Konštrukcia konštrukcie brúsneho kameňa

Jednou z hlavných nevýhod domácich brúsnych kameňov v súčasnosti je tendencia páliť oceľové koľajnice [1]. Pri procese brúsenia koľajníc je hlavným zdrojom brúsneho tepla brúsny účinok abrazív (kĺzanie, orba, rezanie) a trenie medzi spojivom a rozhraním koľajnice [3]. Vplyvom väzby tepla (brúsne teplo) a sily (mechanická sila) prechádza perlit v materiáli koľajnice austenitickou premenou a následne vytvára martenzit a ferit počas chladenia, čo vedie k vysokej tvrdosti a krehkej bielej vrstve. Čiastočné trhliny sa budú šíriť na hranici medzi bielou vrstvou a perlitom, čo spôsobí predčasné zlyhanie koľajnice [1], ako je znázornené na obrázku 1 (a). Počas procesu leštenia prechádza povrch oceľovej koľajnice rôznym stupňom oxidácie, výsledkom čoho sú rôzne farby leštenej koľajnice. Žltá, modrá a fialová sa bežne označujú ako „popáleniny“. Lin a kol. [9] umiestnili poloumelý termočlánok do oceľovej koľajnice na monitorovanie teploty leštiaceho rozhrania v reálnom čase pri rôznych parametroch leštenia. Porovnali teplotu leštenia so stupňom prepálenia na povrchu oceľovej koľajnice a vytvorili model vzťahu medzi stupňom prepálenia (zmena farby) a teplotou leštenia, ako je znázornené na obrázku 1 (b). Na tomto základe Zhou a kol. [3] vytvorili model vzťahu medzi teplotou a hrúbkou a stupňom vypaľovania bielej vrstvy počas leštenia koľajníc, čo poskytuje novú metódu na optimalizáciu parametrov leštenia koľajníc, ako je znázornené na obrázku 1 (c). Vyššie uvedené výsledky výskumu naznačujú, že optimalizácia parametrov brúsenia a zníženie tepla pri brúsení sú dôležité metódy na zlepšenie popálenín koľajníc.

Obrázok.1 Brúsením vyvolané spaľovanie koľajníc a vrstva bieleho leptania （WEL）

Mnohí vedci skúmajú mechanizmus horenia koľajníc z pohľadu konštrukcie brúsneho kameňa. Výsledky výskumu Zhang et al. [2] naznačujú, že brúsny kameň z bieleho korundu má najlepšiu vlastnú ostrosť a najvýznamnejší brúsny účinok, čo má za následok najvyššiu teplotu brúsenia a najväčšiu hrúbku bielej vrstvy. Yuan a spol. [4] prefabrikoval štruktúru pórov v brúsnom kameni, čo je prospešné pre odvádzanie brúsnych nečistôt, znižuje upchávanie brúsneho kameňa, znižuje teplotu brúsenia a zlepšuje kvalitu povrchu leštenej oceľovej koľajnice. Wang a kol. [5] vykonali štúdiu o vplyve tvrdosti brúsneho kameňa (N, R, P, T) na kvalitu povrchu oceľových koľajníc a výsledky ukázali, že hrúbka bielej vrstvy sa zväčšovala so zvyšujúcou sa tvrdosťou brúsneho kameňa. Primeraná regulácia štruktúry brúsneho kameňa (póry, zloženie brúsneho materiálu), tvrdosť atď. má preto pozitívny vplyv na zlepšenie prepalov koľajníc.

Vyššie uvedené výsledky výskumu naznačujú, že parametre brúsenia a výkon brúsneho kameňa sú dva hlavné faktory ovplyvňujúce popáleniny pri brúsení koľajníc. Pre existujúce leštiace vozidlá na trase je ťažké vykonať významné úpravy prevádzkových parametrov na existujúcej konštrukcii vozidla, aby sa zabezpečila účinnosť leštenia. Preto je návrh a kontrola výkonu štruktúry brúsneho kameňa jedným z účinných spôsobov, ako zlepšiť popáleniny koľajníc. Wu a kol. [7, 8] implantovali spájkované diamantové prefabrikované bloky v určitom usporiadaní do brúsneho kameňa, ako je znázornené na obrázku 2 (a). Výsledky leštenia ukazujú, že kompozitný brúsny kameň môže účinne zlepšiť účinnosť leštenia koľajníc, znížiť drsnosť povrchu leštenej koľajnice a zlepšiť popáleniny koľajníc. Zhao Jinbo a kol. [9] spojili CaF2 s polyéteréterketónom, aby vytvorili samomazacie bloky spojov, a pripravili samomazacie mlecie kamene ich umiestnením do embrya mlecieho kameňa, ako je znázornené na obrázku 2 (b). Výsledky brúsenia ukazujú, že samomazací kĺbový blok sa môže pri opotrebení brúsneho kameňa nepretržite uvoľňovať na rozhraní medzi brúsnym kameňom a koľajnicou, čím sa znižuje teplo pri brúsení a zlepšuje sa popálenie koľajnice. Implantácia spájkovaných prefabrikovaných blokov, samomazných kĺbových blokov atď. do matrice brúsneho kameňa má za následok nerovnomernú štruktúru brúsneho kameňa a zavádza rozhranie s nízkou pevnosťou (rozhranie matrica brúsneho kameňa/blok implantátu), čím je zaistenie mechanických vlastností (rotačná pevnosť, dynamická rovnováha atď.) brúsneho kameňa kompozitnej štruktúry kľúčovou výzvou. Wu a kol. [10] navrhli spájkovaný CBN brúsny kotúč so štrbinou, ako je znázornené na obrázku 2 (c), čo zlepšilo horenie koľajových obrobkov. Avšak spájkovacia vrstva použitá v brúsnom kameni má slabú odolnosť proti opotrebeniu počas procesu brúsenia koľajníc a životnosť brúsneho kameňa je extrémne krátka. Preto má rozumný návrh/regulácia štruktúry brúsneho kameňa pozitívny vplyv na zníženie brúsneho tepla a zlepšenie popálenín koľajníc, ale je to predpoklad, ktorý je potrebné plne zvážiť, aby sa zabezpečilo, že brúsny kameň bude mať dobré fyzikálne a chemické vlastnosti a opracovateľnosť.

a) Vopred nastavený diamantový blokový brúsny kameň [7,8]

(b) Prednastavený samomazací blokový brúsny kameň[9]c) Brúsny kameň so štrbinovou štruktúrou [10]

Obrázok 2. Návrh štruktúry brúsneho kameňa

Odkaz

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun a kol. Tvorba drepov a výskyt dvoch odlišných tried bielej leptanej vrstvy na povrchu koľajovej ocele[J]. International Journal of Fatigue, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang a kol. Účinky stôp po brúsení na únavové poškodenie koľajníc vo vodných podmienkach[J]. China Mechanical Engineering, 2019, 30(08): 889-895.

[3]36[3] ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël a kol. Teplotné pole a odozva materiálu ako funkcia parametrov brúsenia koľajníc[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.

[4]YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei a kol. Porézne brúsne kotúče na zmiernenie predúnavy a zvýšenie účinnosti odstraňovania materiálu pri brúsení koľajníc[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu a kol. Účinky brúsneho materiálu a tvrdosti brúsneho kotúča na správanie sa brúsenia koľajníc[J]. Wear, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun a kol. Skúmanie vplyvu veľkosti abrazívneho zrna na správanie pri brúsení koľajníc[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 53: 388-395.

[7]XIAO Bing, XIAO Haozhong, XIAO Bo a kol. Brúsny kotúč na vysokoúčinné brúsenie koľajníc a spôsob jeho výroby: Čína, CN 108453638 A[P]. 2018-08-28.

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong a kol. Charakteristiky opotrebovania spájkovaných diamantových plechov s rôznym časom brúsenia[J]. Wear, 2019, 432-433: 202942.

[9]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong a kol. Štúdia o charakteristikách opotrebovania spájkovaného diamantového plechu pre kompozitný brúsny kotúč Rail pri rôznych tlakoch[J]. Wear, 2019, 424-425: 183-192.

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun a kol. Vplyv parametrov brúsenia na povrchovú teplotu a horenie brúsnej koľajnice[J]. Tribology International, 2018, 122: 151-162.