Slipskivors bindemedel

Bindemedlet spelar en avgörande roll för att säkert binda slipande partiklar, och säkerställer därigenom att slipstenen har avgörande mekaniska egenskaper såsom hållfasthet, seghet, slitstyrka och värmebeständighet. Det ger också den nödvändiga hållkraften till slipmedlet under slipningsprocessen. Det finns tre primära typer av slipstensbindningar: keramikbaserad, metallbaserad och hartsbaserad. Keramiska bindningar är kända för sina stabila kemiska egenskaper och exceptionell värmebeständighet. Men deras sprödhet och dåliga värmeledningsförmåga gör dem olämpliga för de rigorösa förhållandena för rälslipning, som involverar höga hastigheter, tunga belastningar, förhöjda temperaturer och intensiva vibrationer. För närvarande finns det inga rapporterade fall av keramiska bondslipstenar som används vid rälslipning.

Metallbundna material kan ge hög hållfasthet, hög värmeledningsförmåga och hög slitstyrka till slipstenar. Jiang et al. preparerade kopparbaserade [1] och järnbaserade [2] metallbundna slipstenar med hjälp av pulvermetallurgi. Slipningsexperimenten visade att slipförhållandet för den järnbaserade slipstenen var ungefär 15 gånger högre än den för den hartsbaserade slipstenen och nådde så högt som 686. Den höga hållfastheten hos metallbindningen gör det dock svårt för bindningen att slitas under slipningsprocessen, vilket exponerar slipmedlet och resulterar i dålig självslipning. Dessutom, eftersom rälsslipvagnar saknar förutsättningar för passiveringsslipstensslipning, har metallbaserade slipstenar ingen fördel vid linjeslipning. Dessutom är sintringstemperaturen för metallbundna slipstenar hög, processen är komplex, tillverkningskostnaden är hög och ekonomin för slipstenen är dålig. För närvarande finns det inga fall av metallbundna slipstenar som används vid linjeslipning. I framtiden kommer forskningen att fokusera på att balansera styrkan och självslipningen av metallbaserade slipstenar, hitta billiga produktionsråvaror och effektivisera tillverkningsprocessen. Hartsbindemedel, som har hög hållfasthet, seghet och låga råvarupriser, tillsammans med en enkel formningsprocess, används i stor utsträckning vid slipande tillverkning. För närvarande är slipstenarna (aktiv slipning och höghastighets passiv slipning) som är utrustade på rälsslipfordon för järnvägstransitlinjer både nationellt och internationellt alla hartsbaserade slipstenar [3,4]. Rälslipningsförhållandena är hårda och malningstemperaturen är hög i torrslipningstillståndet. Därför använder slipstenarna i allmänhet fenolhartser med hög temperaturbeständighet, god vidhäftning och enkel formning, såväl som nymodifierade varianter som epoxi, polyvinylklorid, polyamid, polyvinyleter, bismaleimid och andra modifierade fenolhartser [5]. Polyfenoleterhartser och polyimidhartser med högre värmebeständighet och mekaniska egenskaper används också ofta [6]. Zhang et al. [4] studerade slipegenskaperna hos fyra fenolhartsslipstenar och fann att säkerställande av hartsets styrka, seghet och värmebeständighet vid höga temperaturer var avgörande faktorer för beredningen av högpresterande slipstenar. Resultaten av Zhang et al. [7] visade att slipstenar med låg hållfasthet (lågt bindemedelsinnehåll) hade god självslipning och stort materialavtag men var benägna att bränna skenan och hade dålig slitstyrka. Omvänt uppvisade slipstenar med hög hållfasthet (högt bindemedelsinnehåll) god slitstyrka och ett högt slipförhållande men dålig självslipning. Zhang et al. [8] föreslog att avbindningen av gränssnittet mellan slipmedel och bindemedel var den primära orsaken till att det bruna, smälta aluminiumoxidslipstensslipmedlet släpptes i förtid, vilket ledde till en låg slipmängd och ett lågt slipförhållande. Dessa fynd indikerar att hållfastheten, segheten, värmebeständigheten och vätbarheten hos hartset på ytan av heterogena material (slipmedel, fyllmedel, etc.) direkt påverkar slipstenens omfattande egenskaper. Därför är det av stor vetenskaplig betydelse att välja hartser med hög hållfasthet, seghet, termisk sönderfallsbeständighet och stark vätbarhet, och att klargöra bindningsmekanismen för harts/slipmedel, harts/fyllmedel och andra heterogena gränssnitt inom slipstenssystemet.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang, et al. Mikrostruktur och mekaniska egenskaper hos Cu-ZTA-kermet framställt genom vakuumvarmpressande sintring[J]. Material Research Express, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang, et al. Mikrostruktur och mekaniska egenskaper hos Fe-ZTA Cermet Framställd genom vakuum varmpressad sintring[J]. Material Research Express, 2020, 7(2): 26518.

[3]China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. China Railway Corporation Enterprise Standard: Tekniska specifikationer för inköp av slipskiva för järnvägssliptåget[S]. Peking: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.

[4]JI Yuan. The Systematic Study in the Evaluation Technology of Grinding Wheel for Rail Grinding[D]. Peking: China Academy of Railway Science, 2019.

[5]ZHANG Guowen, HE Chunjiang, PEI Dingfeng. Studie om effekten av fenolharts på rälslipskivans slipprestanda[J]. Järnvägens kvalitetskontroll, 2015, 43(02): 21-24.

[6]WU Leitao. Studie om effekten av koppar-tennlegeringspulver på mekaniska egenskaper och slipprestanda hos hartsbindnings superhårda produkter[D]. Zhengzhou: Henan University of Technology, 2011.

[7]ZHANG Wulin, FAN Xiaoqiang, ZHANG Pengfei, et al. Undersöka effekten av slipstensstyrka på rälslipbeteende[J]. Tribology, 40(03): 385-394

[8]ZHANG Wulin, LIU Changbao, YUAN Yongjie, et al. Undersöka effekten av slipande slitage på slipprestandan hos rälslipstenar[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 493-507.