Comportamento de oxidação de trilhos durante o processo de retificação

Durante a interação entre abrasivos e trilhos, a deformação plástica dos trilhos gera calor, e o atrito entre abrasivos e materiais dos trilhos também gera calor de retificação. A retificação de trilhos de aço é realizada em atmosfera natural e, durante o processo de retificação, o material do trilho de aço é inevitavelmente oxidado sob o calor da retificação. Existe uma estreita relação entre a oxidação da superfície dos trilhos de aço e a queima dos trilhos. Portanto, é necessário estudar o comportamento de oxidação da superfície dos trilhos durante o processo de retificação.

Foi relatado que três tipos de pedras de amolar com resistência à compressão foram preparados, com resistências de 68,90 MPa, 95,2 MPa e 122,7 MPa, respectivamente. De acordo com a ordem de resistência da pedra de amolar, GS-10, GS-12.5 e GS-15 são usados ​​para representar esses três grupos de pedras de amolar. Para as amostras de trilhos de aço moídas por três conjuntos de pedras de amolar GS-10, GS-12.5 e GS-15, elas são representadas respectivamente por RGS-10, RGS-12.5 e RGS-15. Realize testes de moagem sob condições de moagem de 700 N, 600 rpm e 30 segundos. A fim de obter resultados experimentais mais intuitivos, a pedra de amolar de trilhos adota um modo de contato de disco de pino. Analise o comportamento de oxidação da superfície do trilho após a moagem.

A morfologia da superfície do trilho de aço retificado foi observada e analisada usando SM e SEM, conforme mostrado na Fig. 1. Os resultados de SM da superfície do trilho retificado mostram que, à medida que a resistência da pedra de retificação aumenta, a cor da superfície do trilho retificado muda de azul e marrom amarelado para a cor original do trilho. O estudo de Lin et al. mostrou que quando a temperatura de retificação está abaixo de 471 ℃, a superfície do trilho apresenta cor normal. Quando a temperatura de retificação está entre 471-600 ℃, o trilho apresenta queimaduras amarelas claras, enquanto quando a temperatura de retificação está entre 600-735 ℃, a superfície do trilho apresenta queimaduras azuis. Portanto, com base na mudança de cor da superfície do trilho retificado, pode-se inferir que, à medida que a resistência da pedra de retificação diminui, a temperatura de retificação aumenta gradualmente e o grau de queima do trilho aumenta. A EDS foi usada para analisar a composição elementar da superfície do trilho de aço retificado e da superfície do fundo de detritos. Os resultados mostraram que, com o aumento da resistência da pedra de amolar, o teor de elemento O na superfície do trilho diminuiu, indicando uma redução na ligação de Fe e O na superfície do trilho e uma diminuição no grau de oxidação do trilho, consistente com a tendência de mudança de cor na superfície do trilho. Ao mesmo tempo, o teor de elemento O na superfície inferior dos detritos de amolar também diminui com o aumento da resistência da pedra de amolar. Vale ressaltar que, para a superfície do trilho de aço moído pela mesma pedra de amolar e a superfície inferior dos detritos de amolar, o teor de elemento O na superfície desta última é maior do que o da primeira. Durante a formação dos detritos, ocorre deformação plástica e calor é gerado devido à compressão dos abrasivos; Durante o processo de saída dos detritos, a superfície inferior dos detritos esfrega contra a superfície da extremidade frontal do abrasivo e gera calor. Portanto, o efeito combinado da deformação dos detritos e do calor de atrito leva a um maior grau de oxidação na superfície inferior dos detritos, resultando em um maior teor de elemento O.

(a) Superfície de trilho de aço retificada com pedra de amolar de baixa resistência (RGS-10)

(b) Superfície do trilho de aço retificada com pedra de amolar de média resistência (RGS-12.5)

Fig.2. Análise XPS de superfícies ferroviárias com diferentes graus de queimaduras

As porcentagens da área de pico no espectro estreito de Fe2p mostram que, de RGS-10, RGS-12,5 a RGS-15, as porcentagens da área de pico de Fe2+2p3/2 e Fe2+2p1/2 aumentam, enquanto as porcentagens da área de pico de Fe3+2p3/2 e Fe3+2p1/2 diminuem. Isso indica que, à medida que o grau de queima da superfície no trilho diminui, o teor de Fe2+ nos produtos de oxidação da superfície aumenta, enquanto o teor de Fe3+ diminui. Os diferentes componentes dos produtos de oxidação resultam em cores diferentes do trilho moído. Quanto maior o grau de queima da superfície (azul), maior o teor de produtos de Fe2O3 no óxido; quanto menor o grau de queima da superfície, maior o teor de produtos de FeO.