Связующее вещество шлифовальных кругов

Связующее вещество играет ключевую роль в надежном связывании абразивных частиц, тем самым гарантируя, что шлифовальный камень обладает важнейшими механическими свойствами, такими как прочность, ударная вязкость, износостойкость и термостойкость. Он также обеспечивает необходимую удерживающую силу абразиву во время процесса шлифования. Существует три основных типа связок шлифовальных камней: на керамической основе, на металлической основе и на основе смолы. Керамические связки отличаются стабильными химическими свойствами и исключительной термостойкостью. Однако их хрупкость и плохая теплопроводность делают их непригодными для жестких условий шлифования рельсов, которые включают высокие скорости, большие нагрузки, повышенные температуры и интенсивные вибрации. В настоящее время не зарегистрировано ни одного случая использования шлифовальных камней на керамической связке при шлифовании рельсов.

Материалы с металлической связкой могут придавать шлифовальным камням высокую прочность, высокую теплопроводность и высокую износостойкость. Цзян и др. подготовили шлифовальные камни с металлической связкой на основе меди [1] и железа [2] с использованием порошковой металлургии. Эксперименты по шлифованию показали, что коэффициент шлифования шлифовального камня на основе железа был примерно в 15 раз выше, чем у шлифовального камня на основе смолы, достигая 686. Однако высокая прочность металлической связки затрудняет износ связки в процессе шлифования, тем самым обнажая абразив и приводя к плохому самозатачиванию шлифовального камня. Кроме того, поскольку в рельсошлифовальных вагонах отсутствуют условия для пассивационной заточки шлифовальных камней, шлифовальные камни на металлической основе не имеют преимуществ в операциях линейного шлифования. Кроме того, температура спекания шлифовальных камней с металлической связкой высока, процесс сложен, стоимость производства высока, а экономичность шлифовального камня плоха. В настоящее время нет случаев использования шлифовальных камней с металлической связкой в ​​линейном шлифовании. В будущем исследования будут сосредоточены на балансировке прочности и самозатачивания шлифовальных камней на основе металла, поиске недорогого сырья для производства и оптимизации производственного процесса. Связующие на основе смол, которые обладают высокой прочностью, вязкостью и низкими ценами на сырье, а также простым процессом формования, широко используются в производстве абразивов. В настоящее время шлифовальные камни (активное шлифование и высокоскоростное пассивное шлифование), установленные на рельсошлифовальных транспортных средствах для железнодорожных транзитных линий как внутри страны, так и за рубежом, представляют собой шлифовальные камни на основе смол [3,4]. Условия шлифования рельсов суровые, а температура шлифования высока в состоянии сухого шлифования. Поэтому в шлифовальных камнях обычно используются фенольные смолы с высокой термостойкостью, хорошей адгезией и легкой формовкой, а также новые модифицированные разновидности, такие как эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиамид, поливинилэфир, бисмалеимид и другие модифицированные фенольные смолы [5]. Полифенолэфирные смолы и полиимидные смолы с более высокой термостойкостью и механическими свойствами также широко используются [6]. Чжан и др. [4] изучили шлифовальные свойства четырех шлифовальных камней из фенольной смолы и обнаружили, что обеспечение прочности, вязкости и термостойкости смолы при высоких температурах являются решающими факторами для подготовки высокопроизводительных шлифовальных камней. Результаты Чжана и др. [7] показали, что шлифовальные камни с низкой прочностью (с низким содержанием связующего) имели хорошую самозатачиваемость и большой съем материала, но были склонны к прожиганию рельса и имели плохую износостойкость. Напротив, шлифовальные камни с высокой прочностью (с высоким содержанием связующего) демонстрировали хорошую износостойкость и высокий коэффициент шлифования, но плохую самозатачиваемость. Чжан и др. [8] предположили, что нарушение связи между абразивом и связующим было основной причиной преждевременного осыпания абразива шлифовального камня из коричневого плавленого оксида алюминия, что приводило к низкому количеству шлифования и коэффициенту шлифования. Эти результаты показывают, что прочность, вязкость, термостойкость и смачиваемость смолы на поверхности гетерогенных материалов (абразивов, наполнителей и т. д.) напрямую влияют на комплексные свойства шлифовального камня. Поэтому большое научное значение имеет выбор смол с высокой прочностью, ударной вязкостью, стойкостью к термическому распаду и высокой смачиваемостью, а также выяснение механизма связывания смолы/абразива, смолы/наполнителя и других гетерогенных интерфейсов в системе шлифовального камня.

[1]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang и др. Микроструктура и механические свойства кермета Cu-ZTA, полученного методом вакуумного горячего прессования и спекания [J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26530.

[2]SUN Daming, JIANG Xiaosong, SUN Hongliang и др. Микроструктура и механические свойства кермета Fe-ZTA, полученного методом вакуумного горячего прессования и спекания [J]. Materials Research Express, 2020, 7(2): 26518.

[3]China Railways Corporation. Q/CR 1-2014. Стандарт предприятия China Railway Corporation: Технические характеристики для закупки шлифовального круга для рельсошлифовального поезда [S]. Пекин: China Railway Publishing House Co, LTD, 2014: 1-13.

[4]JI Yuan. Систематическое исследование технологии оценки шлифовального круга для шлифования рельсов[D]. Пекин: Китайская академия железнодорожных наук, 2019.

[5]ЧЖАН Говэнь, ХЭ Чуньцзян, ПЭЙ Динфэн. Исследование влияния фенольной смолы на эффективность шлифования шлифовального круга для рельсов[J]. Контроль качества железных дорог, 2015, 43(02): 21-24.

[6]У Лэйтао. Исследование влияния порошка сплава меди и олова на механические свойства и эффективность шлифования сверхтвердых изделий со связующим смолой[D]. Чжэнчжоу: Хэнаньский технологический университет, 2011.

[7]ЧЖАН Улинь, ФАН Сяоцян, ЧЖАН Пэнфэй и др. Исследование влияния прочности шлифовального камня на поведение шлифования рельсов[J]. Трибология, 40(03): 385-394

[8]ЧЖАН Улинь, ЛЮ Чанбао, ЮАНЬ Юнцзе и др. Исследование влияния абразивного износа на эффективность шлифования рельсовых шлифовальных камней[J]. Журнал производственных процессов, 2021, 64: 493-507.