Por que o controle de qualidade de juntas soldadas é importante
O trilho soldado continuamente remove as juntas com placas de peixe, mas cada solda introduz uma descontinuidade metalúrgica: uma zona-afetada pelo calor, uma estrutura de metal de solda fundida ou forjada e um campo de tensão residual. Se a solda estiver com defeito, o primeiro sintoma visível geralmente é uma pequena rachadura na ponta da solda que cresce sob o tráfego e se transforma em uma ruptura completa do trilho. O controle de qualidade deve, portanto, começar antes da soldagem, com preparação da extremidade do trilho e calibração do equipamento, continuar durante a soldagem através do controle de parâmetros do processo e terminar com testes não{3}}destrutivos, tratamento térmico e documentação de cada junta. A tecnologia correta difere de acordo com o processo, e este guia estabelece os pontos de controle para os três processos mais utilizados nas principais linhas e pátios.
Soldagem de topo flash: parâmetros principais e seus efeitos
A soldagem flash de topo une os trilhos aquecendo as extremidades fixadas com um arco intermitente e depois unindo-as. Quatro parâmetros governam o resultado. A corrente flash determina a temperatura de aquecimento das extremidades do trilho: uma corrente muito alta superaquece as extremidades, torna o grão mais grosseiro e diminui a tenacidade da junta; uma corrente muito baixa deixa as extremidades insuficientemente aquecidas e a resistência da junta insuficiente. O tempo de flash normalmente é mantido em 30 a 60 segundos; um tempo mais longo desperdiça metal nas extremidades e reduz a seção transversal-da junta, enquanto um tempo mais curto aquece de forma desigual e produz penetração incompleta. A pressão de perturbação é controlada entre 150 e 200 MPa: a pressão excessiva deforma a junta e perturba a superfície da via, enquanto a pressão insuficiente não consegue expelir os óxidos, deixando porosidade e inclusão de escória. A velocidade de perturbação de 50 a 80 mm/s equilibra o fluxo do metal de solda com o resfriamento; muito rápido causa rachaduras, muito lento esfria o metal prematuramente e reduz as propriedades mecânicas.
Soldagem Aluminotérmica: Pontos de Controle e Prevenção de Defeitos
A soldagem aluminotérmica é o método padrão para soldas de fechamento de campo, desvios e trabalhos de reparo. Os pontos de controle decisivos são a taxa de fluxo, a temperatura de pré-aquecimento e a vedação do molde. A proporção de pó de alumínio para óxido de ferro no fluxo é mantida em cerca de 1:3 em massa; uma proporção incorreta reduz a temperatura de reação e degrada as propriedades do metal de solda. O pré-aquecimento é mantido entre 300 e 400 graus: o pré-aquecimento insuficiente esfria o metal de solda muito rápido e corre o risco de trincas a frio, enquanto o pré-aquecimento excessivo permite que o fluxo reaja prematuramente, de modo que a cavidade não possa ser preenchida. O molde deve ser bem vedado para impedir a entrada de ar e evitar porosidade. Os três defeitos comuns são porosidade, inclusão de escória e penetração incompleta. Sua prevenção é específica: mantenha a umidade do fluxo igual ou inferior a 0,5% por secagem, limpe todas as incrustações de óxido e impurezas das extremidades do trilho para que a solda fique limpa e ajuste o pré-aquecimento e a taxa de fluxo para que as extremidades do trilho se fundam completamente.
Soldagem sob pressão de gás e testes não{0}destrutivos
A soldagem sob pressão de gás aquece as extremidades do trilho com uma chama de oxigênio-acetileno até o estado plástico e, em seguida, aplica pressão perturbadora para unir as extremidades. Ele é usado em linhas de transporte-de alta-velocidade e pesadas, onde a resistência e a resistência das juntas devem absorver vibrações de alta-frequência e cargas pesadas no eixo. A verificação de qualidade combina aparência e inspeção interna. As verificações de aparência abrangem a geometria e a condição da superfície, com desvio de planicidade da junta limitado a 0,2 mm/m e sem fissuras ou porosidade visíveis. A inspeção interna utiliza detecção ultrassônica de falhas com uma sonda de 2,5 MHz que varre a circunferência da junta; defeitos maiores que 5 mm² não são aceitos. Após a inspeção, a junta é tratada termicamente para remover a tensão residual e restaurar o desempenho.
Tratamento térmico e alívio do estresse
As juntas soldadas são tratadas termicamente em duas etapas, normalizando e depois revenindo. A normalização de 900 a 920 graus por 20 a 30 minutos transforma a estrutura da solda em uma perlita uniforme, refina o grão e melhora a resistência e a tenacidade. O revenido de 550 a 580 graus por 60 a 90 minutos remove a tensão residual da soldagem, alcançando uma taxa de alívio de tensão acima de 80%. O efeito prático é grande: as juntas não tratadas podem suportar tensões residuais acima de 300 MPa, o que promove fissuras em serviço, enquanto as juntas tratadas apresentam tensões residuais iguais ou inferiores a 50 MPa e uma resistência à fadiga significativamente melhor. Finalmente, a dureza da junta é verificada em relação à matriz do trilho; o desvio deve ficar dentro de 2 pontos na escala HRC para que a solda se desgaste na mesma proporção que o trilho principal.
Proteção Climática de Juntas Soldadas
| Ambiente | Risco principal | Esquema de proteção |
|---|---|---|
| Alpina/baixa temperatura | Fratura frágil-de baixa temperatura | Camada de isolamento de poliuretano de 10 mm mais revestimento de fluorocarbono de 30 μm, resistência à névoa salina acima de 1.500 h |
| Quente e úmido | Oxidação e corrosão do metal de solda | Filme de passivação mais selante sobre a superfície da junta |
| Salina-alcalina | Ataque iônico no metal de solda | Camada galvanizada de 80 μm mais pasta anti-corrosão |
Nas regiões alpinas o objectivo é retardar a mudança de temperatura na soldadura; em regiões úmidas é para isolar a umidade; em zonas salinas-alcalinas, uma camada galvanizada sacrificial protege a solda enquanto a pasta bloqueia o transporte de íons. O esquema deve ser selecionado na fase de projeto e não adicionado após o aparecimento da corrosão.
Perguntas frequentes
P1: Qual processo de soldagem é preferido para linhas principais-de alta velocidade?
A soldagem flash topo a topo em fábrica e em dispositivos móveis é preferida para soldas longas porque é rápida, repetível e controlada-pela máquina. A soldagem aluminotérmica permanece padrão para fechamentos de campo e reparos de solda onde uma máquina de solda não consegue alcançar.
Q2: Por que o pré-aquecimento é crítico na soldagem aluminotérmica?
O pré-aquecimento evita que o metal de solda esfrie muito rapidamente após o vazamento. Sem um pré-aquecimento de 300 a 400 graus, a solda esfria em uma estrutura dura e quebradiça e está sujeita a trincas a frio.
Q3: Que defeitos os testes ultrassônicos podem encontrar em uma solda de trilho?
A uma frequência de sonda de 2,5 MHz, o teste ultrassônico detecta porosidade interna, inclusão de escória, falta de fusão e trincas com área refletiva equivalente acima de cerca de 5 mm².
Q4: Por que as juntas soldadas devem ser normalizadas e revenidas?
A normalização refina a estrutura granular da zona de solda e o revenido alivia a tensão residual. Juntos, eles reduzem a tensão residual da junta de mais de 300 MPa para 50 MPa ou menos, o que evita trincas em serviço e melhora a vida útil em fadiga.
Q5: Como a dureza da solda é compatível com a matriz do trilho?
A dureza é medida na zona de solda após o tratamento térmico e comparada com o trilho principal. Um desvio dentro de 2 pontos HRC significa que a solda e o trilho se desgastarão uniformemente e a roda não atingirá o lado mais macio da junta.