CN115229695A - 一种钢轨打磨砂轮混料工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢轨打磨砂轮混料工艺，包括如下步骤：配方设计；润湿剂、结合剂制备；润湿：将磨料混合2～3mi n，加入60～80％的润湿剂，搅拌2～3mi n；包覆：将50～70％的结合剂摊开，加入润湿后的磨料，搅拌2～3mi n，过筛得到初步混料；重复润湿和包覆：依次重复润湿和包覆，重复次数为1～3次，且重复润湿时分别加入5～20％的润湿剂,搅拌时间为1～2mi n，重复包覆时分别加入10～25％的结合剂,搅拌时间为1～2mi n。本发明有效解决常规混料方式成型料中存在大量游离结合剂、偏析、磨料分布不均匀的现象，以及砂轮平衡量超出、磨削性能不稳定、易烧伤钢轨以及生产过程粉尘较多等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种砂轮制造技术领域，具体说是一种钢轨打磨砂轮混料工艺。
背景技术
钢轨打磨是利用砂轮对钢轨表层材料进行去除，清除病害并实现目标轮廓的过程，通过定期的钢轨打磨，不仅大大降低了钢轨维护费用，还可以延长钢轨使用寿命，具有极高的社会效益与经济利益。
钢轨打磨砂轮属于重负荷荒磨砂轮，主要由磨料、结合剂、润湿剂混合后热压成型，最后在固化炉中固化而成。为提高砂轮的强度，须加大结合剂的配比，但使用常规混料方法容易存在大量游离结合剂、偏析、磨料分布不均匀的现象，易导致砂轮不平衡量超出、性能不稳定，易烧伤钢轨以及生产过程中粉尘较多等问题；如若直接增加润湿剂的配比来解决上述的问题，一方面常规混料方法会出现大量结团的现象，此外由于润湿剂中受热挥发物质较多，在后期的热压成型过程中较多的润湿剂容易使砂轮气孔数量大幅增加，影响砂轮使用效果。
发明内容
本发明提供了一种钢轨打磨砂轮混料工艺，该钢轨打磨砂轮混料工艺可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种钢轨打磨砂轮混料工艺，包括如下步骤：
步骤S1，配方设计：按质量份数称取相应的锆刚玉、棕刚玉、酚醛树脂粉、硅烷偶联剂、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁、糠醛醇；
步骤S2，结合剂制备：将酚醛树脂粉、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁等按重量份数由大到小的顺序加入混料机，转速设置10～30r/min，混料时长20～40min，制备得到结合剂；
步骤S3，润湿剂制备：将糠醛醇与硅烷偶联剂搅拌均匀，制备得到润湿剂；
步骤S4，润湿：将磨料锆刚玉、棕刚玉混合2～3min，加入60～80％的润湿剂，搅拌2～3min，使磨料表面充分润湿；
步骤S5，包覆：将50～70％的结合剂摊开，加入润湿后的磨料，搅拌2～3min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到初步混料；
步骤S6，重复润湿和包覆：依次重复步骤S4至步骤S5，重复次数为1～3次，且重复步骤S4时分别加入5～20％的润湿剂,搅拌时间为1～2min，重复步骤S5时分别加入10～25％的结合剂,搅拌时间为1～2min。
作为进一步的，所述重复润湿和包覆的润湿剂分别为10～20％的润湿剂。
作为进一步的，所述重复润湿和包覆的结合剂分别为15～25％的结合剂。
作为进一步的，所述步骤S6中包括：
S611，二次润湿：在步骤S5得到的初步混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S612，二次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的初步混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到二次混料；
S621，三次润湿：在步骤S612得到的二次混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S622，三次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的二次混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到成型混料。
作为进一步的，所述二次润湿和三次润湿的润湿剂分别为10～20％的润湿剂。
作为进一步的，所述二次包覆和三次包覆的结合剂分别为15～25％的结合剂。
作为进一步的，所述步骤S1中具体为按质量份数锆刚玉55～70份，棕刚玉5～10份，酚醛树脂粉9～12份，硅烷偶联剂0.5～1份，硫化铁1.5～8份，钾冰晶石1.5～5份，氧化镁～3份，糠醛醇1～3份。
本发明的有益效果是：
本发明对用于钢轨打磨的砂轮的生产过程的混料工艺进行改进，解决常规混料方式成型料中存在大量游离结合剂、偏析、磨料分布不均匀的现象，和砂轮平衡量超出、磨削性能不稳定、易烧伤钢轨以及生产过程粉尘较多等问题，本发明的混料工艺在无需增加润湿剂的前提下，确保结合剂混合均匀，磨料吸附更多的结合剂，以提高制备砂轮的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是使用本发明的方法制备的砂轮打磨后的钢轨局部(左)和使用市购砂轮打磨后的钢轨局部(右)对比图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种钢轨打磨砂轮混料工艺，包括如下步骤：
步骤S1，配方设计：按质量份数称取相应的锆刚玉、棕刚玉、酚醛树脂粉、硅烷偶联剂、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁、糠醛醇；
步骤S2，结合剂制备：将酚醛树脂粉、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁等按重量份数由大到小的顺序加入混料机，转速设置10～30r/min，混料时长20～40min，制备得到结合剂；作为进一步的，酚醛树脂粉优选240目粒度，使树脂粉与磨料外表面充分接触；硫化铁在650℃吸收热量分解，一方面可以降低砂轮温度，另一方面分解生成的硫元素能与钢轨表面发生反应，使钢轨更加容易磨削，提高打磨效率；钾冰晶石(熔点557℃-580℃)替代传统的钠冰晶石(熔点1009℃)，钾冰晶石的熔点较低，在磨削热作用下熔化，需吸收磨削热，可降低磨削面温度，同时由于钾冰晶石熔化，提高砂轮孔隙率，露出磨料，防止砂轮堵塞；钾冰晶石熔化后变成液态，是优良的润滑剂；氧化镁为碱性氧化物，在树脂粉加热成型的过程中，可以加快树脂粉的固化速度，减少热压时间；
步骤S3，润湿剂制备：将糠醛醇与硅烷偶联剂搅拌均匀，按照比例放入搅拌机，搅拌机转速为40～50r/min，搅拌时间为5～10min，制备得到润湿剂；作为进一步的，糠醛醇水分应小于0.15(wt％)，酸份应小于0.016mol/L；硅烷偶联剂优选KH-550，与浸润剂一起加到磨料表面，能增加磨料与结合剂之间的联结强度，提升砂轮强度；
步骤S4，润湿：将磨料锆刚玉、棕刚玉倒入双锅混料机一锅，双锅混料机转速为30～50r/min，混合搅拌2～3min，加入60～80％的润湿剂，搅拌2～3min，使磨料表面充分润湿；优选的，润湿剂的添加量为70％；润湿剂低于60～80这个范围，无法充分润湿原先干燥的磨料，高于这个比例，后续多次包覆中每次包覆量较少，效果不好；作为进一步的，锆刚玉优选F14和F16混合粒度，F14粒度锆刚玉粒径大，切削能力更强，F16粒度锆刚玉粒径小，分布于粒径大的F14粒度锆刚玉间隙，使砂轮更耐磨，将两种粒度混合使用，可兼顾砂轮的切削能力与使用寿命；棕刚玉选用F24和F36混合粒度，选用细粒度棕刚玉，可对砂轮起补强作用，棕刚玉良好的韧性可增强砂轮耐磨度。
步骤S5，包覆：将50～70％的结合剂在双锅混料机二锅摊开，加入双锅混料机一锅中润湿后的磨料，双锅混料机转速为30～50r/min，搅拌2～3min，将混合好的料进行过筛，筛掉结团料得到初步混料；优选的，一次包覆采用60％的结合剂；一次润湿采用60％的结合剂可确保磨料能充分的包覆、且包覆厚度适宜，太少包覆厚度小且包覆不均匀缝隙过大，太多会直接导致结合剂游离、偏析、磨料分布不均匀的现象；润湿剂比例略大于结合剂比例，可以保证第一次包覆结合剂全部附着在磨料上，有利于增加包覆后的磨料表面积，并且可以保证在磨料充分润湿的基础上，避免出现团结现象，又能够使得结合剂与磨料充分混合包覆住磨料，避免结合剂析出、游离出来，减少结合剂的游离量；若数值过低，包覆后的初步混料较湿，容易结团，若过高则会游离出结合剂。
步骤S6，重复润湿和包覆：依次重复步骤S4至步骤S5，重复次数为1～3次，且重复步骤S4时分别加入5～20％的润湿剂,搅拌时间为1～2min，重复步骤S5时分别加入10～25％的结合剂,搅拌时间为1～2min。所述润湿和包覆的重复次数优选为2次，随着重复次数增多反而会因搅拌时间长而导致搅拌过度，结合剂脱落而游离。
作为进一步的，所述步骤S6中包括：
S611，二次润湿：在步骤S5得到的初步混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S612，二次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的初步混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到二次混料；利用二次包覆可在一次包覆后的磨料缝隙中进一步进行填充，以提高结合剂与磨料连接的紧实度，确保性能的稳定；
S621，三次润湿：在步骤S612得到的二次混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S622，三次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的二次混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到成型混料；一次润湿包覆后可在磨料表面粘附了一层结合剂，二次包覆后填充紧实后，使整体表面积增加，利于在后续的重复包覆过程中吸附更多的结合剂，从而促进制备的砂轮的强度提高。
作为进一步的，所述二次润湿和三次润湿的润湿剂分别为10～20％的润湿剂。
作为进一步的，所述二次包覆和三次包覆的结合剂分别为15～25％的结合剂。结合剂的量应与润湿剂加入的量相匹配，这样包覆效果更好，且所述二次包覆和三次包覆之后均需过筛，筛掉结团料。
作为进一步的，所述步骤S1中具体为按质量份数锆刚玉55～70份，棕刚玉5～10份，酚醛树脂粉9～12份，硅烷偶联剂0.5～1份，硫化铁1.5～8份，钾冰晶石1.5～5份，氧化镁～3份，糠醛醇1～3份。
实施例1
步骤S1，配方设计：按质量份数锆刚玉67份、棕刚玉8份、酚醛树脂粉11份、硅烷偶联剂0.7份、硫化铁5.6份、钾冰晶石3.7份、氧化镁2份、糠醛醇2份。
步骤S2，结合剂制备：将酚醛树脂粉、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁等按重量份数由大到小的顺序加入V型混料机，混合料体积不超过V型混料机容积的50％，转速设置20r/min，混料时长30min，制备得到结合剂；
步骤S3，润湿剂制备：将糠醛醇与硅烷偶联剂搅拌均匀，按照比例放入搅拌机，搅拌机转速为45r/min，搅拌时间为10min，制备得到润湿剂；
步骤S4，一次润湿：将磨料锆刚玉、棕刚玉加入双锅混料机一锅混合2min，再按比例加入70％的润湿剂，搅拌2min，使磨料表面充分润湿；
步骤S5，一次包覆：将60％的结合剂倒入双锅混料机二锅摊开，将润湿后的磨料倒至双锅混料机二锅，混合3min，将混合好的料使用配备10目筛网的振动筛进行过筛，筛掉结团料得到初步混料；
步骤S6，二次润湿：在步骤S5得到的初步混料中加入15％的润湿剂，搅拌2min；
步骤S7，二次包覆：20％的结合剂倒入双锅混料机二锅摊开后，加入润湿后的初步混料进行混料2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到二次混料。
步骤S8，三次润湿：在步骤S7得到的二次混料中加入15％的润湿剂，搅拌1min，使磨料表面充分润湿；
步骤S9，三次包覆：20％的结合剂倒入双锅混料机二锅摊开后，加入润湿后的初步混料进行混料1min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到初步混料。
实施例2
与实施例1的区别点在于经过了4次润湿和4次包覆，且第一次润湿所添加的润湿剂的量为55％，其余3次润湿的润湿剂的量为15％，第一次包覆所添加的结合剂的量为40％，其余3次包覆的结合剂的量为20％；
实施例3
与实施例1的区别点在于经过了2次润湿和2次包覆，且第一次润湿所添加的润湿剂的量为85％，第一次包覆所添加的结合剂的量为70％；第二次润湿所添加的润湿剂的量为15％，第二次包覆所添加的结合剂的量为30％。
对比例1(常规的混料工艺)
与实施例1相同的配方设计、结合剂的制备、润湿剂的制备，与实施例1不同之处在于，将所有的将磨料加入双锅混料机一锅，混合2min，加入全部润湿剂，搅拌2min，使磨料表面充分润湿；将结合剂倒入双锅混料机二锅摊开，将润湿后的磨料翻倒至双锅混料机二锅，混料3min，将混合好的料过筛，筛掉结团料。
对比例2
与实施例1的区别点在于经过了7次润湿和7次包覆，且第一次润湿所添加的润湿剂的量为52％，其余6次润湿的润湿剂的量为8％，第一次包覆所添加的结合剂的量为40％，其余6次包覆的结合剂的量为10％。
对比例3
与实施例1的区别点在于经过了相同次数(3次)，且第一次润湿所添加的润湿剂的量为90％，其余2次润湿的润湿剂的量为5％，第一次包覆所添加的结合剂的量为80％，其余2次包覆的结合剂的量为10％。
对比例4
与实施例1的区别点在于经过了相同次数(3次)，且第一次润湿所添加的润湿剂的量为40％，其余2次润湿的润湿剂的量为30％，第一次包覆所添加的结合剂的量为30％，其余2次包覆的结合剂的量为35％。
使用常规混料工艺对比例1制备的混料、与多次次包覆混料工艺实施例1～3制备的混料、对比例2～6的混料，并依据相同的标准制作小样，并制作砂轮样品，测量力学性能(多次试验取平均值)，详细数据如下表1：
表1试验结果对比表
由此可知，分次润湿且分次包覆的混合方式并非次数越多效果越好，随着次数的增加不仅增加混合时间，过度的搅拌会导致混合的结合剂脱落。在一次润湿包覆后会在磨料表面粘附了一层结合剂，整体表面积增加，在二次包覆及三次包覆过程中，可以吸附更多的结合剂，以提高砂轮的强度，而利用分次润湿和分次包覆的方式可有效解决结合剂游离、偏析、磨料分布不均匀的现象，以保证砂轮稳定性能，防止砂轮不平衡量超出、易烧伤钢轨的问题发生，并且混料过程中的粉尘大幅减少，磨料分布更加均匀，且砂轮力学性能及不平衡量更好更稳定。
对比测试：
某铁路局大机运用检修段测试报告中的性能对比试验：
将打磨车的左侧打磨单元安装本发明申请所制作的砂轮，右侧打磨单元安装市购砂轮，通过打磨后发现，市购砂轮打磨后的钢轨出现轻微发蓝的现象，使用本发明制作的砂轮打磨后的钢轨无发蓝现象，且寿命优于某国产砂轮。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，配方设计：按质量份数称取相应的锆刚玉、棕刚玉、酚醛树脂粉、硅烷偶联剂、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁、糠醛醇；
步骤S2，结合剂制备：将酚醛树脂粉、硫化铁、钾冰晶石、氧化镁等按重量份数由大到小的顺序加入混料机，转速设置10～30r/min，混料时长20～40min，制备得到结合剂；
步骤S3，润湿剂制备：将糠醛醇与硅烷偶联剂搅拌均匀，制备得到润湿剂；
步骤S4，润湿：将磨料锆刚玉、棕刚玉混合2～3min，加入60～80％的润湿剂，搅拌2～3min，使磨料表面充分润湿；
步骤S5，包覆：将50～70％的结合剂摊开，加入润湿后的磨料，搅拌2～3min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到初步混料；
步骤S6，重复润湿和包覆：依次重复步骤S4至步骤S5，重复次数为1～3次，且重复步骤S4时分别加入5～20％的润湿剂,搅拌时间为1～2min，重复步骤S5时分别加入10～25％的结合剂,搅拌时间为1～2min。
2.根据权利要求1所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述重复润湿和包覆的润湿剂分别为10～20％的润湿剂。
3.根据权利要求1所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述重复润湿和包覆的结合剂分别为15～25％的结合剂。
4.根据权利要求1所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述步骤S6中包括：
S611，二次润湿：在步骤S5得到的初步混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S612，二次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的初步混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到二次混料；
S621，三次润湿：在步骤S612得到的二次混料中加入5～20％的润湿剂，搅拌1～2min，使磨料表面充分润湿；
S622，三次包覆：将10～25％的结合剂摊开后，加入润湿后的二次混料进行混料1～2min，将混合好的料过筛，筛掉结团料得到成型混料。
5.根据权利要求4所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述二次润湿和三次润湿的润湿剂分别为10～20％的润湿剂。
6.根据权利要求4所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述二次包覆和三次包覆的结合剂分别为15～25％的结合剂。
7.根据权利要求1所述的钢轨打磨砂轮混料工艺，其特征在于，所述步骤S1中具体为按质量份数锆刚玉55～70份，棕刚玉5～10份，酚醛树脂粉9～12份，硅烷偶联剂0.5～1份，硫化铁1.5～8份，钾冰晶石1.5～5份，氧化镁～3份，糠醛醇1～3份。
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2022
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