Брушење шина је процес уклањања материјала ротирајућим брусним точковима. Километража брушења је прилично дуга, употреба течности за сечење не само да ће повећати трошкове одржавања, већ ће изазвати и широко распрострањено загађење. Без хлађења и подмазивања, топлота настала у процесу млевења не може се ослободити на време, тако да се опекотине шине често примећују након процеса брушења шина због сувих услова, велике брзине ротације брусних точкова (~3600 о/мин) и оптерећења при млевењу (~2000 Н) [1-4], као што је дато на сл. Да би се додатно побољшала ефикасност брушења и постигао добар површински интегритет, пројектовање и производња пора у брусним точковима је економичан и ефикасан начин [5].
Фиг.1.Брушење је изазвало опекотине и беле слојеве јеткања на глави шине.
Кинески научници су припремили порозне брусне плоче и окарактерисали њихове перформансе брушења на самодизајнираној платформи [5]. Може се приметити да је након стварања пора у брусним плочама максимална тлачна чврстоћа смањена за 35% са 83,74 МПа на 54,53 МПа. Резултати експеримената брушења показали су да је повећањем порозности брусних точкова запремина млевења благо побољшана, температура млевења опада и оптерећење точка је смањено. Резултати показују да брусни точак са већом порозношћу поседује бољу способност само-обрађивања, што помаже у спречавању оптерећења точка.
Слика 2.Морфологија површине брусних плоча пре и после испитивања са различитим порозностима: 8,12%(а) & (е), 15,81%(б) & (ф), 18,60%(ц) & (г) и 21,18%(д) &(х).
Тврди и ломљиви бели слој јеткања примећен је на свим брушеним главама шине услед топлоте брушења, а најдебљи ВЕЛ је дат најмањом порозношћу брусних точкова, као што је дато на сл.3 и сл.4. Испод ВЕЛ је деформисани перлитни слој формиран деформацијом под смичним напрезањем абразивног зрна. Тврдоћа ВЕЛ је 5,77 ГПа, око 2 ~ 3 пута тврђе од матрице перлита. Многи научници су закључили да ВЕЛ има блиску везу са ломом шине [6-8]. Услед мешовитих затезних и смичних напона точкова током сервисирања шина, на површини се могу појавити пукотине. Формирана пукотина би се брзо ширила кроз ВЕЛ слој због своје крхке природе, проширила би се на интерфејсу ВЕЛ и перлита или би се чак ширила доле у перлитну матрицу формирајући теже дефекте шина[9]. Дакле, тврда и крхка би проузроковала прерано кварење шине за тло и може се ефикасно контролисати порозношћу брусних точкова.
Слика 3.Тврдоћа ВЕЛ и деформисаног слоја.
Слика 4.ОМ попречних пресека шине брушене различитом порозношћу брусних плоча: 8,12%(а), 15,81%(б), 18,60%(ц) и 21,18%(д).
Механизам за млевење брусног кола са структурама пора може се илустровати на слици 5. Због великог негативног нагибног угла и релативно велике активне густине зрна, струготине за млевење се прво топе на тако високој температури, а затим се заглављују на површини точка смањујући способност брушења брусног точка и повећавајући топлоту за млевење. У уговору, порозни брусни точак има бољу способност самообрезивања и доприноси блажем оштећењу површине шине[8]. С једне стране, структуре пора повећавају простор између абразивних зрна које пружају довољно простора за складиштење струготине и ослобађање топлоте. Чипови се могу савијати у порама и елиминисати накнадном интеракцијом абразива, а такође могу пренети део топлоте из контактне зоне. С друге стране, напрезање и висина избочина за сваки активни зрнцај су већи од обичног брусног точка, што повећава дебљину нерезане струготине и смањује ефекат трљања између абразивног зрна и површине шине како би се смањио пред-замор узрокован брушењем шина, као што је дискутовано. Стога, у зависности од изванредних перформанси брушења и, односно мањег ефекта оштећења на површини шине, брусни точак са структуром пора има велики потенцијал за примену у технологији брушења шина под условима велике брзине и сувог брушења.
Слика 5.Механизам за брушење брусног кола са порастим структурама.
Референце
[1] Зханг В, Зханг П, Зханг Ј, Фан Кс, Зху М. Испитивање утицаја абразивне величине зрна на понашање брушења шина. Ј Мануф Процесс 2020; 53:388–95.
[2] Лин Б, Зхоу К, Гуо Ј, Лиу КИ, Ванг ВЈ. Утицај параметара млевења на температуру површине и понашање при горењу брусне шине. Трибол Инт 2018;122:151–62.
[3] Зхоу К, Динг ХХ, Ванг ВЈ, Ванг РКС, Гуо Ј, Лиу КИ. Утицај притиска брушења на понашање уклањања шинског материјала. Трибол Инт 2019;134:417–26.
[4] Таваколи Т, Весткаемпер Е, Рабиеи М. Суво млевење специјалним кондиционирањем. Инт Ј Адв Мануф Тецхнол 2007;33:419–24.
[5] Иуан И, Зханг В, Зханг П, Фан Кс, Зху М. Порозне брусне плоче за ублажавање пред-замора и повећање ефикасности уклањања материјала за брушење шина. Трибол Инт 2021; 154: 106692.
[6] Магел Е, Ронеи М, Калоусек Ј, Сроба П. Комбинација теорије и праксе у савременом млевењу шина. Фатигуе Фрацт Енг Матер Струцт 2003;26:921–9.
[7] Цуерво ПА, Санта ЈФ, Торо А. Корелације између механизама хабања и операција брушења шина у комерцијалној железници. Трибол Инт 2015;82:265–73.
[8] Агарвал С. О механизму и механици оптерећења точка при млевењу. Ј Мануф Процесс 2019; 41:36–47.
[9] Зханг ЗИ, Сханг В, Динг ХХ, Гуо Ј, Ванг ХИ, Лиу КИ, ет ал. Термички модел и температурно поље у процесу млевења шина на основу покретног извора топлоте. Аппл Тхерм Енг 2016; 106:855–64.
