समाचार
०१
ग्राइन्डिङ प्रक्रियाको क्रममा रेलहरूको अक्सिडेशन व्यवहार
२०२४-१२-२५
घर्षण र रेलहरू बीचको अन्तरक्रियाको क्रममा, रेलहरूको प्लास्टिक विकृतिले ताप उत्पन्न गर्दछ, र घर्षण र रेल सामग्रीहरू बीचको घर्षणले पनि ग्राइन्डिङ ताप उत्पन्न गर्दछ। स्टील रेलहरूको ग्राइन्डिङ प्राकृतिक वातावरणमा गरिन्छ, र ग्राइन्डिङ प्रक्रियाको क्रममा, स्टील रेल सामग्री अनिवार्य रूपमा ग्राइन्डिङको ताप अन्तर्गत अक्सिडाइज हुन्छ। स्टील रेलहरूको सतह अक्सिडेशन र रेल जल्ने बीच नजिकको सम्बन्ध छ। त्यसकारण, ग्राइन्डिङ प्रक्रियाको क्रममा रेलको सतहको अक्सिडेशन व्यवहारको अध्ययन गर्न आवश्यक छ।
यो रिपोर्ट गरिएको छ कि कम्प्रेसिभ शक्ति भएका तीन प्रकारका ग्राइन्डिङ स्टोनहरू तयार पारिएका थिए, जसको शक्ति क्रमशः ६८.९० MPa, ९५.२ MPa, र १२२.७ MPa थियो। ग्राइन्डिङ स्टोन बलको क्रम अनुसार, ग्राइन्डिङ स्टोनका यी तीन समूहहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्न GS-१०, GS-१२.५, र GS-१५ प्रयोग गरिन्छ। ग्राइन्डिङ स्टोनका तीन सेटहरू GS-१०, GS-१२.५, र GS-१५ द्वारा ग्राउन्ड गरिएको स्टील रेल नमूनाहरूको लागि, तिनीहरूलाई क्रमशः RGS-१०, RGS-१२.५, र RGS-१५ द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ। ७०० N, ६०० rpm, र ३० सेकेन्डको ग्राइन्डिङ अवस्थाहरूमा ग्राइन्डिङ परीक्षणहरू सञ्चालन गर्नुहोस्। थप सहज प्रयोगात्मक परिणामहरू प्राप्त गर्न, रेल ग्राइन्डिङ स्टोनले पिन डिस्क सम्पर्क मोड अपनाउँछ। ग्राइन्डिङ पछि रेल सतहको अक्सिडेशन व्यवहारको विश्लेषण गर्नुहोस्।
चित्र १ मा देखाइए अनुसार, SM र SEM प्रयोग गरेर ग्राउन्ड स्टील रेलको सतह आकारविज्ञान अवलोकन र विश्लेषण गरिएको थियो। ग्राउन्ड रेल सतहको SM नतिजाहरूले देखाउँछन् कि ग्राइन्डिङ स्टोनको बल बढ्दै जाँदा, ग्राउन्ड रेल सतहको रंग नीलो र पहेंलो खैरोबाट रेलको मूल रंगमा परिवर्तन हुन्छ। लिन एट अल द्वारा गरिएको अध्ययनले देखाएको छ कि जब ग्राइन्डिङ तापमान ४७१ ℃ भन्दा कम हुन्छ, रेलको सतह सामान्य रंग देखिन्छ। जब ग्राइन्डिङ तापमान ४७१-६०० ℃ बीचमा हुन्छ, रेलले हल्का पहेंलो जलेको देखाउँछ, जब ग्राइन्डिङ तापमान ६००-७३५ ℃ बीचमा हुन्छ, रेलको सतहले नीलो जलेको देखाउँछ। त्यसकारण, ग्राउन्ड रेल सतहको रंग परिवर्तनको आधारमा, यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि ग्राइन्डिङ स्टोनको बल घट्दै जाँदा, ग्राइन्डिङ तापमान बिस्तारै बढ्छ र रेल जलेको डिग्री बढ्छ। ग्राउन्ड स्टील रेल सतह र मलबेको तल्लो सतहको मौलिक संरचना विश्लेषण गर्न EDS प्रयोग गरिएको थियो। नतिजाहरूले देखाए कि ग्राइन्डिङ स्टोनको शक्ति बढ्दै जाँदा, रेलको सतहमा O तत्वको सामग्री घट्यो, जसले रेलको सतहमा Fe र O को बाइन्डिङमा कमी र रेलको अक्सिडेशनको डिग्रीमा कमीलाई संकेत गर्दछ, जुन रेलको सतहमा रंग परिवर्तनको प्रवृत्तिसँग मिल्दोजुल्दो छ। एकै समयमा, ग्राइन्डिङ भग्नावशेषको तल्लो सतहमा O तत्वको सामग्री पनि ग्राइन्डिङ स्टोनको शक्ति बढ्दै जाँदा घट्छ। यो ध्यान दिन लायक छ कि एउटै ग्राइन्डिङ स्टोन र ग्राइन्डिङ भग्नावशेषको तल्लो सतहद्वारा स्टील रेलको सतहको लागि, पछिल्लोको सतहमा O तत्वको सामग्री पहिलेको भन्दा बढी हुन्छ। मलबेको गठनको क्रममा, प्लास्टिकको विकृति हुन्छ र घर्षणको कम्प्रेसनको कारणले ताप उत्पन्न हुन्छ; मलबेको बहिर्गमनको प्रक्रियाको क्रममा, मलबेको तल्लो सतह घर्षणको अगाडिको छेउको सतहमा रगड्छ र गर्मी उत्पन्न गर्दछ। त्यसकारण, मलबेको विकृति र घर्षण तापको संयुक्त प्रभावले मलबेको तल्लो सतहमा उच्च डिग्री अक्सिडेशन निम्त्याउँछ, जसको परिणामस्वरूप O तत्वको उच्च सामग्री हुन्छ।
(क) कम शक्ति भएको पिस्ने ढुङ्गा जमिन भएको स्टील रेल सतह (RGS-10)
(ख) मध्यम शक्ति भएको ग्राइन्डिङ स्टिल रेल ग्राउन्डको सतह (RGS-12.5)
(ग) उच्च शक्ति भएको पिस्ने ढुङ्गा जमिन भएको स्टील रेल सतह (RGS-15)
चित्र १. विभिन्न तीव्रताका पिसाइएका ढुङ्गाहरूसँग पिसाइएपछि स्टील रेलहरूको सतह आकारविज्ञान, भग्नावशेष आकारविज्ञान, र EDS विश्लेषण
स्टील रेलको सतहमा अक्सिडेशन उत्पादनहरू र रेल सतह जलेको डिग्रीसँग अक्सिडेशन उत्पादनहरूको भिन्नताको थप अनुसन्धान गर्न, ग्राउन्ड स्टील रेलको नजिकको सतह तहमा तत्वहरूको रासायनिक अवस्था पत्ता लगाउन एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) प्रयोग गरिएको थियो। परिणामहरू चित्र २ मा देखाइएका छन्। ग्राइन्डिङ स्टोनहरूको विभिन्न तीव्रता (चित्र २ (क)) सँग ग्राइन्डिङ गरेपछि रेल सतहको पूर्ण स्पेक्ट्रम विश्लेषण परिणामहरूले ग्राउन्ड रेल सतहमा C1s, O1s, र Fe2p शिखरहरू छन् भनेर देखाउँछन्, र रेल सतहमा जलेको डिग्रीसँग O परमाणुहरूको प्रतिशत घट्छ, जुन रेल सतहमा EDS विश्लेषण परिणामहरूको ढाँचासँग मेल खान्छ। XPS ले सामग्रीको सतह तह (लगभग ५ एनएम) नजिकको मौलिक अवस्थाहरू पत्ता लगाउने तथ्यको कारणले गर्दा, स्टील रेल सब्सट्रेटको तुलनामा XPS पूर्ण स्पेक्ट्रमद्वारा पत्ता लगाइएका तत्वहरूको प्रकार र सामग्रीहरूमा केही भिन्नताहरू छन्। C1s शिखर (२८४.६ eV) मुख्यतया अन्य तत्वहरूको बाइन्डिङ ऊर्जा क्यालिब्रेट गर्न प्रयोग गरिन्छ। स्टील रेलहरूको सतहमा मुख्य अक्सिडेशन उत्पादन Fe अक्साइड हो, त्यसैले Fe2p को साँघुरो स्पेक्ट्रमको विस्तृत विश्लेषण गरिएको छ। चित्र २ (ख) देखि (घ) सम्म, क्रमशः स्टील रेलहरू RGS-10, RGS-12.5, र RGS-15 को सतहमा Fe2p को साँघुरो स्पेक्ट्रम विश्लेषण देखाउनुहोस्। परिणामहरूले संकेत गर्दछ कि 710.1 eV र 712.4 eV मा दुई बाइन्डिङ ऊर्जा शिखरहरू छन्, जुन Fe2p3/2 लाई श्रेय दिइएको छ; 723.7 eV र 726.1 eV मा Fe2p1/2 को बाइन्डिङ ऊर्जा शिखरहरू छन्। Fe2p3/2 को उपग्रह शिखर 718.2 eV मा छ। 710.1 eV र 723.7 eV मा दुई शिखरहरू Fe2O3 मा Fe-O को बाइन्डिङ ऊर्जालाई श्रेय दिइएको हुन सक्छ, जबकि 712.4 eV र 726.1 eV मा शिखरहरू FeO मा Fe-O को बाइन्डिङ ऊर्जालाई श्रेय दिइएको हुन सक्छ। नतिजाहरूले Fe3O4 Fe2O3 संकेत गर्दछ। यसैबीच, ७०६.८ eV मा कुनै विश्लेषणात्मक शिखर पत्ता लागेन, जसले जमिनको रेल सतहमा मौलिक Fe को अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।
(क) पूर्ण स्पेक्ट्रम विश्लेषण
(ख) RGS-१० (नीलो)
(ग) RGS-१२.५ (हल्का पहेंलो)
(घ) RGS-15 (स्टिल रेलको मूल रंग)
चित्र २. विभिन्न डिग्रीको जलेको रेल सतहहरूको XPS विश्लेषण
Fe2p साँघुरो स्पेक्ट्रममा शिखर क्षेत्र प्रतिशतले देखाउँछ कि RGS-10, RGS-12.5 देखि RGS-15 सम्म, Fe2+2p3/2 र Fe2+2p1/2 को शिखर क्षेत्र प्रतिशत बढ्छ, जबकि Fe3+2p3/2 र Fe3+2p1/2 को शिखर क्षेत्र प्रतिशत घट्छ। यसले संकेत गर्छ कि रेलमा सतह जलाउने डिग्री घट्दै जाँदा, सतह अक्सिडेशन उत्पादनहरूमा Fe2+ सामग्री बढ्छ, जबकि Fe3+ सामग्री घट्छ। अक्सिडेशन उत्पादनहरूको विभिन्न घटकहरूले ग्राउन्ड रेलको विभिन्न रंगहरूमा परिणाम दिन्छ। सतह जलाउने डिग्री (नीलो) जति उच्च हुन्छ, अक्साइडमा Fe2O3 उत्पादनहरूको सामग्री त्यति नै उच्च हुन्छ; सतह जलाउने डिग्री जति कम हुन्छ, FeO उत्पादनहरूको सामग्री त्यति नै उच्च हुन्छ।