Cabaran penyetempatan batu pengisaran

Kajian semula status penyelidikan semasa batu asah di atas dari aspek pengacuan batu asah (bahan mentah dan proses), kaedah penilaian prestasi batu asah, pembakaran rel, dan sebagainya, merumuskan bahawa reka bentuk dan pembuatan batu asah adalah interaksi pelbagai disiplin (mekanik, bahan, mekanik, dll.), pelbagai faktor (komponen, proses, antara muka, keadaan kerja, dll.) daripada cabaran teknikal yang kompleks. Oleh itu, berikut ialah ringkasan kesukaran dan cabaran yang dihadapi dalam proses penyelidikan dan pembangunan batu asah dari tiga aspek: pengacuan batu asah, tingkah laku antara muka batu asah/rel, dan penilaian prestasi batu asah (Rajah 1), bertujuan untuk menyediakan rujukan tertentu untuk saintis dan pengamal yang berkaitan.

(1) Acuan Batu Kisar

Prestasi batu asah dipengaruhi oleh formulasi (resin, pengisi, bahan kasar, dll.), proses pengacuan (pencampuran, pengawetan, dll.), struktur (liangan dan saiz liang, kepekatan bahan kasar, dll.), dan antara muka heterogen (resin/bahan kasar, resin/bahan kasar, dll.) kekuatan ikatan dan faktor lain, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (a). Pada masa ini, mekanisme ikatan antara muka heterogen sistem kasar tidak jelas; pengisi mikro/nano pada ketahanan ikatan, rintangan haba, rintangan haus mekanisme pengawalseliaan perlu didedahkan; struktur batu kasar yang kompleks bagi sifat fizikal dan kimia batu kasar, mekanisme impak prestasi prestasi perkhidmatan masih belum jelas. Kesukaran saintifik dan teknikal di atas membawa kesukaran yang besar kepada pengawalseliaan prestasi batu pengisar.

Yuan Yongjie [1] menggunakan Abaqus dan Python untuk mewujudkan model batu kisar maya, dan menjalankan penyelidikan berkaitan batu kisar melalui kaedah pengiraan unsur terhingga, yang merupakan inspirasi penting untuk reka bentuk batu kisar dengan lebih banyak pembolehubah dan proses yang kompleks. Oleh itu, pada masa hadapan, kita boleh menggunakan unsur terhingga dan kaedah lain untuk membina model batu kisar dengan cepat dan cekap, dan mewujudkan spektrum hubungan tindak balas sinergi yang lebih halus antara pelbagai faktor untuk membimbing reka bentuk batu kisar. Dan model ini dibenarkan oleh sejumlah besar data eksperimen asas.

(2) Tingkah laku antara muka batu/rel yang kasar

Geometri pelelas, orientasi ruang mempunyai kerawakan, mengakibatkan perbezaan besar dalam sudut hadapan proses pengisaran (gelongsor, membajak, memotong) yang kasar, dan dengan itu peranan setiap pelelas pada tingkah laku bahan rel (daya mekanikal, suhu pengisaran, dll.) juga rawak, dan dengan itu terdapat perbezaan dalam mekanisme kegagalan batu, kesan kualiti permukaan rel. Sebaik-baiknya: proses pengasah sendiri selepas banyak kitaran lelasan, memberi peranan penuh kepada fungsi pemotongannya; haus dan penumpahan ikatan, supaya pelelas yang dipasifkan tertanggal, batu pengisar mengasah sendiri; tetapi haus ikatan yang berlebihan, mengakibatkan penumpahan pramatang pelelas, kadar penggunaan pelelas berkurangan, rintangan haus pelelas batu pengisar berkurangan, memendekkan hayat perkhidmatan. Oleh itu, haus dan pengasahan sendiri batu pengisar mesti mencapai keadaan seimbang, untuk menjadikan batu pengisar mempunyai prestasi pemotongan yang kuat dan hayat perkhidmatan yang panjang. Pada masa yang sama, haus batu pengisar secara langsung mempengaruhi keadaan tepi pelelas dan sudut pemotongan, yang seterusnya mempengaruhi proses pengisaran haba pengisaran dan kualiti permukaan rel. Oleh itu, dapat dilihat bahawa dalam proses pengisaran rel, di bawah gandingan terma-mekanikal antara muka batu pengisar/rel, penyingkiran bahan dan kegagalan batu pengisar saling mempengaruhi dan mempunyai hubungan yang rapat, yang akhirnya mempengaruhi kualiti permukaan rel selepas pengisaran.

Pada masa ini, mekanisme interaksi antara penyingkiran bahan dan kegagalan batu asah dalam proses pengisaran rel dan pengaruhnya terhadap kualiti permukaan rel masih belum jelas, yang meningkatkan kesukaran reka bentuk batu asah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1(b). Oleh itu, adalah penting untuk mengkaji mekanisme penyingkiran bahan semasa proses pengisaran rel, mekanisme haus batu asah, evolusi kualiti permukaan rel, dan untuk membina model hubungan fizikal struktur batu asah - sifat mekanikal batu asah - prestasi pengisaran - mekanisme kegagalan batu asah - kualiti permukaan rel, yang sangat bernilai untuk reka bentuk dan pembuatan batu asah.

(3) Penilaian prestasi batu pengisaran

Penilaian saintifik dan komprehensif terhadap prestasi batu pengisar (terutamanya kapasiti pengisaran), formula batu pengisar, reka bentuk proses menyediakan rujukan penting. Pada masa ini, terdapat pelbagai kaedah untuk menilai prestasi batu asah, dan terdapat kekurangan piawaian penilaian seragam untuk prestasi batu asah, yang menjadikannya sukar untuk berkongsi hasil penyelidikan yang berkaitan dengan batu asah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1(c). Sementara itu, pada masa ini, ramai penyelidik menjalankan penyelidikan berkaitan dengan menyediakan batu kisar bersaiz penuh, yang mempunyai saiz yang besar, yang tidak kondusif untuk pencirian dan analisis makro/mikro kemudian, dan tidak dapat memperoleh data eksperimen yang lebih halus, mengakibatkan keputusan eksperimen batu kisar dengan panduan terhad tentang pengawalaturan prestasi batu kisar, yang mengurangkan kecekapan penyelidikan dan pembangunan batu kisar, meningkatkan kos penyelidikan, dan mengakibatkan pembaziran tenaga dan bahan mentah. Oleh itu, laluan teknologi penilaian pelbagai dimensi boleh diguna pakai untuk mereka bentuk peralatan penilaian batu kisar secara saintifik dan membina garis panduan penilaian untuk prestasi batu kisar dalam pelbagai dimensi, untuk meletakkan asas bagi promosi batu kisar dalam laluan pengangkutan rel.

Rajah.1 Masalah utama bagi pembangunan GS

(a) Pembentukan Batu Gerinda [2,3,1]; (b) Hubungan antara Mekanisme Penyingkiran Bahan, Mekanisme Haus Batu Gerinda dan Kualiti Permukaan Rel [4,5,6,7,8]; (c) Kaedah Penilaian Prestasi Batu Gerinda [9,2,10].

[1] YUAN Yongjie. Mekanisme Pengawalseliaan Prestasi Batu Pengisar Rel dengan Struktur Liang[J]. Chengdu: Universiti Jiaotong Barat Daya, 2021.

[2] ZHANG Wulin. Kajian tentang Mekanisme Kawal Selia Prestasi Batu Pengisar Rel Berkelajuan Tinggi melalui Bahan Pelelas Korundum[D]. Chengdu: Universiti Jiaotong Barat Daya, 2021.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie, dkk. Menyelidiki Kesan Haba Pengisaran terhadap Mekanisme Penyingkiran Bahan Pengisaran Rel[J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Analisis Perbandingan Piawaian Roda Pengisaran Rel China dan Piawaian Antarabangsa Asing[J]. Kawalan Kualiti Kereta Api, 2018, 46(9): 5-8.

[5] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Wenjian, dkk. Pengaruh Tekanan Pengisaran terhadap Tingkah Laku Penyingkiran Bahan Rel[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.

[6] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, dkk. Penyiasatan Eksperimen tentang Mekanisme Penyingkiran Bahan Semasa Pengisaran Rel pada Kelajuan Hadapan yang Berbeza[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, dkk. Menyelidiki Kesan Saiz Grit Abrasif terhadap Tingkah Laku Pengisaran Rel[J]. Jurnal Proses Pembuatan, 2020, 53: 388-395.

[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot, dsb. Ciri-ciri Haus Bahan Pelelas Korundum Sol-gel Bertetulang Fasa Kedua[J]. Acta Materialia, 2006, 54(13): 3605-3615.

[9] XU Xiaotang. Kajian tentang Mekanisme Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi[D]. Chengdu: Universiti Jiaotong Barat Daya, 2016.

[10] XU Xiaotang, WANG Hengyu, WU Lei, dkk. Satu Kajian Eksperimen tentang Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi di bawah Keadaan Basah[J]. Kejuruteraan Pelinciran, 2016, 41(11): 41-44.