O projeto estrutural da pedra de amolar

Uma das principais desvantagens das pedras de amolar produzidas internamente atualmente é a tendência de queimar os trilhos de aço [1]. Durante o processo de retificação de trilhos, o efeito de retificação dos abrasivos (deslizamento, aração, corte) e o atrito entre o ligante e a interface do trilho são as principais fontes de calor de retificação [3]. Sob o efeito de acoplamento do calor (calor de retificação) e da força (força mecânica), a perlita no material do trilho sofre transformação em austenita e, subsequentemente, forma martensita e ferrita durante o resfriamento, resultando em uma estrutura de camada branca quebradiça e de alta dureza. Trincas parciais se propagarão na fronteira entre a camada branca e a perlita, causando falha prematura do trilho [1], conforme mostrado na Figura 1 (a). Durante o processo de polimento, a superfície do trilho de aço sofre vários graus de oxidação, resultando em diferentes cores do trilho polido. Amarelo, azul e roxo são comumente chamados de "queimaduras". Lin et al. [9] colocaram um termopar semi-artificial no trilho de aço para monitorar a temperatura da interface de polimento em tempo real sob diferentes parâmetros de polimento. Eles compararam a temperatura de polimento com o grau de queima na superfície do trilho de aço e estabeleceram um modelo de relação entre o grau de queima (mudança de cor) e a temperatura de polimento, conforme mostrado na Figura 1 (b). Com base nisso, Zhou et al. [3] estabeleceram um modelo de relação entre a temperatura e a espessura e o grau de queima da camada branca durante o polimento do trilho, fornecendo um novo método para otimizar os parâmetros de polimento do trilho, conforme mostrado na Figura 1 (c). Os resultados da pesquisa acima indicam que a otimização dos parâmetros de retificação e a redução do calor de retificação são métodos importantes para melhorar a queima dos trilhos.

Figura 1 Camada de queima de trilho induzida por moagem e corrosão branca (WEL)

Muitos estudiosos exploram o mecanismo de queima da retificação de trilhos sob a perspectiva do projeto da pedra de retificação. Os resultados da pesquisa de Zhang et al. [2] indicam que a pedra de retificação de coríndon branco possui a melhor autoafiação e o efeito de retificação mais significativo, resultando na temperatura de retificação mais alta e na maior espessura da camada branca. Yuan et al. [4] pré-fabricaram uma estrutura porosa na pedra de retificação, o que é benéfico para a descarga de detritos de retificação, reduz o bloqueio da pedra de retificação, diminui a temperatura de retificação e melhora a qualidade da superfície do trilho de aço polido. Wang et al. [5] conduziram um estudo sobre a influência da dureza da pedra de retificação (N, R, P, T) na qualidade da superfície de trilhos de aço, e os resultados mostraram que a espessura da camada branca aumentou com o aumento da dureza da pedra de retificação. Portanto, a regulação razoável da estrutura da pedra de retificação (poros, composição abrasiva), dureza, etc., tem um efeito positivo na melhoria da queima dos trilhos.

Os resultados da pesquisa acima indicam que os parâmetros de retificação e o desempenho da pedra de retificação são os dois principais fatores que afetam as queimas de retificação de trilhos. Para veículos de polimento existentes na rota, é difícil fazer ajustes significativos nos parâmetros operacionais da estrutura do veículo existente para garantir a eficiência do polimento. Portanto, o projeto e o controle de desempenho da estrutura da pedra de retificação são uma das maneiras eficazes de melhorar as queimas de trilhos. Wu et al. [7, 8] implantaram blocos pré-fabricados de diamante brasados ​​em um determinado arranjo na pedra de retificação, conforme mostrado na Figura 2 (a). Os resultados de polimento mostram que a pedra de retificação composta pode efetivamente melhorar a eficiência do polimento de trilhos, reduzir a rugosidade da superfície do trilho polido e melhorar as queimas de trilhos. Zhao Jinbo et al. [9] ligaram CaF2 com poliéterétercetona para formar blocos de junta autolubrificantes e prepararam pedras de retificação autolubrificantes colocando-as no embrião da pedra de retificação, conforme mostrado na Figura 2 (b). Os resultados de retificação mostram que o bloco de junta autolubrificante pode liberar continuamente na interface entre a pedra de retificação e o trilho conforme a pedra de retificação se desgasta, reduzindo o calor de retificação e melhorando a queima do trilho. A implantação de blocos pré-fabricados soldados, blocos de junta autolubrificantes, etc. na matriz da pedra de retificação resulta em uma estrutura de pedra de retificação irregular e introduz uma interface de baixa resistência (interface da matriz da pedra de retificação/bloco de implante), garantindo assim as propriedades mecânicas (resistência rotacional, equilíbrio dinâmico, etc.) da pedra de retificação da estrutura composta é um desafio fundamental. Wu et al. [10] projetaram uma roda de retificação abrasiva de CBN soldada com uma fenda, como mostrado na Figura 2 (c), o que melhorou a queima das peças de trabalho do trilho. No entanto, a camada de brasagem usada na pedra de retificação tem baixa resistência ao desgaste durante o processo de retificação do trilho, e a vida útil da pedra de retificação é extremamente curta. Portanto, o projeto/regulagem razoável da estrutura da pedra de moagem tem um efeito positivo na redução do calor de moagem e na melhoria da queima dos trilhos, mas é um pré-requisito que deve ser totalmente considerado para garantir que a pedra de moagem tenha boas propriedades físicas e químicas e trabalhabilidade.

(a)Pedra de amolar de bloco de diamante pré-ajustada [7,8]

(b) Pedra de moagem autolubrificante pré-configurada[9](c)Pedra de moagem estruturada com fenda [10]

Figura 2. Projeto estrutural da pedra de amolar

Referência

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun, et al. Formação de agachamento e a ocorrência de duas classes distintas de camada de corrosão branca na superfície do aço ferroviário[J]. International Journal of Fatigue, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang, et al. Efeitos de marcas de retificação em danos por fadiga de trilhos sob condições de água[J]. Engenharia Mecânica da China, 2019, 30(08): 889-895.

[3]36[3] ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël, et al. Campo de temperatura e resposta do material em função dos parâmetros de retificação de trilhos[J]. Revista Internacional de Transferência de Calor e Massa, 2021, 175: 12366.

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

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu, et al. Efeitos do material abrasivo e da dureza da roda de retificação nos comportamentos de retificação de trilhos[J]. Desgaste, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun, et al. Investigando o efeito do tamanho do grão abrasivo nos comportamentos de retificação de trilhos[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[7]XIAO Bing, XIAO Haozhong, XIAO Bo, et al. Roda de moagem para moagem de trilhos de alta eficiência e seu método de fabricação: China, CN 108453638 A[P]. 2018-08-28.

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Características de desgaste de chapas diamantadas soldadas com diferentes tempos de retificação[J]. Desgaste, 2019, 432-433: 202942.

[9]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong, et al. Estudo sobre as características de desgaste de chapas diamantadas soldadas para rebolos compostos ferroviários sob diferentes pressões[J]. Desgaste, 2019, 424-425: 183-192.

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun, et al. Influência dos parâmetros de retificação na temperatura da superfície e nos comportamentos de queima do trilho de retificação[J]. Tribology International, 2018, 122: 151-162.