新型复合砂轮打磨钢轨温度场仿真与试验研究

发布时间：2021-07-14 23:42

　　列车轮轨摩擦和重载相互作用使钢轨造成损伤,常见的损伤形式有波磨、裂纹、肥边等。去除这些损伤的有效手段是利用砂轮打磨钢轨,目前我国钢轨打磨存在的两大难题:一是钢轨打磨用砂轮耐磨性差寿命短;二是打磨后的钢轨表面易出现烧伤。本文首次将钎焊金刚石工艺与现有的钢轨打磨用锆刚玉树脂砂轮制造工艺集成,开发新一代高性能复合砂轮,并进行钢轨打磨温度场仿真预测,减少钢轨打磨烧伤。本文完成的主要工作包括:（1）复合砂轮的研制。在树脂锆刚玉砂轮内部嵌入钎焊金刚石插片,制作一款钢轨打磨用新型复合砂轮。选择304不锈钢片为基体,采用Ni-Cr合金钎料和40/45目金刚石在真空炉中钎焊,制作的钎焊金刚石插片磨粒出露高度合理,钎料浸润爬升效果好。通过SEM和EDS对插片结合界面进行分析,发现结合面存在元素扩散现象,形成了牢固的冶金结合。（2）插片摆放角度与数量的确定。运用Workbench和matlab进行动力学仿真和金刚石磨粒轨迹分析,结果显示插片摆放角度与中心线呈45°时,钢轨打磨表面的磨粒轨迹均匀性更好。根据打磨试验,插片数量为8时在满足打磨性能要求的同时能减小砂轮高速旋转时内部应力,防止砂轮开裂。（3）复合砂... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钢轨打磨示意图

图 1.2 单层钎焊金刚石工具示意图1.3.2 国内外钎焊金刚石工具研究现状上世纪 70 年代，国外科研人员就开始了对 Ni 基钎料的探索。1975 年，美国学者 LowdeJamesT 等在 Ni 基钎料中加入了活性元素 Cr，利用这种钎料进行了首次金刚石钎焊试验，对钎料成分进行了研究，发现 17-92%Ni，6-26%Cr，≤10%B、Si、P，≤52%Co 的成分有利于钎料与金刚石的润湿，且能保证良好的结合强度[22]。瑞士专家 A.K.Chattopadhyay 等率先用高温将钎料预熔于钢基体表面，随后将金刚石无序排布在表面上，利用高频感应钎焊加热到预设温度完成整个钎焊过程，并探究了钎料层厚度与把持强度的关系[23, 24]。德国专家 A.Trenker 在真空环境下进行钎焊加热，使用 Ni 基合金钎料，实现钢基体对磨料的牢固把持，并以此方法制作了钎焊金刚石砂轮并对玻璃制品进行加工试验，试验结果表明钎焊金刚石砂轮的性能优于其他方式制得的金刚石工具，并且寿命能达到电镀金刚石砂轮的 3 倍[25]。我国对钎焊金刚石工具的研究起步稍晚，研究主要集中在南京航空航天大学等高校，经过几十年不懈努力的研究，取得了很多成果。肖冰[26, 27]等在用 Ni-Cr 钎料制作金刚石工具时，对其界面进行电镜分析得到钎料中的 Cr 元素会向金刚石偏移并与其反应，最终生成主要成分为

南京航空航天大学硕士学位论文 , ,z, dQ c x y dxdydz ）对 求导得2 2 22 2 2x y z dQ c dxdydz 得方程的解为 2 2 23 2exp44dx y zQc 为导体热扩散率， 为热源发热时间，c 为导体比。由式（2-5）可知，任意时刻 ，导热体上任意点的分布是以热源为中心的等温面。


本文编号：3285130