Desafios da localização da pedra de amolar

A revisão acima do status atual da pesquisa sobre pedras de amolar, sob os aspectos de moldagem (matéria-prima e processo), métodos de avaliação de desempenho, queima de trilhos, etc., resume que o projeto e a fabricação de pedras de amolar são uma interação multidisciplinar (mecânica, materiais, mecânica, etc.) e multifatorial (componentes, processos, interfaces, condições de trabalho, etc.) de desafios técnicos complexos. Portanto, a seguir, apresentamos um resumo das dificuldades e desafios enfrentados no processo de pesquisa e desenvolvimento de pedras de amolar, sob três aspectos: moldagem, comportamento da interface pedra de amolar/trilho e avaliação de desempenho (Figura 1), com o objetivo de fornecer referências para cientistas e profissionais da área.

(1) Moldagem de mó

O desempenho da pedra de amolar é afetado pela formulação (resina, carga, abrasivo, etc.), processo de moldagem (mistura, cura, etc.), estrutura (porosidade e tamanho dos poros, concentração do abrasivo, etc.) e interfaces heterogêneas (resina/abrasivo, resina/carga, etc.), resistência de ligação e outros fatores, conforme mostrado na Figura 1(a). Atualmente, o mecanismo de ligação da interface heterogênea do sistema abrasivo não está claro; os mecanismos reguladores da micro/nano carga na tenacidade da ligação, resistência ao calor e resistência ao desgaste precisam ser esclarecidos; a estrutura complexa da pedra abrasiva, as propriedades físicas e químicas da pedra abrasiva, e o mecanismo de impacto no desempenho do serviço ainda não estão claros. As dificuldades científicas e técnicas mencionadas acima trazem grandes dificuldades para a regulamentação do desempenho das pedras de amolar.

Yuan Yongjie [1] utilizou Abaqus e Python para estabelecer um modelo virtual de moinho de pedra e realizou pesquisas relacionadas ao moinho de pedra por meio do método de cálculo de elementos finitos, que é uma inspiração importante para o projeto de moinhos de pedra com mais variáveis ​​e processos complexos. Portanto, no futuro, poderemos utilizar métodos de elementos finitos e outros métodos para construir o modelo de moinho de pedra de forma rápida e eficiente, e estabelecer um espectro mais preciso de relações de resposta sinérgica entre vários fatores para orientar o projeto de moinhos de pedra. O modelo é justificado por uma grande quantidade de dados experimentais básicos.

(2) Comportamento da interface pedra abrasiva/trilho

A geometria abrasiva e a orientação espacial são aleatórias, resultando em grandes diferenças no ângulo frontal do processo de retificação abrasiva (deslizamento, aração, corte) e, portanto, o papel de cada abrasivo no comportamento do material do trilho (força mecânica, temperatura de retificação, etc.) também é aleatório, e, portanto, há diferenças no mecanismo de falha da pedra, o impacto na qualidade da superfície do trilho. Idealmente: após vários ciclos de abrasão - processo de autoafiação, o abrasivo exerce plenamente sua função de corte; desgaste e desprendimento da ligação, de modo que o abrasivo passivado se desprenda, e a pedra de retificação se autoafie; mas o desgaste excessivo da ligação, resultando no desprendimento prematuro do abrasivo, reduz a taxa de utilização do abrasivo e reduz a resistência ao desgaste abrasivo da pedra de retificação, encurtando sua vida útil. Portanto, o desgaste e a autoafiação da pedra de retificação devem atingir um estado equilibrado, a fim de garantir que a pedra de retificação tenha um forte desempenho de corte e uma longa vida útil. Ao mesmo tempo, o desgaste da pedra de amolar afeta diretamente a condição da aresta abrasiva e o ângulo de corte, o que, por sua vez, afeta o calor do processo de amolar e a qualidade da superfície do trilho. Assim, pode-se observar que, no processo de amolar trilhos, sob o acoplamento termomecânico da interface pedra de amolar/trilho, a remoção de material e a falha da pedra de amolar se afetam mutuamente e têm uma estreita relação, o que, em última análise, afeta a qualidade da superfície do trilho após o amolar.

Atualmente, o mecanismo de interação entre a remoção de material e a falha da pedra de amolar no processo de retificação de trilhos e sua influência na qualidade da superfície do trilho ainda não está claro, o que aumenta a dificuldade de projeto da pedra de amolar, como mostrado na Figura 1(b). Portanto, é importante estudar o mecanismo de remoção de material durante o processo de retificação de trilhos, o mecanismo de desgaste da pedra de amolar, a evolução da qualidade da superfície do trilho e construir um modelo de relação física entre estrutura da pedra de amolar, propriedades mecânicas da pedra de amolar, desempenho de retificação, mecanismo de falha da pedra de amolar e qualidade da superfície do trilho, o que é de grande valor para o projeto e a fabricação de pedras de amolar.

(3) Avaliação do desempenho da pedra de amolar

A avaliação científica e abrangente do desempenho da pedra de amolar (especialmente a capacidade de moagem), a fórmula da pedra de amolar e o projeto do processo fornecem referências importantes. Atualmente, existem diversos métodos para avaliar o desempenho da pedra de amolar, e há uma falta de padrões uniformes de avaliação para o desempenho da pedra de amolar, o que dificulta o compartilhamento dos resultados de pesquisas relacionadas a ela, como mostrado na Figura 1(c). Enquanto isso, muitos pesquisadores realizam pesquisas relacionadas, preparando pedras de amolar de tamanho real, que possuem um tamanho grande, o que não é propício para a posterior caracterização e análise macro/micro, e não permite a obtenção de dados experimentais mais precisos, resultando em resultados experimentais das pedras de amolar com orientação limitada sobre a regulação do desempenho das pedras de amolar, o que reduz a eficiência da pesquisa e desenvolvimento das pedras de amolar, aumenta o custo da pesquisa e resulta no desperdício de energia e matéria-prima. Portanto, uma rota tecnológica de avaliação multidimensional pode ser adotada para projetar cientificamente o equipamento de avaliação da pedra de amolar e elaborar as diretrizes de avaliação para o desempenho das pedras de amolar em várias dimensões, de modo a estabelecer as bases para a promoção da pedra de amolar em linhas de transporte ferroviário.

Figo.1 Os principais problemas para o desenvolvimento do GS

(a) Formação de rebolo [2,3,1]; (b) Relações entre mecanismos de remoção de material, mecanismos de desgaste do rebolo e qualidade da superfície do trilho [4,5,6,7,8]; (c) Métodos de avaliação de desempenho do rebolo [9,2,10].

[1] YUAN Yongjie. Mecanismos de regulação de desempenho de pedras de amolar para trilhos com estrutura porosa[J]. Chengdu: Universidade Jiaotong do Sudoeste, 2021.

[2] ZHANG Wulin. Estudo sobre os mecanismos de regulação do desempenho de pedras de retificação ferroviária de alta velocidade por meio de abrasivos de coríndon[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2021.

[3] ZHANG Pengfei, ZHANG Wulin, YUAN Yongjie, et al. Investigando o efeito do calor de retificação no mecanismo de remoção de material da retificação de trilhos[J]. Tribology International, 2020, 147:105942.

[4] JI Yuan, TIAN Changhai, PEI Dingfeng. Análise comparativa das normas chinesas para rodas de retificação ferroviária e normas internacionais estrangeiras[J]. Controle de qualidade ferroviária, 2018, 46(9): 5-8.

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[9] XU Xiaotang. Estudo sobre o mecanismo de retificação de trilhos de alta velocidade[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.

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