Neiegkeeten
01
Oxidatiounsverhalen vu Schinne beim Schleifprozess
2024-12-25
Wärend der Interaktioun tëscht Schleifmëttelen a Schinne generéiert d'plastesch Verformung vun de Schinne Hëtzt, an d'Reibung tëscht Schleifmëttelen a Schinnematerialien generéiert och Schleifhëtzt. D'Schleifen vu Stahlschinne gëtt an enger natierlecher Atmosphär duerchgefouert, a während dem Schleifprozess gëtt d'Stahlbunnmaterial zwangsleefeg ënner der Hëtzt vum Schleifen oxidéiert. Et gëtt eng enk Relatioun tëscht Uewerfläch Oxidatioun vun Stol Schinne an Eisebunn Burns. Dofir ass et néideg d'Oxidatiounsverhalen vun der Schinnefläch während dem Schleifprozess ze studéieren.
Et gouf gemellt datt dräi Zorte vu Schleifsteng mat Drockstäerkt virbereet goufen, mat Stäerkten vun 68,90 MPa, 95,2 MPa, respektiv 122,7 MPa. No der Uerdnung vun der Schleifsteekraaft ginn GS-10, GS-12.5, an GS-15 benotzt fir dës dräi Gruppe vu Schleifsteng ze representéieren. Fir d'Stol Eisebunnsproben, déi duerch dräi Sätz vu Schleifsteng GS-10, GS-12.5 a GS-15 gemoolt sinn, gi se respektiv duerch RGS-10, RGS-12.5 an RGS-15 vertrueden. Maacht Schleiftester ënner Schleifbedéngungen vu 700 N, 600 RPM- an 30 Sekonnen. Fir méi intuitiv experimentell Resultater ze kréien, adoptéiert de Schinneschleifsteen e Pin-Disc-Kontaktmodus. Analyséiert d'Oxidatiounsverhalen vun der Schinnefläch nom Schleifen.
D'Uewerfläch Morphologie vun der Buedem Stol Eisebunn war observéiert an analyséiert benotzt SM an SEM, wéi an Fig.1 gewisen. D'SM Resultater vun der Buedem Schinn Uewerfläch weisen datt wéi d'Schleifsteekraaft eropgeet, ännert d'Faarf vun der Äerdbunn Uewerfläch vu blo a gielbraun an d'Originalfaarf vun der Schinn. D'Etude vu Lin et al. gewisen datt wann d'Schleiftemperatur ënner 471 ℃ ass, d'Uewerfläch vun der Schinn normal Faarf erschéngt. Wann d'Schleiftemperatur tëscht 471-600 ℃ ass, weist d'Schinn hellgiel Verbrennunge, wärend wann d'Schleiftemperatur tëscht 600-735 ℃ ass, weist d'Uewerfläch vun der Schinn bloe Verbrennunge. Dofir, baséiert op der Faarfännerung vun der Buedembunnsfläch, kann ofgeleet ginn datt wann d'Kraaft vum Schleifstee erofgeet, d'Schleiftemperatur graduell eropgeet an de Grad vun der Schinneverbrennung eropgeet. EDS gouf benotzt fir d'Elemental Zesummesetzung vun der Buedemstahl Schinne Uewerfläch an Dreck ënnen Uewerfläch ze analyséieren. D'Resultater weisen datt mat der Erhéijung vun der Schleifsteekraaft den Inhalt vum O Element op der Uewerfläch vun der Schinn erofgaang ass, wat eng Reduktioun vun der Bindung vu Fe an O op der Uewerfläch vun der Schinn uginn, an eng Ofsenkung vum Grad vun der Oxidatioun vun der Schinn, konsequent mam Trend vun der Faarfännerung op der Uewerfläch vun der Schinn. Zur selwechter Zäit fällt den Inhalt vum O-Element op der ënneschter Uewerfläch vum Schleifstéck och mat der Erhéijung vun der Schleifsteekraaft erof. Et ass derwäert ze bemierken datt fir d'Uewerfläch vum Stahlbunnen duerch deeselwechte Schleifsteen an déi ënnescht Uewerfläch vum Schleifstéck, den Inhalt vum O Element op der Uewerfläch vum Leschten méi héich ass wéi dee vun der fréierer. Während der Bildung vu Schutt geschitt plastesch Verformung an Hëtzt entsteet wéinst der Kompressioun vu Schleifmëttelen; Wärend dem Offallprozess reift déi ënnescht Uewerfläch vum Schutt géint d'Frontendfläch vum Schleifmëttel a generéiert Hëtzt. Dofir féiert de kombinéierten Effekt vun der Deformatioun vu Schutt a Reibungshëtzt zu engem méi héije Grad vun der Oxidatioun op der ënneschter Uewerfläch vum Schutt, wat zu engem méi héije Inhalt vun O Element resultéiert.
(a) Niddereg Kraaft Schleifsteen Buedem Stahl Schinnefläch (RGS-10)
(b) Uewerfläch vum Stol Schinne Buedem mat mëttlerer Kraaft Schleifsteen (RGS-12.5)
(c) Héichstäerkt Schleifsteen Buedem Stahl Schinnefläch (RGS-15)
Fig.
Fir d'Oxidatiounsprodukter op der Uewerfläch vu Stahlschinne weider z'ënnersichen an d'Variatioun vun Oxidatiounsprodukter mat dem Grad vun der Schinneoberflächeverbrennung, gouf Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) benotzt fir de chemeschen Zoustand vun Elementer an der noer Uewerflächeschicht vu Buedemstahlschinne z'entdecken. D'Resultater sinn an Fig.2 gewisen. Déi voll Spektrum Analyse Resultater vun der Eisebunn Uewerfläch no poléieren mat verschiddenen Intensitéiten vun poléieren Steng (Fig.2 (a)) weisen, datt et C1s, O1s, an Fe2p Biergspëtzten op der Äerd Schinn Uewerfläch sinn, an de Prozentsaz vun O Atomer erofgoen mat de Grad vun Verbrenne op der Schinn Uewerfläch, déi konsequent mat der Muster vun EDS Analyse Resultater op der Schinn Uewerfläch ass. Wéinst der Tatsaach, datt XPS d'Elementerzoustand no bei der Uewerflächeschicht (ongeféier 5 nm) vum Material erkennt, ginn et gewësse Differenzen an den Typen an Inhalter vun Elementer, déi vum XPS Vollspektrum festgestallt ginn am Verglach zum Stahlbunnsubstrat. De C1s Peak (284,6 eV) gëtt haaptsächlech benotzt fir d'Verbindungsenergie vun aneren Elementer ze kalibréieren. Den Haaptoxidatiounsprodukt op der Uewerfläch vu Stahlschinnen ass Fe-Oxid, sou datt de schmuele Spektrum vu Fe2p am Detail analyséiert gëtt. Fig.2 (b) ze (d) weisen de schmuele Spektrum Analyse vun Fe2p op der Uewerfläch vun Stol Schinne RGS-10, RGS-12,5 an RGS-15, respektiv. D'Resultater weisen datt et zwee verbindlech Energie Peaks bei 710,1 eV an 712,4 eV sinn, zougeschriwwen Fe2p3 / 2; Et gi bindend Energiepeaks vu Fe2p1/2 bei 723,7 eV a 726,1 eV. De Satellitepeak vu Fe2p3/2 läit bei 718,2 eV. Déi zwee Peaks bei 710,1 eV a 723,7 eV kënnen un d'Bindungsenergie vu Fe-O am Fe2O3 zougeschriwwe ginn, während d'Spëtze bei 712,4 eV an 726,1 eV un d'Bindungsenergie vu Fe-O am FeO zougeschriwwe kënne ginn. D'Resultater weisen datt Fe3O4 Fe2O3. Mëttlerweil gouf keen analyteschen Héichpunkt bei 706,8 eV festgestallt, wat d'Feele vun elementar Fe op der Äerdbunn Uewerfläch beweist.
(a) Vollspektrumanalyse
(b) RGS-10 (blo)
(c) RGS-12.5 (hellgiel)
(d) RGS-15 (Original Faarf vun Stol Schinne)
Fig.2. XPS Analyse vu Schinneflächen mat verschiddene Verbrennungsgraden
D'Spëtztfläch Prozentzuelen am Fe2p schmuele Spektrum weisen datt vu RGS-10, RGS-12.5 bis RGS-15 d'Spëtztflächprozentë vu Fe2+2p3/2 a Fe2+2p1/2 eropgoen, während d'Spëtzeberäichprozente vu Fe3+2p3/2 an Fe3+2p1/2 erofgoen. Dëst weist datt wann de Grad vun der Uewerflächverbrennung op der Schinn erofgeet, de Fe2+ Inhalt an den Uewerflächeoxidatiounsprodukter eropgeet, während de Fe3+ Inhalt erofgeet. Déi verschidde Bestanddeeler vun den Oxidatiounsprodukter resultéieren zu verschiddene Faarwen vun der Äerdbunn. Wat méi héich ass de Grad vun der Uewerflächverbrennung (blo), dest méi héich ass den Inhalt vu Fe2O3 Produkter am Oxid; Wat méi niddereg ass de Grad vun der Uewerflächeverbrennung, dest méi héich ass den Inhalt vu FeO Produkter.