Cabaran penyetempatan batu pengisaran

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

(1) Acuan Batu Kilang

Prestasi batu asahan dipengaruhi oleh perumusan (resin, pengisi, pelelas, dll.), proses pengacuan (pencampuran, pengawetan, dll.), struktur (keliangan dan saiz liang, kepekatan melelas, dll.), dan antara muka heterogen (resin/pelelas, resin/pengisi, dll.) kekuatan ikatan dan faktor lain, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (a). Pada masa ini, mekanisme ikatan antara muka heterogen sistem pelelas tidak jelas; pengisi mikro/nano pada keliatan ikatan, rintangan haba, rintangan haus mekanisme pengawalseliaan perlu didedahkan; struktur batu pelelas kompleks sifat fizikal dan kimia batu pelelas, mekanisme kesan prestasi prestasi perkhidmatan masih belum jelas. Kesukaran saintifik dan teknikal di atas membawa kesukaran yang besar kepada peraturan prestasi batu pengisaran.

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

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

Geometri pelelas, orientasi spatial mempunyai rawak, menyebabkan perbezaan besar dalam sudut hadapan proses pengisaran kasar (gelongsor, membajak, memotong), 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 permukaan batu, kesan kualiti batu, kesan. Sebaik-baiknya: pelelas selepas banyak kitaran lelasan - proses mengasah diri, memberikan permainan penuh kepada fungsi pemotongannya; haus ikatan dan penumpahan, supaya pasif melelas off, batu pengisaran mengasah diri; tetapi haus berlebihan ikatan, mengakibatkan penumpahan pramatang pelelas, kadar penggunaan kasar dikurangkan, rintangan haus kasar batu pengisar dikurangkan, memendekkan hayat perkhidmatan. Oleh itu, haus dan mengasah sendiri batu pengisar mesti mencapai keadaan yang seimbang, untuk menjadikan batu pengisar kedua-dua prestasi pemotongan yang kuat dan hayat perkhidmatan yang panjang. Pada masa yang sama, haus batu pengisar secara langsung memberi kesan kepada keadaan tepi yang melelas dan sudut pemotongan, yang seterusnya menjejaskan proses pengisaran haba pengisaran dan kualiti permukaan rel. Oleh itu, dapat dilihat bahawa dalam proses pengisaran rel, di bawah gandingan termal-mekanik antara muka batu pengisar / rel, penyingkiran bahan dan kegagalan batu pengisaran mempengaruhi satu sama lain dan mempunyai hubungan rapat, yang akhirnya menjejaskan kualiti permukaan rel selepas pengisaran.

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

(3) Penilaian prestasi batu pengisaran

Penilaian saintifik dan komprehensif prestasi batu pengisaran (terutamanya kapasiti pengisaran), formula batu pengisaran, reka bentuk proses menyediakan rujukan penting. Pada masa ini, terdapat pelbagai kaedah untuk menilai prestasi batu asahan, dan terdapat kekurangan piawaian penilaian seragam untuk prestasi batu asahan, yang menjadikannya sukar untuk berkongsi hasil penyelidikan yang berkaitan dengan batu asahan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1(c). Sementara itu, pada masa ini, ramai penyelidik menjalankan penyelidikan berkaitan dengan menyediakan batu kilangan 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, menghasilkan keputusan eksperimen batu kilangan dengan panduan terhad mengenai peraturan prestasi batu kilangan, yang mengurangkan hasil penyelidikan dan pembangunan batu kilang, meningkatkan kecekapan kos penyelidikan dan pembangunan tenaga, dan bahan mentah. Oleh itu, laluan teknologi penilaian pelbagai dimensi boleh diguna pakai untuk mereka bentuk peralatan penilaian batu pengisar secara saintifik dan membina garis panduan penilaian untuk prestasi batu pengisar dalam pelbagai dimensi, untuk meletakkan asas untuk promosi batu pengisar dalam laluan pengangkutan rel.

Rajah.1 Masalah utama untuk pembangunan GS

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

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

[2] ZHANG Wulin. Kajian tentang Mekanisme Kawal Selia Persembahan Batu Pengisar Rel Berkelajuan Tinggi melalui Corundum Abrasives[D]. Chengdu: Universiti Jiaotong Barat Daya, 2021.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie, et al. Menyelidik Kesan Pengisaran-haba pada Mekanisme Penyingkiran Bahan Pengisaran Rel[J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

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

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

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

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Menyelidik Kesan Saiz Grit Melelas pada Gelagat Pengisaran Rel[J]. Jurnal Proses Pembuatan, 2020, 53: 388-395.

[8] JOACHIM Mayer, ROBERT Engelhorn, ROSEMARIE Rot, et al. Ciri-ciri Pakai bagi Sol-gel Corundum Abrasives 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, et al. Kajian Eksperimen tentang Pengisaran Rel Berkelajuan Tinggi dalam Keadaan Basah[J]. Kejuruteraan Pelinciran, 2016, 41(11): 41-44.