Os abrasivos da pedra de moagem

As pedras de moagem comumente usadas com abrasivos são do tipo coríndon (coríndon de zircônio, coríndon marrom, coríndon branco, etc., como na Figura 11)[1,2], alguns abrasivos superduros (CBN)[3] e SiC, WC, etc. Como o diamante e o elemento de transição Fe têm forte afinidade, na moagem em alta temperatura, a camada superficial de carbono do diamante sofre uma hibridização sp3 para o estado sp2+ 2P1z, ou seja, ocorre a grafitização do diamante, reduzindo o desempenho de moagem do abrasivo[4,5]. Isso reduz o desempenho de moagem do abrasivo e, portanto, o diamante não é adequado para a moagem de trilhos. Embora o abrasivo CBN seja forte/tenaz e resistente a altas temperaturas, ao desgaste, à condutividade térmica e tenha forte capacidade de moagem [6,7], seu tamanho de partícula é pequeno (o maior tamanho de partícula é inferior a 500 μm) e seu preço é elevado, o que dificulta a demonstração das vantagens de seu desempenho de moagem em condições de retificação de trilhos, como desbaste grosso e cargas elevadas, além de apresentar baixa relação custo-benefício. Os abrasivos de coríndon, por sua vez, possuem boa resistência ao desgaste, alta tenacidade e capacidade de corte, além de baixo custo, apresentando vantagens significativas em condições extremas de operação, como alta velocidade, alta carga, retificação a seco e granulometria grossa, na retificação de trilhos. Zhang Wulin[8] As resistências à compressão do coríndon de zircônio, do coríndon marrom calcinado e do coríndon branco e o desempenho de moagem das pedras de moagem correspondentes de F16 foram examinados usando um dispositivo de teste de compressão uniaxial, e os resultados mostraram que: a resistência do coríndon de zircônio foi a mais alta (308,0 MPa), seguida pelo coríndon marrom calcinado (124,0 MPa), e a mais baixa foi a do coríndon branco (103,2 MPa); e as taxas de moagem das pedras de moagem abrasivas de zircônio, coríndon marrom calcinado e coríndon branco, em ordem de magnitude, foram 41,0, 22,4 e 11,9; Portanto, abrasivos de coríndon fortes/resistentes e quimicamente estáveis, especialmente o coríndon de zircônio e o coríndon marrom, são comumente usados ​​na fabricação de rebolos para trilhos.[9,10,2] Assim, a fabricação de rebolos para trilhos geralmente utiliza abrasivos do tipo coríndon fortes/resistentes e quimicamente estáveis, especialmente o coríndon de zircônio e o coríndon marrom. Atualmente, a tecnologia global de fundição de abrasivos de coríndon de zircônio de alto desempenho é dominada pela empresa francesa Saint-Gobain e outras. Portanto, superar o principal gargalo tecnológico da fundição de coríndon de zircônio e desenvolver abrasivos de coríndon de zircônio de alto desempenho (alta resistência, resistência ao desgaste, resistência ao calor, boa capacidade de autoafiação, etc.) é crucial para a melhoria do desempenho dos rebolos.

Figura 1.Abrasivos de coríndon de zircônio[1]

Figura 2. Abrasivos de coríndon branco[1]

Fig. 3. Abrasivos de coríndon marrom[1]

Atualmente, as pedras de amolar para retificação de trilhos ferroviários são fabricadas com uma mistura de abrasivos de diferentes tamanhos e tipos de grãos. Wang et al. [50] estudaram o desempenho de moagem de pedras de amolar com diferentes proporções de coríndon de zircônio e coríndon marrom, e os resultados mostraram que, com o aumento do teor de coríndon marrom (0% a 100%), o volume de moagem das pedras diminuiu. Resultados comparativos abrangentes indicam que a adição de 10% a 30% de coríndon marrom à pedra de amolar pode garantir uma eficiência de moagem mais adequada e também reduzir o custo de fabricação da pedra. Zhang et al. [11] investigaram o comportamento de moagem de pedras de amolar com diferentes tamanhos de grãos abrasivos (F10 a F30), e os resultados mostraram que, sob uma determinada carga, com a redução do tamanho do grão abrasivo, o principal mecanismo de moagem da pedra mudou gradualmente de atrito deslizante e sulcamento para corte, e o desempenho de moagem da pedra e a qualidade da superfície dos trilhos polidos foram melhorados. Em um estudo subsequente, Zhang et al. [1] continuaram a estudar as propriedades mecânicas de abrasivos de coríndon de zircônio, coríndon marrom e coríndon branco, bem como o comportamento de retificação da pedra de afiar correspondente. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas dos abrasivos eram um dos principais fatores que afetavam o desempenho de retificação da pedra de afiar. Wang et al. [12] demonstraram que a vibração de retificação aumentava com a diminuição do tamanho do grão do abrasivo da pedra de afiar. Embora uma grande quantidade de pesquisas tenha sido realizada sobre abrasivos para pedras de afiar, o mecanismo regulador da estrutura do abrasivo (geometria, tipo, tamanho do grão, proporção, etc.) sobre as propriedades físico-químicas da pedra de afiar (tenacidade/resistência, força, resistência ao calor, resistência ao desgaste, etc.) e o desempenho em serviço (quantidade de retificação, taxa de retificação, vida útil, quilometragem em serviço, mecanismo de falha e qualidade da superfície do trilho após a retificação) ainda não está claro.

[1] ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. Investigando o efeito do desgaste abrasivo no desempenho de retificação de pedras de retificação de trilhos[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.

[2] WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Efeitos do material abrasivo e da dureza da rebolo no comportamento de retificação de trilhos[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.

[3] HUNAG Guigang. Projeto e estudo experimental de bancada de teste de retificação de alta velocidade para rebolo de CBN para trilhos[J]. Automação de fabricação, , 2020, 42(05): 88-91+122.

[4] PENG Jin, ZOU Wenjun. Ferramentas Abrasivas Orgânicas[M]. Zhengzhou: Imprensa da Universidade de Zhengzhou, 102-244.

[5] LI Boming, ZHAO Bo, LI Qing. Abrasivos, ferramentas abrasivas e tecnologia de retificação[M]. Segunda edição. Pequim: Editora da Indústria Química, 2016, 45-270.

[6] ZHAO Biao, DING Wenfeng, CHEN Zhenzhen, et al. Projeto de estrutura de poros e desempenho de retificação de rodas abrasivas CBN porosas ligadas a metal fabricadas por sinterização a vácuo[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2019, 44: 125-132.

[7] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Investigando o efeito do tamanho do grão abrasivo no comportamento de retificação de trilhos[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[8] ZHANG Wulin. Estudo sobre os mecanismos de regulação de desempenho de pedra de retificação de trilho de alta velocidade via abrasivos de coríndon[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2021.

[9] YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, et al. Rebolos porosos para aliviar a pré-fadiga e aumentar a eficiência de remoção de material na retificação de trilhos[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[10] ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang, et al. Investigação experimental sobre o mecanismo de remoção de material durante a retificação de trilhos em diferentes velocidades de avanço [J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.

[11] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Investigando o efeito do tamanho do grão abrasivo no comportamento de retificação de trilhos[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[12] WANG Wenjian, GU Kaikai, ZHOU Kun, et al. Influência da granularidade da pedra de moagem na força de moagem e remoção de material no processo de moagem de trilhos[JJ]. Anais da Instituição de Engenheiros Mecânicos, Parte J: Revista de Tribologia de Engenharia, 2019, 233(2): 355-365.