Defeitos em trilhos

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Jornadas SAM 2000 - IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, Agosto de 2000, 807-814

ANÁLISE DE FALHA EM SEGMENTO DE TRILHO PERTENCENTE A UMA UNIÃO PARAFUSADA
A.A.M. da Silva, I.F. Limberger e A. Reguly Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS; Programa de Pós Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e dos Materiais - PPGEM; Laboratório de Metalurgia Física – LAMEF; Av.Oswaldo Aranha, 99 sala 610, Centro, Porto Alegre/RS, Brasil, CEP E-mail: antonio@demet.ufrgs.br

RESUMO A Estrada de Ferro Carajás (EFC) é considerada uma das maiores do mundo em extensão e em tonelagem bruta trafegada (TBT). Para a montagem de uma via com estas características, trilhos com 12, 18 ou 24 metros são unidos em estaleiro via soldagem por centelhamento até atingirem 240 ou 396metros quando então são levados a campo e unidos através de soldagem aluminotérmica. Em alguns poucos casos a solda não é executada sendo então realizada a união através de junção mecânica por tala. Neste trabalho foi analisado a fratura de um segmento de trilho contendo um furo para montagem utilizando-se lupa, réplica metalográfica e microscópio ótico. Através da análise da superfície de fratura emetalografia pode-se concluir que a trinca que provocou a ruptura do segmento de trilho teve seu início em um aquecimento localizado do material propagando-se devido ao carregamento excêntrico da roda em relação ao eixo vertical de simetria do trilho. Este mecanismo é agravado pelo efeito do impacto da roda sobre a junção e pela existência de tensões residuais localizadas que surgem devido apresença de martensita ocasionada pelo superaquecimento localizado no processo de usinagem. Palavras chaves Junção Mecânica, Martensita, Segmento de Trilho, Superaquecimento, Tensões Residuais INTRODUÇÃO Nos dias atuais, o transporte ferroviário apresenta-se como alternativa para cargas de alto fluxo de produção como as de minério de ferro. A Estrada de Ferro Carajás (EFC) pertencente a Companhia Vale doRio Doce (CVRD) é a principal dentre as existentes no Brasil, destacando-se mundialmente por sua extensão (900 quilômetros) e por sua alta tonelagem bruta trafegada (176.000 toneladas/dia) [1,2]. A montagem da EFC é feita com segmentos de trilho (8 a 24 metros, dependendo do fabricante) de perfil 136 RE (68 Kg/m) que são soldados via centelhamento elétrico em barras com 240 a 396 metros deextensão. Estas são, então, posicionadas na via e unidas através de duas maneiras: soldagem aluminotérmica e tala mecânica. Os segmentos de trilho ferroviário são os componentes férreos mais suscetíveis à ocorrência de falhas devido as altas pressões de contato das rodas em regime de carregamento cíclico. Aliado a isso, existem tensões residuais, causadas pela deformação plástica superficial, peloprocesso de soldagem, a tensão causada pela variação térmica na linha e

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da Silva, Limberger e Reguly

ainda a tensão de projeto, que é a necessária para manter os trilhos alinhados contribuindo para a elevação da amplitude das tensões trativas no interior do boleto. As falhas catastróficas em trilhos podem trazer graves conseqüências, tais como perdas econômicas, prejuízos ambientais e atéperdas humanas. Por isso a importância da determinação das causas das falhas dos trilhos para poder-se interagir na produção de um material de melhor qualidade, mas, principalmente poder atacar o problema através de inspeções periódicas e controle de defeitos na linha. Neste trabalho é apresentado um caso de falha em um segmentos de trilho ferroviário contendo uma junção mecânica por tala.PROCEDIMENTO E RESULTADOS EXPERIMENTAIS Foi analisada a falha um segmento de trilho de uma junção mecânica por tala com aproximadamente 230 mm de comprimento, contendo um furo para montagem de uma tala e uma trinca inclinada com 180 mm, que vai da superfície transversal usinada até a superfície de rolamento no boleto, conforme visto na figura 1.

Boleto

Alma

Patim

Figura 1. Vista do...
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