Bėgių šlifavimas yra medžiagos pašalinimo procesas sukant šlifavimo diskus. Šlifavimo rida yra gana ilga, naudojant pjovimo skystį, padidės ne tik priežiūros išlaidos, bet ir plačiai paplitusi tarša. Be aušinimo ir tepimo, šlifavimo procese susidaranti šiluma negali būti laiku išleista, todėl bėgių nudegimai dažnai stebimi po šlifavimo procese dėl sausų sąlygų, didelio šlifavimo diskų sukimosi greičio (~3600 aps./min.) ir šlifavimo apkrovos (~2000 N) [1-4], kaip parodyta 1 pav. Norint toliau pagerinti šlifavimo efektyvumą ir pasiekti gerą paviršiaus vientisumą, šlifavimo diskų porų projektavimas ir gamyba yra ekonomiškas ir efektyvus būdas [5].
1 pav.Šlifavimas sukėlė nudegimus ir baltus ėsdinimo sluoksnius ant bėgio galvutės.
Kinijos mokslininkai paruošė porėtus šlifavimo diskus ir apibūdino jų šlifavimo efektyvumą pačių suprojektuotu įrenginiu [5]. Galima pastebėti, kad šlifavimo diskuose susidarius poroms didžiausias gniuždymo stipris sumažėjo 35 % nuo 83,74 MPa iki 54,53 MPa. Šlifavimo eksperimentų rezultatai parodė, kad padidėjus šlifavimo diskų poringumui šiek tiek pagerėjo šlifavimo tūris, sumažėjo šlifavimo temperatūra, sumažėjo šlifavimo diskų apkrova. Rezultatai rodo, kad didesnio poringumo šlifavimo diskas pasižymi geresne savaiminio apdirbimo savybe, o tai padeda išvengti disko apkrovos.
2 pav.Skirtingo poringumo šlifavimo diskų paviršiaus morfologija prieš bandymą ir po jo: 8,12 %(a) ir (e), 15,81 %(b) ir (f), 18,60 %(c) ir (g) ir 21,18 %(d) &(h).
Kietas ir trapus baltas ėsdinimo sluoksnis dėl šlifavimo karščio buvo pastebėtas ant visos šlifavimo bėgio galvutės, o storiausias WEL buvo gautas dėl mažiausio šlifavimo diskų poringumo, kaip parodyta 3 ir 4 pav. Žemiau WEL yra deformuotas perlito sluoksnis, susidaręs deformuojant, veikiant abrazyvinių grūdelių šlyties įtempiams. WEL kietumas yra 5,77 GPa, maždaug 2–3 kartus kietesnis nei perlito matrica. Daugelis mokslininkų padarė išvadą, kad WEL turi glaudų ryšį su bėgių lūžimu [6-8]. Dėl mišrių ratų tempimo ir šlyties įtempių bėgių eksploatacijos metu paviršiuje gali atsirasti įtrūkimų. Susidaręs įtrūkimas dėl savo trapios prigimties greitai plistų per WEL sluoksnį, išsiplėstų WEL ir perlito sąsajoje arba net išplistų žemyn į perlito matricą, sudarydamas sunkesnius bėgio defektus[9]. Taigi kietumas ir trapumas sukeltų ankstyvą antžeminio bėgio gedimą ir gali būti veiksmingai kontroliuojamas šlifavimo diskų poringumu.
3 pav.WEL ir deformuoto sluoksnio kietumas.
4 pav.Skirtingu šlifavimo diskų akytumu šlifuotų bėgių skerspjūvių OM: 8,12 %(a), 15,81 %(b), 18,60 %(c) ir 21,18 %(d).
Porų struktūrų šlifavimo disko šlifavimo mechanizmą galima pavaizduoti 5 pav. Dėl didelio neigiamo grėblio kampo ir santykinai didelio aktyviojo smėlio tankio šlifavimo drožlės iš pradžių išsilydo esant tokiai aukštai temperatūrai, o vėliau užstringa ant disko paviršiaus, pablogindamos šlifavimo disko šlifavimo galimybes ir padidindamos šlifavimo šilumą. Pagal sutartį akytasis šlifavimo diskas turi geresnį savaiminio apdirbimo gebėjimą ir prisideda prie mažesnio bėgio paviršiaus pažeidimo[8]. Viena vertus, porų struktūros padidina tarpą tarp abrazyvinių grūdelių, kurie suteikia pakankamai vietos drožlėms laikyti ir šilumai išleisti. Skiedros gali susisukti porose ir pasišalinti dėl vėlesnės abrazyvų sąveikos, taip pat gali perduoti dalį šilumos iš kontaktinės zonos. Kita vertus, kiekvieno aktyvaus grūdelio įtempis ir išsikišimo aukštis yra didesni nei įprasto šlifavimo disko, o tai padidina nenupjauto drožlių storį ir sumažina trinties poveikį tarp abrazyvinių grūdelių ir bėgio paviršiaus, kad sumažintų išankstinį nuovargį, kurį sukelia bėgio šlifavimas, kaip aptarta. Todėl, atsižvelgiant į išskirtinį šlifavimo efektyvumą ir atitinkamai mažesnį bėgio paviršiaus pažeidimą, šlifavimo diskas su porų struktūra turi didelį potencialą pritaikyti bėgių šlifavimo technologijoje esant dideliam greičiui ir sausam šlifavimui.
5 pav.Porų konstrukcijų šlifavimo disko šlifavimo mechanizmas.
Nuorodos
[1] Zhang W, Zhang P, Zhang J, Fan X, Zhu M. Abrazyvinio smėlio dydžio poveikio bėgių šlifavimo elgsenai tyrimas. J Manuf Process 2020;53:388–95.
[2] Lin B, Zhou K, Guo J, Liu QY, Wang WJ. Šlifavimo parametrų įtaka paviršiaus temperatūrai ir šlifavimo bėgio degimo elgsenai. Tribo Int 2018; 122:151–62.
[3] Zhou K, Ding HH, Wang WJ, Wang RX, Guo J, Liu QY. Šlifavimo slėgio įtaka bėgių medžiagos pašalinimo elgsenai. Tribo Int 2019; 134:417–26.
[4] Tawakoli T, Westkaemper E, Rabiey M. Sausas šlifavimas specialiu kondicionavimu. Int J Adv Manuf Technol 2007;33:419–24.
[5] Yuan Y, Zhang W, Zhang P, Fan X, Zhu M. Akytieji šlifavimo diskai, skirti sumažinti išankstinį nuovargį ir padidinti medžiagos pašalinimo efektyvumą šlifuojant bėgius. Tribo Int 2021; 154: 106692.
[6] Magel E, Roney M, Kalousek J, Sroba P. Teorijos ir praktikos maišymas šiuolaikiniame bėgių šlifavimo procese. Fatigue Fract Eng Mater Struct 2003;26:921–9.
[7] Cuervo PA, Santa JF, Toro A. Koreliacijos tarp susidėvėjimo mechanizmų ir bėgių šlifavimo operacijų komerciniame geležinkelyje. Tribo Int 2015;82:265–73.
[8] Agarwal S. Apie ratų apkrovos mechanizmą ir mechaniką šlifuojant. J Manuf Process 2019;41:36–47.
[9] Zhang ZY, Shang W, Ding HH, Guo J, Wang HY, Liu QY ir kt. Šiluminis modelis ir temperatūros laukas bėgių šlifavimo procese, pagrįstas judančiu šilumos šaltiniu. Appl Therm Eng 2016;106:855–64.
