Środek wiążący ściernic

Środek wiążący odgrywa kluczową rolę w bezpiecznym wiązaniu cząstek ściernych, zapewniając w ten sposób, że kamień szlifierski posiada kluczowe właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość, twardość, odporność na zużycie i odporność na ciepło. Zapewnia również niezbędną siłę trzymania ścierniwa podczas procesu szlifowania. Istnieją trzy główne typy wiązań kamieni szlifierskich: ceramiczne, metalowe i żywiczne. Wiązania ceramiczne są znane ze swoich stabilnych właściwości chemicznych i wyjątkowej odporności na ciepło. Jednak ich kruchość i słaba przewodność cieplna sprawiają, że nie nadają się do rygorystycznych warunków szlifowania szyn, które obejmują duże prędkości, duże obciążenia, podwyższone temperatury i intensywne wibracje. Obecnie nie odnotowano żadnych przypadków stosowania kamieni szlifierskich ze spoiwem ceramicznym w szlifowaniu szyn.

Materiały spojone metalem mogą nadać kamieniom szlifierskim wysoką wytrzymałość, wysoką przewodność cieplną i wysoką odporność na zużycie. Jiang i in. przygotowali kamienie szlifierskie spojone metalem na bazie miedzi [1] i żelaza [2] przy użyciu metalurgii proszków. Eksperymenty szlifowania wykazały, że współczynnik szlifowania kamienia szlifierskiego na bazie żelaza był około 15 razy wyższy niż kamienia szlifierskiego na bazie żywicy, osiągając nawet 686. Jednak wysoka wytrzymałość spoiwa metalowego utrudnia jego zużycie podczas procesu szlifowania, odsłaniając tym samym materiał ścierny i powodując słabe samoostrzenie kamienia szlifierskiego. Ponadto, ponieważ wagony szlifierskie nie mają warunków do ostrzenia kamieni szlifierskich pasywacyjnych, kamienie szlifierskie na bazie metalu nie mają przewagi w operacjach szlifowania liniowego. Ponadto temperatura spiekania kamieni szlifierskich spojonych metalem jest wysoka, proces jest złożony, koszt produkcji jest wysoki, a ekonomia kamienia szlifierskiego jest niska. Obecnie nie ma przypadków stosowania kamieni szlifierskich spojonych metalem w szlifowaniu liniowym. W przyszłości badania skupią się na zrównoważeniu wytrzymałości i samoostrzenia kamieni szlifierskich na bazie metalu, znalezieniu niedrogich surowców produkcyjnych i usprawnieniu procesu produkcyjnego. Spoiwa żywiczne, które posiadają wysoką wytrzymałość, wytrzymałość i niskie ceny surowców, wraz z prostym procesem formowania, są szeroko stosowane w produkcji materiałów ściernych. Obecnie kamienie szlifierskie (aktywne szlifowanie i pasywne szlifowanie o dużej prędkości) wyposażone w pojazdy do szlifowania szyn dla linii tranzytowych zarówno w kraju, jak i za granicą, to wszystkie kamienie szlifierskie na bazie żywicy [3,4]. Warunki szlifowania szyn są trudne, a temperatura szlifowania jest wysoka w stanie suchego szlifowania. Dlatego kamienie szlifierskie zazwyczaj wykorzystują żywice fenolowe o wysokiej odporności na temperaturę, dobrej przyczepności i łatwej formowalności, a także nowo zmodyfikowane odmiany, takie jak epoksyd, polichlorek winylu, poliamid, poliwinyloeter, bismaleimid i inne modyfikowane żywice fenolowe [5]. Żywice polifenolowo-eterowe i żywice poliimidowe o wyższej odporności cieplnej i właściwościach mechanicznych są również powszechnie stosowane [6]. Zhang i in. [4] zbadali właściwości szlifierskie czterech kamieni szlifierskich z żywicy fenolowej i odkryli, że zapewnienie wytrzymałości, wytrzymałości i odporności cieplnej żywicy w wysokich temperaturach było kluczowymi czynnikami w przygotowaniu kamieni szlifierskich o wysokiej wydajności. Wyniki Zhang i in. [7] wykazały, że kamienie szlifierskie o niskiej wytrzymałości (niska zawartość spoiwa) miały dobre samoostrzenie i duże usuwanie materiału, ale były podatne na przypalanie szyny i miały słabą odporność na zużycie. Z kolei kamienie szlifierskie o wysokiej wytrzymałości (wysoka zawartość spoiwa) wykazywały dobrą odporność na zużycie i wysoki współczynnik szlifowania, ale słabe samoostrzenie. Zhang i in. [8] zasugerowali, że odspojenie interfejsu ścierniwo/spoiwo było głównym powodem przedwczesnego złuszczania się brązowego ścierniwa kamienia szlifierskiego z tlenku glinu, co prowadziło do niskiej ilości szlifowania i współczynnika szlifowania. Wyniki te wskazują, że wytrzymałość, wytrzymałość, odporność cieplna i zwilżalność żywicy na powierzchni materiałów heterogenicznych (materiałów ściernych, wypełniaczy itp.) bezpośrednio wpływają na kompleksowe właściwości kamienia szlifierskiego. Dlatego też niezwykle istotne z naukowego punktu widzenia jest dobranie żywic o dużej wytrzymałości, twardości, odporności na rozkład termiczny i dobrej zwilżalności, a także wyjaśnienie mechanizmu wiązania żywicy/materiału ściernego, żywicy/wypełniacza i innych heterogenicznych interfejsów w obrębie układu kamienia szlifierskiego.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang i in. Mikrostruktura i właściwości mechaniczne cermetu Cu-ZTA przygotowanego metodą spiekania na gorąco w próżni[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang i in. Mikrostruktura i właściwości mechaniczne cermetu Fe-ZTA przygotowanego metodą spiekania na gorąco w próżni[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26518.

[3]China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. China Railway Corporation Enterprise Standard: Specyfikacje techniczne dotyczące zakupu koła szlifierskiego do pociągu szlifierskiego [S]. Pekin: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.

[4]JI Yuan. Systematyczne badanie technologii oceny ściernicy do szlifowania szyn [D]. Pekin: China Academy of Railway Science, 2019.

[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. Badanie wpływu żywicy fenolowej na wydajność szlifowania koła szlifierskiego do szyn [J]. Railway Quality Control, 2015, 43(02): 21-24.

[6]WU Leitao. Badanie wpływu proszku stopu miedzi i cyny na właściwości mechaniczne i wydajność szlifowania supertwardych produktów wiązanych żywicą [D]. Zhengzhou: Henan University of Technology, 2011.

[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei i in. Badanie wpływu wytrzymałości kamienia szlifierskiego na zachowanie się szyny podczas szlifowania[J]. Tribologia, 40(03): 385-394

[8]ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie i in. Badanie wpływu zużycia ściernego na wydajność szlifowania kamieni szlifierskich do szyn[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.