Reka bentuk struktur batu pengisar

Salah satu kelemahan utama batu pengisar yang dihasilkan di dalam negara pada masa ini ialah kecenderungan untuk membakar rel keluli [1]. Semasa proses pengisaran rel, kesan pengisaran bahan kasar (gelongsor, membajak, memotong) dan geseran antara antara muka pengikat dan 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. Retakan separa akan merambat di sempadan antara lapisan putih dan pearlit, menyebabkan kegagalan pramatang rel [1], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (a). Semasa proses penggilapan, permukaan rel keluli mengalami pelbagai tahap pengoksidaan, menghasilkan warna rel yang digilap yang berbeza. Kuning, biru, dan ungu biasanya dirujuk sebagai "terbakar". Lin et al. [9] meletakkan termogandingan separa buatan dalam rel keluli untuk memantau suhu antara muka penggilapan dalam masa nyata di bawah parameter penggilapan yang berbeza. Mereka membandingkan suhu penggilapan dengan tahap pembakaran pada permukaan rel keluli dan mewujudkan model hubungan antara tahap pembakaran (perubahan warna) dan suhu penggilapan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (b). Atas dasar ini, Zhou et al. [3] mewujudkan model hubungan antara suhu dan ketebalan serta tahap pembakaran lapisan putih semasa penggilapan rel, menyediakan kaedah baharu untuk mengoptimumkan parameter penggilapan rel, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 (c). Keputusan kajian di atas menunjukkan bahawa mengoptimumkan parameter pengisaran dan mengurangkan haba pengisaran adalah kaedah penting untuk meningkatkan pembakaran rel.

Rajah.1 Pembakaran rel teraruh pengisaran dan lapisan ukiran putih (WEL)

Ramai sarjana meneroka mekanisme pembakaran pengisaran rel dari perspektif reka bentuk batu pengisaran. Hasil kajian Zhang et al. [2] menunjukkan bahawa batu pengisaran 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] telah membuat struktur liang dalam batu pengisaran, 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 pengisaran (N, R, P, T) terhadap kualiti permukaan rel keluli, dan hasilnya menunjukkan bahawa ketebalan lapisan putih meningkat dengan peningkatan kekerasan batu pengisaran. Oleh itu, pengawalaturan struktur batu pengisaran (liang, komposisi kasar), kekerasan, dan sebagainya yang munasabah mempunyai kesan positif terhadap peningkatan pembakaran rel.

Keputusan kajian 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 tersebut, adalah sukar untuk membuat pelarasan yang 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 meningkatkan pembakaran rel. Wu et al. [7, 8] menanamkan blok pasang siap berlian pateri dalam susunan tertentu ke dalam batu pengisaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 (a). Keputusan penggilapan menunjukkan bahawa batu pengisaran komposit boleh meningkatkan kecekapan penggilapan rel dengan berkesan, mengurangkan kekasaran permukaan rel yang digilap, dan meningkatkan pembakaran rel. Zhao Jinbo et al. [9] mengikat CaF2 dengan polieterketon untuk membentuk blok sambungan pelincir sendiri, dan menyediakan batu pengisar pelincir sendiri dengan meletakkannya di dalam embrio batu pengisaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 (b). Keputusan pengisaran menunjukkan bahawa blok sambungan pelincir sendiri boleh dilepaskan secara berterusan pada antara muka antara batu pengisar dan rel apabila batu pengisar haus, mengurangkan haba pengisaran dan meningkatkan pembakaran rel. Menanam blok pasang siap yang dipateri, blok sambungan pelincir sendiri, dan sebagainya 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), justeru memastikan sifat mekanikal (kekuatan putaran, keseimbangan dinamik, dll.) 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 meningkatkan pembakaran bahan kerja rel. Walau bagaimanapun, lapisan pateri yang digunakan dalam batu pengisar mempunyai rintangan haus yang lemah semasa proses pengisaran rel, dan jangka hayat batu pengisar adalah sangat pendek. Oleh itu, reka bentuk/peraturan struktur batu pengisar yang munasabah mempunyai kesan positif dalam mengurangkan haba pengisaran dan meningkatkan pembakaran rel, tetapi ia merupakan prasyarat yang mesti dipertimbangkan sepenuhnya untuk memastikan batu pengisar mempunyai sifat fizikal dan kimia serta kebolehkerjaan yang baik.

(a) Batu pengisar blok berlian pra-set [7,8]

(b) Batu pengisar blok pelincir sendiri yang telah ditetapkan[9](c) Batu pengisar berstruktur celah [10]

Rajah 2. Reka bentuk struktur batu pengisar

Rujukan

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun, dkk. Pembentukan Jongkong dan Kejadian Dua Kelas Lapisan Ukiran Putih yang Berbeza pada Permukaan Keluli Rel[J]. Jurnal Antarabangsa Keletihan, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang, dsb. Kesan Kesan 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, dkk. 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, dkk. Roda Pengisaran Berliang untuk Mengurangkan Pra-keletihan dan Meningkatkan Kecekapan Penyingkiran Bahan untuk Pengisaran Rel[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, dsb. Kesan Bahan Abrasif dan Kekerasan Roda Pengisaran terhadap Tingkah Laku Pengisaran Rel[J]. Haus, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] 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.

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

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, dsb. Ciri-ciri Kehausan Lembaran Berlian Pateri dengan Masa Pengisaran yang Berbeza[J]. Haus, 2019, 432-433: 202942.

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

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun, dkk. Pengaruh Parameter Pengisaran pada Suhu Permukaan dan Tingkah Laku Pembakaran Rel Pengisaran[J]. Tribology International, 2018, 122: 151-162.