Liantul roților de șlefuit

Liantul joacă un rol esențial în lipirea sigură a particulelor abrazive, asigurând astfel că piatra de șlefuit posedă proprietăți mecanice cruciale, cum ar fi rezistența, tenacitatea, rezistența la uzură și rezistența la căldură. De asemenea, asigură forța de reținere necesară abrazivului în timpul procesului de șlefuire. Există trei tipuri principale de legături de piatră de șlefuit: pe bază de ceramică, pe bază de metal și pe bază de rășină. Legăturile ceramice sunt remarcate pentru proprietățile lor chimice stabile și rezistența excepțională la căldură. Cu toate acestea, fragilitatea lor și conductivitatea termică slabă le fac nepotrivite pentru condițiile riguroase de șlefuire a șinelor, care implică viteze mari, sarcini mari, temperaturi ridicate și vibrații intense. În prezent, nu sunt raportate cazuri de utilizare a pietrelor de șlefuit ceramice pentru șlefuirea șinelor.

Materialele legate cu metal pot conferi o rezistență ridicată, o conductivitate termică ridicată și o rezistență ridicată la uzură pietrelor de șlefuit. Jiang şi colab. pietre de șlefuit preparate pe bază de cupru [1] și pe bază de fier [2] cu liant metalic folosind metalurgia pulberilor. Experimentele de șlefuire au arătat că raportul de șlefuire al pietrei de șlefuit pe bază de fier a fost de aproximativ 15 ori mai mare decât cel al pietrei de șlefuit pe bază de rășină, ajungând până la 686. Cu toate acestea, rezistența ridicată a legăturii metalice face dificilă uzura legăturii în timpul procesului de șlefuire, expunând astfel abrazivul și ducând la autoascuțirea pietrei de șlefuire. În plus, deoarece vagoanele de șlefuit șinelor nu au condițiile pentru ascuțirea pietrei de șlefuit prin pasivare, pietrele de șlefuit pe bază de metal nu au un avantaj în operațiunile de șlefuire în linie. În plus, temperatura de sinterizare a pietrelor de șlefuit legate cu metal este ridicată, procesul este complex, costul de fabricație este ridicat și economia pietrei de șlefuit este slabă. În prezent, nu există cazuri în care pietre de șlefuit cu lipire metalică să fie utilizate în șlefuirea în linie. În viitor, cercetarea se va concentra pe echilibrarea rezistenței și auto-ascuțirea pietrelor de șlefuit pe bază de metal, găsirea de materii prime de producție la costuri reduse și simplificarea procesului de fabricație. Lianții de rășină, care au rezistență ridicată, tenacitate și prețuri scăzute ale materiilor prime, împreună cu un proces simplu de turnare, sunt utilizați pe scară largă în fabricarea abrazivelor. În prezent, pietrele de șlefuit (slefuire activă și șlefuire pasivă de mare viteză) echipate pe vehiculele de șlefuit pe șine pentru liniile de tranzit feroviar atât pe plan intern, cât și internațional sunt toate pietre de șlefuit pe bază de rășină [3,4]. Condițiile de măcinare a șinei sunt dure, iar temperatura de măcinare este ridicată în starea de măcinare uscată. Prin urmare, pietrele de șlefuit folosesc în general rășini fenolice cu rezistență la temperaturi ridicate, aderență bună și turnare ușoară, precum și varietăți nou modificate, cum ar fi epoxidice, clorură de polivinil, poliamidă, eter polivinilic, bismaleimidă și alte rășini fenolice modificate [5]. De asemenea, sunt utilizate în mod obișnuit rășini polifenolice eterice și rășini poliimide cu rezistență mai mare la căldură și proprietăți mecanice [6]. Zhang şi colab. [4] au studiat proprietățile de șlefuire a patru pietre de șlefuit din rășină fenolică și au descoperit că asigurarea rezistenței, tenacității și rezistenței la căldură a rășinii la temperaturi ridicate au fost factori cruciali pentru prepararea pietrelor de șlefuit de înaltă performanță. Rezultatele lui Zhang et al. [7] a arătat că pietrele de șlefuit cu rezistență scăzută (conținut scăzut de liant) au avut o bună autoascuțire și o îndepărtare mare a materialului, dar erau predispuse la arderea șinei și aveau o rezistență slabă la uzură. În schimb, pietrele de șlefuit cu rezistență ridicată (conținut ridicat de liant) au prezentat o rezistență bună la uzură și un raport de șlefuire ridicat, dar auto-ascuțire slabă. Zhang şi colab. [8] a sugerat că delipirea interfeței abraziv/liant a fost motivul principal pentru scurgerea prematură a abrazivului pietrei de șlefuit cu alumină topită maro, conducând la o cantitate și un raport de măcinare scăzute. Aceste constatări indică faptul că rezistența, duritatea, rezistența la căldură și umectarea rășinii pe suprafața materialelor eterogene (abrazive, materiale de umplutură etc.) afectează direct proprietățile cuprinzătoare ale pietrei de șlefuit. Prin urmare, este de mare importanță științifică selectarea rășinilor cu rezistență ridicată, tenacitate, rezistență la degradare termică și umectabilitate puternică și pentru a clarifica mecanismul de legare al rășinii/abrazivului, rășinii/umpluturii și a altor interfețe eterogene în cadrul sistemului de piatră de șlefuit.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang și colab. Microstructura și proprietățile mecanice ale Cermetului Cu-ZTA preparat prin sinterizare prin presare la cald în vid[J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang și colab. Microstructura și proprietățile mecanice ale cermetului Fe-ZTA preparat prin sinterizare presată la cald în vid [J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26518.

[3]Corporația Căilor Ferate din China. Q/CR 1-2014. China Railway Corporation Enterprise Standard: Specificații tehnice pentru achiziționarea roții de șlefuit pentru trenul de șlefuit [S]. Beijing: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.

[4]JI Yuan. Studiul sistematic în tehnologia de evaluare a roții abrazive pentru șlefuirea șinei[D]. Beijing: Academia Chinei de Științe Feroviare, 2019.

[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. Studiu privind efectul rășinii fenolice asupra performanței de șlefuire a discului de șlefuit [J]. Controlul Calității Căilor Ferate, 2015, 43(02): 21-24.

[6]WU Leitao. Studiu asupra efectului pulberii de aliaj de cupru-staniu asupra proprietăților mecanice și a performanței de măcinare a produselor superhard de rășină [D]. Zhengzhou: Universitatea de Tehnologie Henan, 2011.

[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei și colab. Testarea efectului rezistenței pietrei de șlefuit asupra comportamentului de șlefuire a șinei[J]. Tribology, 40(03): 385-394

[8]ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie și colab. Testarea efectului uzurii abrazive asupra performanței de șlefuire a pietrelor de șlefuit șine[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.