钎焊金刚石砂轮打磨钢轨的性能试验研究

针对树脂砂轮打磨钢轨时存在的火花大、粉尘污染等缺点,设计并制作钢轨打磨用单层钎焊金刚石砂轮。通过钎焊金刚石砂轮和树脂砂轮的钢轨打磨试验对比,对钎焊金刚石砂轮的综合性能进行评价。试验结果表明:在稳定打磨阶段,相比树脂砂轮,钎焊金刚石砂轮的磨削效率高、磨削电流小、磨削火花小,打磨后的工件表面粗糙度好;钎焊金刚石砂轮的主要失效原因是磨屑黏附。      

钢轨打磨用钎焊金刚石砂轮研究

为解决传统树脂砂轮打磨钢轨时存在的打磨效率低、易烧伤钢轨和粉尘污染大等问题,分析利用钎焊金刚石技术的优势制备新型钢轨打磨用砂轮的可行性。结合磨粒有序排布工艺,制备具有开槽结构的新型钎焊金刚石砂轮,并对U71Mn钢轨钢进行打磨对比试验。结果表明：相较于树脂锆刚玉砂轮,新型钎焊金刚石砂轮能提高50%左右的打磨效率,并有效降低磨削温度,避免钢轨烧伤。在钢轨打磨过程中,新型钎焊砂轮排屑效果显著,基本不发生磨屑黏附现象;但砂轮开槽导致磨削振动增大,加剧金刚石磨粒破碎,并增大钢轨表面粗糙度。新型砂轮磨屑多为带状,磨屑体积大且无熔融小球。     

钢轨打磨用新型复合砂轮及其磨削试验

利用钎焊技术和传统热压技术研发出一款钢轨打磨用新型复合砂轮,复合砂轮除含传统树脂砂轮的成分外还含金属结合剂金刚石插片,用其在钢轨打磨试验机上与传统树脂砂轮进行工件打磨对比试验,分析工件打磨后的打磨温度和表面粗糙度变化,并对钢轨打磨后的磨屑进行电镜、能谱分析。试验结果表明:与纯树脂砂轮相比,采用新型复合砂轮打磨工件,其打磨温度峰值下降10%左右,砂轮中插片数越多下降比例越大;工件表面粗糙度下降比例在9%以上,且随着砂轮中插片数量的增加而增大;同时,磨屑中球状磨屑比例更低,球状磨屑中O元素质量分数更小。      

多孔CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料在钢轨打磨砂轮中的应用

为提高钢轨打磨砂轮的磨削效率和使用寿命,制备一种表面多孔但内部紧实的CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料。讨论Cu-Sn-Zn结合剂的性能、孔隙结构对CBN堆积磨料的影响以及堆积磨料对砂轮结构强度的影响,并通过钢轨被动打磨试验,对堆积磨料添加前后砂轮的磨削效果进行评价。试验结果表明:最佳的多孔CBN堆积磨料试样弯曲强度为78.5?MPa,抗冲击强度为5.5?kJ/m2,表面孔隙率在30%～40%。磨料的复合使用可以有效地结合CBN高硬度与锆刚玉良好的冲击韧性的特点,添加体积分数为20%的堆积磨料提高钢轨打磨砂轮的打磨效率及打磨质量。      

钢轨打磨用复合砂轮磨削温度场的研究

为研究钢轨打磨用钎焊金刚石插片复合砂轮磨削时的温度场,用复合砂轮和树脂锆刚玉砂轮在不同压力下磨削65Mn钢工件,并对比其磨削温度。基于试验数据,用有限元法分析复合砂轮磨削钢轨时的温度场。结果表明:随着磨削压力的增大,砂轮产热增大,但复合砂轮磨削产热相对较小。相对于相同条件下用树脂砂轮打磨时,用复合砂轮打磨钢轨时的磨削表面最高温度降低近10%。      

多功能钢轨自动打磨设备研制

钢轨焊接接头的平直度与钢轨表面的伤损病害均对线路的平顺性产生重要影响。现有打磨设备并不具备接头打磨与线路打磨双重功能,因此,研究一台多功能钢轨自动打磨设备对于现场实际应用具有重要意义。此设备的机械结构是以西南交通大学自行研制的半自动焊头仿形精磨机为基础加以改进,以焊头、病害两侧轨头母材作为打磨廓形基准,以工控机为上位机、PLC为下位机的一体化进程控制,通过砂轮打磨压力自动控制进给。经过调试,打磨效果能够达到《钢轨焊接》TB/T1632的标准要求,在实际工程中具有重要意义。     

钢轨打磨磨屑行为分析

钢轨打磨是高速重载线路钢轨重要的养护维修技术。通过收集钢轨打磨列车现场打磨作业中的磨屑,使用扫描电镜和X射线衍射仪对其形貌和成分进行分析。结果表明:现场打磨磨屑的形态主要呈现为条状切屑和球状颗粒物;磨屑中球状颗粒物的主要成分为氧化物,主要元素为Fe和O;打磨过程中打磨砂轮和钢轨之间产生的高温是形成氧化物的主要原因;不同打磨速度下产生的磨屑成分相同,随打磨列车速度增大,磨屑中氧化物含量增加,条状磨屑厚度变大,对应的钢轨磨除率也增加。     

钢轨焊接轨底焊筋自动打磨机设计

钢轨轨底焊筋打磨是轨道铺设工程中必不可少的工作。现有工地钢轨焊接轨底焊筋打磨多采用手持式棒砂轮,这种方式操作简便,但效率低、劳动条件差、劳动力成本高,且打磨质量稳定性差。针对现有问题,设计了一种适合现场使用的新型轨底焊筋自动打磨机,采用厚度尺寸稍大于轨底宽度的砂轮,工作时通过手轮控制丝杠与螺母配合运动,实现垂直方向和沿钢轨轴线方向的进给运动;同时采用同步带轮系统保证垂直方向运动的平稳性。新型轨底打磨机操作简单、自动化程度高,可加快施工进度,降低人工成本,更好地控制了打磨质量。     

钢轨现场焊打磨工艺对接头质量的影响

针对无缝线路换铺工程中的钢轨焊接接头踏面上出现的纵向裂纹问题,采用现代材料分析方法分析该类裂纹的特征和组织形貌;采用数控钢轨仿形精磨机进行打磨工艺的模拟对比试验,探讨该类裂纹的形成原因。结果表明,纵向裂纹的产生原因是焊后打磨操作违规导致焊接接头轨顶面打磨发蓝,形成了薄壳状马氏体硬化层,在列车车轮碾压作用下形成了沿纵向的表面裂纹,致使钢轨接头损伤。打磨压力越大,砂轮硬度越高,焊头表面越容易发生打磨发蓝现象。     

钢轨材料高速进给干磨砂轮性能研究

钢轨修磨是修复钢轨损伤的主要方式。相比于普通磨削,钢轨修磨对砂轮的磨削加工性能提出了特殊的要求。依据钢轨铣磨车作业工况,设定磨削参数,对不同砂轮进行试验研究,优选符合作业要求的砂轮。试验结果表明:树脂结合剂混合刚玉磨料砂轮耐磨性较好,砂轮的表面有轻微黏附型堵塞;陶瓷结合剂白刚玉大气孔砂轮的磨削效率和耐磨性综合性能较好,砂轮的表面有轻微黏附型堵塞;陶瓷结合剂微晶刚玉砂轮的自锐性好,干磨削效率高,但耐用度极低。      

磨削压力及速度对钢轨被动打磨性能的影响

以钢轨圆盘代替钢轨,设计一种模拟钢轨被动打磨方式的实验平台,研究被动磨削方式下磨削压力和磨削速度对磨削力、磨削温度、磨削效率及钢轨表面粗糙度的影响。实验结果表明: 在60～80 km/h范围内,随磨削速度增大,切向磨削力、表面粗糙度减小,磨削温度升高、磨削效率增大;在120～320 N范围内,随磨削压力增大,磨削温度升高、切向磨削力增大、磨削效率增大、表面质量下降。      

钢轨砂带打磨残余应力的试验与仿真研究

为直观了解钢轨砂带打磨后钢轨表面的残余应力状态，在磨削试验台上开展磨削工艺参数对残余应力影响的试验研究，采用便携式残余应力仪测量磨后轨面中线轨向残余应力。结果表明:打磨后轨面在磨削方向产生了拉伸残余应力，大小在100～300 MPa；而径向残余应力则主要以压应力形式存在，大小在0～-250 MPa。为研究残余应力形成过程中影响因素的作用机理，进行基于热力耦合的单磨粒划擦三维有限元仿真分析，揭示摩擦系数、切入深度和切削速度对钢轨表层残余应力分布的影响规律并分析其机理成因。最后，根据试验和仿真结果建议打磨列车的末端打磨单元采用开式打磨，砂带要求磨粒粒度小、自锐性强，磨削工艺优选低压、低速，并增设水介质冷却与润滑。      

钎焊金刚石砂轮端面磨削钢轨中磨粒的单位磨削力研究

假设钎焊金刚石砂轮磨粒形状为八面体且磨粒分布均匀,用磨粒运动学轨迹模型及有限元积分法推导端面磨削时磨粒与工件的接触线长度,用平均体积法求得未变形磨屑平均厚度,进而推出端面磨削时切向磨削力与单位磨削力的关系式,并通过钢轨端面磨削实验建立单位磨削力数学模型并进行验证。验证结果表明:单位磨削力数学预测模型有效,可为后续端面磨削时磨削力和磨削温度等的计算提供理论支撑。      

口腔陶瓷修复材料加工研究

口腔陶瓷修复材料以其优良的生物相容性、独特的美学性及稳定的化学性等优点在口腔修复中占主导地位。由于口腔陶瓷修复材料的脆硬特性及义齿的复杂表面特征,使其在CAD/CAM （计算机辅助设计与制造）成型加工和后续的修磨中,存在磨削工艺复杂、加工破损率高和表面易损伤等难题。充分了解口腔修复材料专用磨削加工工具及其性能,优化设计加工参数,对降低修复材料损伤具有重要意义。本文介绍了不同口腔陶瓷修复材料加工方式和加工工具,阐述了口腔陶瓷修复材料的磨削去除机理、磨削力及磨削表面质量等研究现状,并提出了后期研究发展主要方向。