 바인더 함량) 연삭석은 내마모성이 좋고 연삭률이 높지만 자체 연마가 좋지 않았습니다.Zhang 등[8]은 연마재/바인더 계면의 탈착이 갈색 용융 알루미나 연삭석 연마재의 조기 탈락의 주요 원인이며, 이로 인해 연삭량과 연삭률이 낮아진다고 제안했습니다.이러한 결과는 이질 재료(연마재, 필러 등) 표면에서 수지의 강도, 인성, 내열성, 젖음성이 연삭석의 종합적 특성에 직접적인 영향을 미친다는 것을 나타냅니다. 따라서 강도, 인성, 열 붕괴 저항성, 습윤성이 우수한 수지를 선택하고, 연삭석 시스템 내에서 수지/연마재, 수지/필러 및 기타 이질 계면의 결합 메커니즘을 밝히는 것은 과학적으로 매우 중요합니다.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang 외. 진공 열간 프레스 소결로 제조된 Cu-ZTA 서멧의 미세구조 및 기계적 특성[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang 외. 진공 열간 프레스 소결로 제조된 Fe-ZTA 세라믹의 미세구조 및 기계적 특성[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26518.

[3]중국철도공사. Q/CR 1-2014. 중국철도공사 기업표준: 레일연삭열차용 연삭휠 조달 기술규격[S]. 베이징: 중국철도출판사, 유한회사, 2014: 1-13.

[4]JI Yuan. 철도 연삭용 연삭 휠 평가 기술에 대한 체계적 연구[D]. 베이징: 중국 철도과학원, 2019.

[5] ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. 페놀수지가 레일 연삭 휠의 연삭 성능에 미치는 영향에 관한 연구[J]. 철도 품질 관리, 2015, 43(02): 21-24.

[6]WU Leitao. 구리-주석 합금 분말이 수지 결합 초경 제품의 기계적 성질 및 연삭 성능에 미치는 영향에 관한 연구[D]. 정저우: 허난 이공 대학, 2011.

[7] ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei 외. 레일 연삭 거동에 대한 연삭석 강도의 영향 조사[J]. Tribology, 40(03): 385-394

[8] ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. 레일 연삭석의 연삭 성능에 대한 연삭 마모의 영향 조사[J]. 제조 공정 저널, 2021, 64: 493-507.