CBN砂輪在鐵軌加工中的應用

人氣：141發表時間：2018-11-22【大中小】

    中國鐵路綿長,在長期的使用過程中,由于受到列車車輪的反復碾壓產生肥邊現象,改變了鐵軌的形狀,隨著肥邊不斷的增大,嚴重影響到列車的運營安全。為了去除肥邊 ,鐵路部門不得不花費大量的人力物力。對于鐵軌肥邊等缺陷 ,過去我國一直采用更換鋼軌或是手工打磨的方法來保持軌型,但手工修磨效率低、質量差,只能對輕微磨損的鋼軌進行簡單修磨且對鋼軌的波磨毫無辦法；而更換鐵軌工期長、成本高且鐵軌的利用率低。90年代以來,我國采用普通陶瓷結合劑砂輪進行打磨的方法對鐵軌進行修磨，但效率低下,一個小時僅能夠打磨1m左右，列車經過時還要避讓,每天修磨很少路段 ,還往往在岔道處留有死角,不能根除肥邊隱患。為了改變這一狀況 ,河南某砂輪研究所與鐵路部門配合,設計了專門的機械及特殊形狀CBN砂輪,修磨效率提高15倍,極大的節省了人力,提高了磨削效率。
    目前國內普遍使用的鋼軌鋼為特殊的耐磨鋼，各生產單位普遍在主成分內加入了Mn和Si。加入Si的目的是改變鋼的流動性,起固溶強化作用 ,并提高鋼的加工硬化率；加入Mn目的是與碳配合,保證完全獲得奧氏體組織,提高鋼的加工硬化率。高錳鋼室溫為奧氏體組織,加熱冷卻并無相變。此時鋼的硬度很低,而韌性很高,當在工作中受到強烈沖擊或強大壓力而變形時,表面層產生強烈的形變硬化,并且還發生馬氏體轉變,使硬度顯著提高,心部則仍保持為原來的高韌狀態。因此,在工作中受力不大的情況下,該種鋼的高耐磨性是發揮不出來的。也就是說,在目前國內普遍采用的用普磨砂輪進行該類產品的加工時,為了提高效率而進行的強力磨削反而增加了加工對象的耐磨性。因此,使用普磨砂輪磨削是不太適合的，需開發新的產品替代目前鐵軌的加工方式。
    從加工的實際情況出發,考慮鐵軌形狀便于加工等方面原因,砂輪形狀應便于鐵軌道岔口的加工、打磨。因此 ,研究人員選用了CBN作為磨料制成厚度較薄的碗狀砂輪。由于加工要求、加工對象、加工環境的限制,CBN砂輪結合劑的選擇是非常重要的。金屬結合劑壽命長,但效率低；樹脂結合劑效率高,更適合于效率要求高的工作環境。通過對比實驗，出于經濟性和砂輪使用安全性的考慮，應采用樹脂結合劑作為磨鐵軌砂輪的結合劑；而CBN砂輪粒度選用100/12的磨粒，濃度現在75%，砂輪基體的選擇鋁基體。
    通過河南某砂輪研究所與鐵路部門研發實驗，得出以下結論：
      1.CBN砂輪在加工鐵軌肥邊領域是可行的，可以提高加工效率15～20倍；
      2.CBN砂輪加工鐵軌肥邊必須使用冷卻液；
      3.CBN砂輪加工鐵軌肥邊可以大大減輕體力勞動，降低綜合消耗成本；
      4.CBN砂輪加工鐵軌肥邊是一個新的應用領域，擁有極為廣闊的市場。

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