Öğütme taşının yapısal tasarımı

Şu anda yerli üretim taşlama taşlarının başlıca dezavantajlarından biri, çelik rayları yakma eğilimidir [1]. Ray taşlama işlemi sırasında, aşındırıcıların taşlama etkisi (kaydırma, sürme, kesme) ve bağlayıcı ile ray arayüzü arasındaki sürtünme, taşlama ısısının ana kaynaklarıdır [3]. Isı (taşlama ısısı) ve kuvvetin (mekanik kuvvet) birleşik etkisi altında, ray malzemesindeki perlit, soğuma sırasında östenit dönüşümüne uğrar ve daha sonra martensit ve ferrit oluşturarak yüksek sertlikte ve kırılgan beyaz tabaka yapısına neden olur. Kısmi çatlaklar, beyaz tabaka ile perlit arasındaki sınırda yayılır ve rayın erken arızasına neden olur [1], Şekil 1 (a)'da gösterildiği gibi. Parlatma işlemi sırasında, çelik rayın yüzeyi değişen derecelerde oksidasyona uğrar ve bu da parlatılmış rayın farklı renklerine neden olur. Sarı, mavi ve mor renkler genellikle "yanık" olarak adlandırılır. Lin vd. [9], farklı parlatma parametreleri altında parlatma arayüzünün sıcaklığını gerçek zamanlı olarak izlemek için çelik rayın içine yarı yapay bir termokupl yerleştirdi. Parlatma sıcaklığını çelik ray yüzeyindeki yanma derecesiyle karşılaştırdılar ve Şekil 1 (b)'de gösterildiği gibi yanma derecesi (renk değişimi) ile parlatma sıcaklığı arasında bir ilişki modeli oluşturdular. Bu temelde, Zhou ve ark. [3], ray parlatma sırasında beyaz tabakanın kalınlığı ve yanma derecesi ile sıcaklık arasında bir ilişki modeli oluşturarak, Şekil 1 (c)'de gösterildiği gibi ray parlatma parametrelerini optimize etmek için yeni bir yöntem sağladılar. Yukarıdaki araştırma sonuçları, taşlama parametrelerini optimize etmenin ve taşlama ısısını azaltmanın ray yanmalarını iyileştirmek için önemli yöntemler olduğunu göstermektedir.

Şekil 1. Taşlama kaynaklı ray yanması ve beyaz aşındırma tabakası (WEL).

Birçok bilim insanı, taşlama taşı tasarımı perspektifinden ray taşlama yanığı mekanizmasını araştırmaktadır. Zhang ve ark. [2]'nin araştırma sonuçları, beyaz korindon taşlama taşının en iyi kendi kendine keskinliğe ve en önemli taşlama etkisine sahip olduğunu, bunun da en yüksek taşlama sıcaklığına ve en büyük beyaz tabaka kalınlığına yol açtığını göstermektedir. Yuan ve ark. [4], taşlama taşında önceden üretilmiş bir gözenek yapısı oluşturmuşlardır; bu yapı, taşlama artıklarının atılması için faydalıdır, taşlama taşı tıkanmasını azaltır, taşlama sıcaklığını düşürür ve cilalanmış çelik rayın yüzey kalitesini iyileştirir. Wang ve ark. [5], taşlama taşı sertliğinin (N, R, P, T) çelik rayların yüzey kalitesi üzerindeki etkisini incelemiş ve sonuçlar, beyaz tabaka kalınlığının taşlama taşı sertliğinin artmasıyla arttığını göstermiştir. Bu nedenle, taşlama taşı yapısının (gözenekler, aşındırıcı bileşim), sertliğinin vb. makul bir şekilde düzenlenmesi, ray yanıklarının iyileştirilmesinde olumlu bir etkiye sahiptir.

Yukarıdaki araştırma sonuçları, taşlama parametreleri ve taşlama taşı performansının ray taşlama yanıklarını etkileyen iki ana faktör olduğunu göstermektedir. Güzergahtaki mevcut parlatma araçları için, parlatma verimliliğini sağlamak amacıyla mevcut araç yapısındaki işletme parametrelerinde önemli ayarlamalar yapmak zordur. Bu nedenle, taşlama taşı yapısının tasarımı ve performans kontrolü, ray yanıklarını iyileştirmenin etkili yollarından biridir. Wu vd. [7, 8], Şekil 2 (a)'da gösterildiği gibi, belirli bir düzende lehimlenmiş elmas önceden üretilmiş blokları taşlama taşına yerleştirmiştir. Parlatma sonuçları, kompozit taşlama taşının ray parlatma verimliliğini etkili bir şekilde artırabileceğini, parlatılmış rayın yüzey pürüzlülüğünü azaltabileceğini ve ray yanıklarını iyileştirebileceğini göstermektedir. Zhao Jinbo vd. [9], kendinden yağlamalı bağlantı blokları oluşturmak için CaF2'yi polietereterketon ile birleştirmiş ve Şekil 2 (b)'de gösterildiği gibi, bunları taşlama taşı embriyosuna yerleştirerek kendinden yağlamalı taşlama taşları hazırlamıştır. Taşlama sonuçları, taşlama taşı aşındıkça kendinden yağlamalı bağlantı bloğunun taşlama taşı ile ray arasındaki arayüzde sürekli olarak serbest bırakılabildiğini, taşlama ısısını azalttığını ve ray yanmasını iyileştirdiğini göstermektedir. Lehimli önceden üretilmiş blokların, kendinden yağlamalı bağlantı bloklarının vb. taşlama taşı matrisine yerleştirilmesi, düzensiz taşlama taşı yapısına neden olur ve düşük mukavemetli bir arayüz (taşlama taşı matrisi/yerleştirme bloğu arayüzü) oluşturur; bu nedenle kompozit yapı taşlama taşının mekanik özelliklerinin (dönme mukavemeti, dinamik denge vb.) sağlanması önemli bir zorluktur. Wu ve ark. [10], Şekil 2 (c)'de gösterildiği gibi yarık içeren lehimli bir CBN aşındırıcı taşlama tekerleği tasarlamış ve bu da ray iş parçalarının yanmasını iyileştirmiştir. Bununla birlikte, taşlama taşında kullanılan lehim tabakası, ray taşlama işlemi sırasında zayıf aşınma direncine sahiptir ve taşlama taşının hizmet ömrü son derece kısadır. Bu nedenle, taşlama taşı yapısının makul bir şekilde tasarlanması/düzenlenmesi, taşlama ısısını azaltmada ve ray yanmasını iyileştirmede olumlu bir etkiye sahiptir; ancak taşlama taşının iyi fiziksel ve kimyasal özelliklere ve işlenebilirliğe sahip olmasını sağlamak için tam olarak dikkate alınması gereken bir ön koşuldur.

(a) Önceden ayarlanmış elmas blok taşlama taşı [7,8]

(b) Önceden ayarlanmış Kendinden yağlamalı blok taşlama taşı[9](c)Yarık yapılı taşlama taşı [10]

Şekil 2. Öğütme taşının yapısal tasarımı

Referans

[1]A Al-Juboori, DAVID Wexler, LI Huijun ve diğerleri. Ray Çeliğinin Yüzeyinde Çökme Oluşumu ve İki Farklı Beyaz Aşındırma Tabakasının Oluşumu[J]. Uluslararası Yorgunluk Dergisi, 2017, 104: 52-60.

[2]GUO Shuai, ZHAO Xiangji, HE Chenggang ve diğerleri. Su Koşulları Altında Rayların Yorulma Hasarı Üzerine Taşlama İzlerinin Etkileri[J]. Çin Mekanik Mühendisliği, 2019, 30(08): 889-895.

[3]36[3] ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël ve diğerleri. Ray Taşlama Parametrelerinin Bir Fonksiyonu Olarak Sıcaklık Alanı ve Malzeme Tepkisi[J]. Uluslararası Isı ve Kütle Transferi Dergisi, 2021, 175: 12366.

[4]YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei ve diğerleri. Ray Taşlamasında Ön Yorgunluğu Azaltmaya ve Malzeme Kaldırma Verimliliğini Artırmaya Yönelik Gözenekli Taşlama Diskleri[J]. Triboloji Uluslararası, 2021, 154: 106692

[5]WANG Ruixiang, ZHOU Kun, YANG Jinyu ve diğerleri. Aşındırıcı Malzemenin ve Taşlama Çarkının Sertliğinin Ray Taşlama Davranışları Üzerindeki Etkileri[J]. Aşınma, 2020, 454-455: 203332.

[6]57[6] ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei, ZHANG Jun ve diğerleri. Aşındırıcı Tane Boyutunun Ray Taşlama Davranışları Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi[J]. İmalat Süreçleri Dergisi, 2020, 53: 388-395.

[7]XIAO Bing, XIAO Haozhong, XIAO Bo ve diğerleri. Yüksek Verimli Ray Taşlama için Taşlama Çarkı ve Üretim Yöntemi: Çin, CN 108453638 A[P]. 2018-08-28.

[8]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong ve diğerleri. Farklı Taşlama Sürelerine Sahip Lehimli Elmas Levhaların Aşınma Özellikleri[J]. Aşınma, 2019, 432-433: 202942.

[9]WU Hengheng, XIAO Bing, XIAO Haozhong ve diğerleri. Rayların Kompozit Taşlama Çarkı için Lehimlenmiş Elmas Levhanın Farklı Basınçlar Altındaki Aşınma Özellikleri Üzerine Çalışma[J]. Aşınma, 2019, 424-425: 183-192.

[10]LIN Bin, ZHOU Kun, GUO Jun ve diğerleri. Taşlama Parametrelerinin Taşlama Rayının Yüzey Sıcaklığı ve Yanma Davranışları Üzerindeki Etkisi[J]. Triboloji Uluslararası, 2018, 122: 151-162.