CN111515873A - 一种新型钢轨铣磨车专用砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型钢轨铣磨车专用砂轮及其制备方法，砂轮组分按重量比为：F60棕刚玉100份，陶瓷结合剂9～10份，糊精粉1.4～1.8份，氧化铝空心球9～20份，水玻璃2.59～3.01份。与现有技术相比，本发明的积极效果是：1、提高了砂轮的使用寿命和可打磨里程数。2、本配方中的F60棕刚玉为新型氧化物镀衣磨料，提升了磨具的磨削效率与耐用度。3、氧化铝空心球的加入，提升了砂轮的孔隙率，减少了砂轮堵塞和摩擦生热，有利于打磨时磨屑的排出，从而达到不烧伤钢轨的目的，提升了打磨钢轨的质量。4、砂轮使用寿命范围内不存在烧伤钢轨的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型钢轨铣磨车专用砂轮及其制备方法。
背景技术
本发明涉及砂轮制造技术领域，钢轨维护领域，具体说是一种砂轮配方。随着高速铁路的发展，钢轨病害的预防和修理，研究和提高钢轨廓形控制技术的重要性日益突出。钢轨常见病害有侧面磨损、钢轨肥边、鱼鳞纹、波纹磨耗、接头灰斑、钢轨几何形状变形等。铣磨车的出现解决了我国铁路行业发展的瓶颈问题。铣磨车是一种新型钢轨整形修复设备，铣磨车的砂轮是铣磨车的重要构件。经过铣磨车铣磨后的钢轨能有效消除钢轨波形磨耗和表面接触疲劳层，恢复正常钢轨的几何形状，延长钢轨使用寿命，降低行驶噪音，提高列车运行平稳性、安全性和乘坐舒适度，降低机车车辆及线路的维修费用，具有明显的综合效益。
钢轨铣磨车专用砂轮是一种用于打磨铁路钢轨的砂轮，其性能直接决定了铣磨车对钢轨修复的效果。目前商用砂轮存在两个问题：1.打磨里程长的砂轮容易烧伤钢轨；2.不易烧伤钢轨的砂轮打磨里程较短。针对这此问题，本发明从砂轮配方上进行改进，通过合理的配比，保持了砂轮的锋利性和耐磨性，提高了加工效率和砂轮的使用寿命，不烧伤钢轨，避免不必要的报废，降低制造成本以及更换砂轮所产生的时间成本。根据本配方制备的砂轮打磨里程较长、又不烧伤钢轨，其综合性能为：单个砂轮打磨里程超过3公里，砂轮表面磨屑聚集少，使用寿命范围内全程不烧伤钢轨。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种新型钢轨铣磨车专用砂轮及其制备方法，旨在解决钢轨铣磨车用砂轮的耐磨性和打磨烧伤钢轨的问题，以提高砂轮的耐磨性和打磨钢轨的质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型钢轨铣磨车专用砂轮，其组分按重量比为：F60棕刚玉100份，陶瓷结合剂9～10份，糊精粉1.4～1.8份，氧化铝空心球9～20份，水玻璃2.59～3.01份。
本发明还提供了一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将F60棕刚玉、陶瓷结合剂、糊精粉、水玻璃和氧化铝空心球分别按照配方比例称重；
步骤二、将陶瓷结合剂、糊精粉放入V型混料机中混合均匀；
步骤三、将步骤二混合均匀的粉料从V型混料机中取出，倒入双锅混料机中的第二锅中；
步骤四、将F60棕刚玉、水玻璃、氧化铝空心球倒入双锅混料机中的第一锅中混合均匀；
步骤五、将第一锅中完全润湿的物料倒入第二锅中混合均匀；
步骤六、将步骤五混合好的物料按设定的重量称取，利用旋转摊料机，均匀地将物料填充于成型模具中；
步骤七、施加压力初成型后，在室温下存放，对湿胚进行干燥；
步骤八、在天然气炉中烧结；
步骤九、将烧结好的砂轮利用砂轮修整装置，加工成设计尺寸，完成砂轮制造。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
1、提高了砂轮的使用寿命和可打磨里程数。
2、本配方中的F60棕刚玉为新型氧化物镀衣磨料，提升了磨具的磨削效率与耐用度。
3、氧化铝空心球的加入，提升了砂轮的孔隙率，减少了砂轮堵塞和摩擦生热，有利于打磨时磨屑的排出，从而达到不烧伤钢轨的目的，提升了打磨钢轨的质量。
4、砂轮使用寿命范围内不存在烧伤钢轨的现象。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明。
一种钢轨铣磨车用砂轮配方，其组分按重量比为：F60棕刚玉100份，陶瓷结合剂9-10份，糊精粉1.4-1.8份，氧化铝空心球(粒径为：0.2-5mm)9-20份，水玻璃2.59-3.01份。砂轮的成型密度为1.91-2.09g/cm3，组织号为10-12，硬度为G-K。
砂轮制备工艺过程：
1.将磨料、陶瓷结合剂、糊精粉、水玻璃和氧化铝空心球分别按照配方比例称重。
2.先将陶瓷结合剂、糊精粉放入V型混料机，混合30分钟，直至均匀。
3.将步骤二混合均匀的粉料从V型混料机中取出，倒入双锅混料机中的第二锅中。
4.将磨料、水玻璃、氧化铝空心球倒入双锅混料机中的第一锅中，混合3分钟，利用水玻璃将磨料和氧化铝空心球润湿，直至均匀。
5.将一锅中完全润湿的物料倒入二锅中，混合三分钟，直至均匀。
6.将混合好的物料按设定的重量称取，利用旋转摊料机，均匀的将物料填充于成型模具中。
7.施加压力，初次成型。
8.室温下存放72小时以上，干燥湿胚。
9.天然气炉中烧结，烧结温度保持在1000～1350℃范围内，烧结时间为25～35小时。
10.将烧结好的砂轮利用砂轮修整装置，加工成设计尺寸，完成砂轮制造。
本发明的工作原理：
目前，钢轨打磨属于粗打磨，大部分采用刚玉系材料，根据成本与寿命综合考虑，本系列配方采用F60棕刚玉，为金属氧化物镀衣新型磨料。陶瓷结合剂为以高岭石类黏土为基础，加入Al2O3成分等配制的专用陶瓷结合剂，既保留了黏土的可塑性，又具有高耐火度和高结合剂强度的特点。糊精粉为陶瓷砂轮成型辅助原材料。水玻璃为润湿剂，一般根据磨粒的比表面积添加其用量，比表面积越大，加入的润湿剂越多。氧化铝空心球是陶瓷砂轮的造孔剂，增大砂轮的孔隙率，有利于打磨时磨屑的排出。
砂轮的硬度直接决定了砂轮的可打磨里程，硬度越高可打磨里程越高，但硬度较高的砂轮打磨钢轨时，容易发生烧伤钢轨，进而影响打磨钢轨的质量。砂轮的组织号表征的是砂轮的磨粒率。对于F60棕刚玉，组织号越大，砂轮磨粒率越低，砂轮组织越松，有利于打磨钢轨时磨屑的排除，进而不易烧伤钢轨，但同时不利于砂轮使用寿命；组织号越小，砂轮的磨粒率越高，砂轮组织越密，有利于砂轮的使用寿命，但容易使磨屑堆积在砂轮表面，进而烧伤钢轨。可以根据砂轮的成型密度预测其使用性能。采用本发明的配方和方法制备的砂轮硬度高，成型密度较低，单个砂轮打磨里程超过3公里，砂轮表面磨屑聚集少，使用寿命范围内全程不烧伤钢轨。
砂轮的成型密度是由砂轮的配方决定的，通过调整砂轮的配方，控制其成型密度，进而调控砂轮硬度与砂轮组织的关系，达到增加砂轮使用寿命的目的，同时不烧伤钢轨。加入适当的氧化铝空心球，既保证了砂轮拥有较高的硬度，又增加了砂轮组织内的孔隙率，不降低砂轮的使用寿命的同时不烧伤钢轨。本配方中的F60棕刚玉为表面采用金属氧化物镀衣的新型磨料，与无镀衣的F60棕刚玉相比，镀衣后磨料的粒度均匀性提高，显微硬度提高，韧性提高，亲水性提高，从而达到磨削效率和耐用度的提升。
Claims (11)
1.一种新型钢轨铣磨车专用砂轮，其特征在于：其组分按重量比为：F60棕刚玉100份，陶瓷结合剂9～10份，糊精粉1.4～1.8份，氧化铝空心球9～20份，水玻璃2.59～3.01份。
2.根据权利要求1所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮，其特征在于：所述砂轮的成型密度为1.91-2.09g/cm3，组织号为10-12，硬度为G-K。
3.根据权利要求1所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮，其特征在于：所述氧化铝空心球的粒径为0.2mm～5mm。
4.一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将F60棕刚玉、陶瓷结合剂、糊精粉、水玻璃和氧化铝空心球分别按照配方比例称重；
步骤二、将陶瓷结合剂、糊精粉放入V型混料机中混合均匀；
步骤三、将步骤二混合均匀的粉料从V型混料机中取出，倒入双锅混料机中的第二锅中；
步骤四、将F60棕刚玉、水玻璃、氧化铝空心球倒入双锅混料机中的第一锅中混合均匀；
步骤五、将第一锅中完全润湿的物料倒入第二锅中混合均匀；
步骤六、将步骤五混合好的物料按设定的重量称取，利用旋转摊料机，均匀地将物料填充于成型模具中；
步骤七、施加压力初成型后，在室温下存放，对湿胚进行干燥；
步骤八、在天然气炉中烧结；
步骤九、将烧结好的砂轮利用砂轮修整装置，加工成设计尺寸，完成砂轮制造。
5.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：所述F60棕刚玉为金属氧化物镀衣新型磨料。
6.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：所述陶瓷结合剂以高岭石类黏土为基础，加入Al2O3成分配制而成。
7.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：所述陶瓷结合剂、糊精粉在V型混料机中的混合时间为30分钟。
8.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：所述F60棕刚玉、水玻璃、氧化铝空心球在双锅混料机的第一锅中的混合时间为3分钟。
9.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：步骤五所述的在第二锅中的混合时间为三分钟。
10.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：步骤七所述在室温下存放的时间至少为72小时。
11.根据权利要求4所述的一种新型钢轨铣磨车专用砂轮的制备方法，其特征在于：步骤八所述在天然气炉中烧结的温度保持在1000～1350℃范围内，烧结时间为25～35小时。
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