Керамика против циркония-оксида алюминия: какой абразив для шлифовального круга лучше?

Сначала разделим два понятия, называемые «керамикой».

Если поставщик указывает в предложении «керамика» для рельсового колеса, спросите, что именно он имеет в виду. Ответ меняет весь разговор: одно — это предложение по зернистости, другое — предложение по армированию, которое не допускается в практике шлифовки рельсов.

Что говорят измеренные данные о зерне, попадающем на железнодорожные колеса?

Все три исследуемых образца зерна были протестированы на одном и том же приборе, при одинаковом размере частиц (F16), а готовые колеса обрабатывались в идентичных условиях:

Часто предлагаются еще два минерала, но оба отклоняются по той же причине. Алмаз обладает сильным сродством к железу, поэтому при температуре шлифования его поверхность графитизируется, и он теряет режущую способность по стали. Кубический нитрид бора (CBN) прочный, термостабильный и твердый, но его размер зерна (максимум менее 500 мкм) и цена делают его нерентабельным для использования на рельсах с грубым покрытием и большими нагрузками. Именно поэтому производители рельсовых колес отдают предпочтение семейству корундов, и в частности, золе-алюминию (ZA).

Размер зерна также является частью решения. Рельсовые колеса изготавливаются из стали F14-F24 , чаще всего F16 и F20, и именно смешивание позволяет настроить баланс между режущей способностью и износостойкостью: смесь F16 + F30 ZA с низким содержанием оксида алюминия позволила снять 4,0 г рельса при степени шлифовки 46,2 ; смесь F16 ZA + коричневый оксид алюминия позволила снять 8,1 г при степени шлифовки 37,8 ; а добавление композитного сверхтвердого зерна к F16/F20 ZA + A позволило снять 12,2 г при степени шлифовки 43,1 — примерно в три раза больше, чем целевой показатель. Геометрия резания также имеет значение: моделирование методом конечных элементов показывает, что зерно с углом наклона 15° образует непрерывную ленточную стружку с меньшей силой и температурой, в то время как тупые зерна с большим отрицательным углом наклона образуют мелкую стружку, высокое напряжение и худшее качество поверхности рельса.

Доказательства: какие результаты дает выбор зерна на практике.

Сравнение не носит теоретический характер. На локомотиве Liu Zhou GMC-96X в 2022 году износ нашего колеса с композитным зерном составил 20-30 мм против 43,5-59 мм у импортного колеса на том же участке пути, а двухчасовая остановка обеспечила 18,72 проходных километра . В рамках программы развития Liu Zhou колесо с композитным зерном достигло 100-150 проходных километров на колесо против 50-60 у импортных или обычных колес и устранило дефекты рельсов за 2-3 прохода вместо 4-6 . На высокоскоростной линии Hewu в 2020 году тот же диапазон износа составил 4,28 против 3,27 проходных километров на миллиметр износа колеса, что составляет 214,22 проходных километра на колесо , без непрерывного горения.

Измеряется и термическая составляющая. В ходе стендовых испытаний при 3600 об/мин температура поверхности нашего колеса составляла максимум 124 °C и минимум 55 °C, в то время как у импортного колеса она составляла 143 °C и 68 °C соответственно — это обеспечивает лучшую теплопередачу из зоны контакта, благодаря чему поверхность рельса не посиневается. Срок службы в стенде оказался примерно на 60% больше, чем у обычного колеса того же формата. Другими словами, выбор зерна отражается на сроке службы колеса, количестве проходов и качестве поверхности рельса, а не на заявленных характеристиках. Сравните весь ассортимент колес Molaton по типам железнодорожных путей .