Reka bentuk struktur batu pengisar

Salah satu kelemahan utama batu pengisar yang dihasilkan dalam negara pada masa ini ialah kecenderungan untuk membakar rel keluli [1]. Semasa proses pengisaran rel, kesan pengisaran bahan pelelas (gelongsor, membajak, memotong) dan geseran antara pengikat dan antara muka rel adalah sumber utama haba pengisaran [3]. Di bawah kesan gandingan haba (haba pengisaran) dan daya (daya mekanikal), pearlit dalam bahan rel mengalami transformasi austenit dan seterusnya membentuk martensit dan ferit semasa penyejukan, menghasilkan kekerasan yang tinggi dan struktur lapisan putih rapuh. Keretakan separa akan merambat di sempadan antara lapisan putih dan perlit, menyebabkan kegagalan pramatang rel [1], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (a). Semasa proses penggilap, permukaan rel keluli mengalami tahap pengoksidaan yang berbeza-beza, menghasilkan warna yang berbeza pada rel yang digilap. Kuning, biru dan ungu biasanya dirujuk sebagai "terbakar". Lin et al. [9] meletakkan termokopel separuh tiruan dalam rel keluli untuk memantau suhu antara muka penggilap dalam masa nyata di bawah parameter penggilap yang berbeza. Mereka membandingkan suhu penggilap dengan tahap lecuran pada permukaan rel keluli dan mewujudkan model hubungan antara tahap lecuran (perubahan warna) dan suhu penggilap, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (b). Atas dasar ini, Zhou et al. [3] mewujudkan model perhubungan antara suhu dan ketebalan dan tahap pembakaran lapisan putih semasa penggilap rel, menyediakan kaedah baharu untuk mengoptimumkan parameter penggilap rel, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1 (c). Keputusan penyelidikan di atas menunjukkan bahawa mengoptimumkan parameter pengisaran dan mengurangkan haba pengisaran adalah kaedah penting untuk memperbaiki kebakaran rel.

Rajah.1 Pembakaran rel akibat pengisaran dan lapisan goresan putih （WEL）

Ramai sarjana meneroka mekanisme pembakaran pengisaran rel dari perspektif reka bentuk batu pengisaran. Hasil penyelidikan Zhang et al. [2] menunjukkan bahawa batu pengisar korundum putih mempunyai ketajaman diri yang terbaik dan kesan pengisaran yang paling ketara, menghasilkan suhu pengisaran tertinggi dan ketebalan lapisan putih terbesar. Yuan et al. [4] memasang struktur liang dalam batu pengisar, yang bermanfaat untuk pelepasan serpihan pengisaran, mengurangkan penyumbatan batu pengisaran, menurunkan suhu pengisaran, dan meningkatkan kualiti permukaan rel keluli yang digilap. Wang et al. [5] menjalankan kajian tentang pengaruh kekerasan batu pengisar (N, R, P, T) pada kualiti permukaan rel keluli, dan keputusan menunjukkan bahawa ketebalan lapisan putih meningkat dengan peningkatan kekerasan batu pengisar. Oleh itu, peraturan munasabah struktur batu pengisaran (liang, komposisi kasar), kekerasan, dan lain-lain mempunyai kesan positif ke atas memperbaiki luka bakar kereta api.

Keputusan penyelidikan di atas menunjukkan bahawa parameter pengisaran dan prestasi batu pengisaran adalah dua faktor utama yang mempengaruhi pembakaran pengisaran rel. Bagi kenderaan penggilap sedia ada di laluan, sukar untuk membuat pelarasan ketara pada parameter operasi pada struktur kenderaan sedia ada untuk memastikan kecekapan penggilapan. Oleh itu, reka bentuk dan kawalan prestasi struktur batu pengisaran adalah salah satu cara yang berkesan untuk memperbaiki kebakaran rel. Wu et al. [7, 8] menanam blok pasang siap berlian pateri dalam susunan tertentu ke dalam batu pengisar, seperti ditunjukkan dalam Rajah 2 (a). Keputusan penggilap menunjukkan bahawa batu pengisar komposit boleh meningkatkan kecekapan penggilap rel dengan berkesan, mengurangkan kekasaran permukaan rel yang digilap, dan memperbaiki kebakaran rel. Zhao Jinbo et al. [9] mengikat CaF2 dengan poliethereterketon untuk membentuk blok sendi pelincir sendiri, dan menyediakan batu pengisar pelincir sendiri dengan meletakkannya di dalam embrio batu pengisar, seperti ditunjukkan dalam Rajah 2 (b). Keputusan pengisaran menunjukkan bahawa blok sendi pelincir sendiri boleh terus dilepaskan pada antara muka antara batu pengisar dan rel apabila batu pengisar haus, mengurangkan haba pengisaran dan memperbaiki kebakaran rel. Menanam blok pasang siap pateri, blok sendi pelincir sendiri, dsb. ke dalam matriks batu pengisar menghasilkan struktur batu pengisar yang tidak sekata dan memperkenalkan antara muka kekuatan rendah (antara muka matriks batu pengisar/blok implan), dengan itu memastikan sifat mekanikal (kekuatan putaran, keseimbangan dinamik, dsb.) bagi batu pengisar struktur komposit merupakan cabaran utama. Wu et al. [10] mereka bentuk roda pengisar kasar CBN yang dipateri dengan celah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 (c), yang menambah baik pembakaran bahan kerja rel. Walau bagaimanapun, lapisan pateri yang digunakan dalam batu pengisar mempunyai rintangan haus yang lemah semasa proses pengisaran rel, dan hayat perkhidmatan batu pengisar adalah sangat singkat. Oleh itu, reka bentuk/kawal selia struktur batu pengisar yang munasabah mempunyai kesan positif ke atas mengurangkan haba pengisaran dan menambah baik pembakaran rel, tetapi ia adalah prasyarat yang mesti dipertimbangkan sepenuhnya untuk memastikan batu pengisar mempunyai sifat fizikal dan kimia yang baik dan kebolehkerjaan.

(a) Batu pengisar blok berlian yang telah ditetapkan [7,8]

(b) Batu pengisar blok pelincir diri pra set[9](c) Batu pengisar berstruktur celah [10]

Rajah 2. Reka bentuk struktur batu pengisar

Rujukan

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun, et al. Pembentukan Mencangkung dan Berlakunya Dua Kelas Berbeza Lapisan Goresan Putih pada Permukaan Keluli Rel[J]. Jurnal Antarabangsa Keletihan, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang, et al. Kesan Tanda Pengisaran pada Kerosakan Keletihan Rel di bawah Keadaan Air[J]. Kejuruteraan Mekanikal China, 2019, 30(08): 889-895.

[3]36[3] ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël, et al. Medan Suhu dan Tindak Balas Bahan sebagai Fungsi Parameter Pengisaran Rel[J]. Jurnal Antarabangsa Pemindahan Haba dan Jisim, 2021, 175: 12366.

[4]YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, et al. Roda Pengisar Berliang Ke Arah Mengurangkan Pra-keletihan dan Meningkatkan Kecekapan Penyingkiran Bahan untuk Pengisaran Rel[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Kesan Bahan Pelelas dan Kekerasan Roda Pengisar pada Kelakuan Pengisaran Rel[J]. Pakai, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] 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.

[7]XIAO Bing, XIAO Haozhong, XIAO Bo, et al. Roda Pengisaran untuk Pengisaran Rel Berkecekapan Tinggi dan Kaedah Pengilangannya: China, CN 108453638 A[P]. 28-08-2018.

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Ciri Pakai Cadar Berlian Pateri dengan Masa Pengisaran Berbeza[J]. Pakai, 2019, 432-433: 202942.

[9]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Kajian tentang Ciri-ciri Haus Lembaran Berlian Brazed untuk Roda Pengisar Komposit Rel di bawah Tekanan Berbeza[J]. Pakai, 2019, 424-425: 183-192.

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun, et al. Pengaruh Parameter Pengisaran pada Suhu Permukaan dan Kelakuan Terbakar Rel Pengisaran[J]. Tribology International, 2018, 122: 151-162.