Por que o endurecimento Railhead é usado
Em curvas, declives e linhas de transporte-pesadas, a cabeça do trilho se desgasta devido ao contato da roda-com o trilho e sofre fadiga por contato de rolamento (RCF), como fragmentação, agachamento e desgaste ondulado. O endurecimento da cabeça aumenta a dureza da superfície do trilho para que o desgaste e o RCF sejam controlados, mantendo o trilho em serviço por mais tempo. A prática chinesa é tipificada pela classe endurecida de cabeça U75VH-coberta pela TB/T 2344, e a prática europeia pelas classes R350HT e R400HT na EN 13674-1.
Processos comuns de têmpera Railhead
| Processo | Aquecimento e resfriamento | Profundidade endurecida | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Extinção de aquecimento por indução | A bobina de indução de{0}alta frequência aquece o cabeçote a cerca de 850 a 900 graus Celsius e, em seguida, o spray de água o resfria | 8 a 12 mm, uniforme | Linha-principal e trilhos-de transporte pesado |
| Extinção de chama | Aquecimento por chama de acetileno-oxigênio | 5 a 8 mm, mais raso | Linhas com pequeno volume de tráfego |
| Extinção de aquecimento de contato (eletrodo) | Eletrodos aquecem a cabeça diretamente | Controlável, mas o equipamento é complexo | Raramente usado na prática moderna |
Requisitos de dureza e{0}}camada reforçada
Os trilhos endurecidos-são normalmente especificados pela dureza da superfície: os trilhos U75VH atingem cerca de HB 341 a 400, e as classes premium atingem HB 380 a 420, comparável à classe R400HT. A dureza não deve cair repentinamente abaixo da superfície: o gradiente de dureza na camada endurecida deve ser suave, com uma queda de dureza não superior a cerca de 20 HB por milímetro da superfície ao núcleo, para evitar a concentração de tensões. A zona de transição entre o trilho temperado e o não temperado deve ter pelo menos 50 mm de comprimento para que as forças da roda-trilho mudem suavemente. A profundidade da camada-endurecida em trilhos-de transporte pesados deve ser de pelo menos 10 mm.
Efeito na resistência ao desgaste e na vida útil
O endurecimento da cabeça por indução normalmente melhora a resistência ao desgaste dos trilhos em duas a três vezes em linha plana: os trilhos com cabeça endurecida duram de 10 a 15 anos sob tráfego normal, enquanto os trilhos não endurecidos duram de 5 a 8 anos. A camada endurecida também resiste à fadiga do contato roda{6}}trilho, reduzindo a fragmentação da cabeça e o desgaste ondulado. Os trilhos-extinguidos por chama, com sua camada mais rasa, proporcionam uma melhoria de cerca de 1,5 vezes e são adequados para linhas de tráfego-médio onde o endurecimento total por indução não é econômico.
Teste de qualidade da camada endurecida
Dureza: meça a dureza superficial com um testador Brinell ou Rockwell em posições definidas, normalmente três pontos por metro de trilho, e tire a média.
Estrutura: examine metalograficamente a camada endurecida; o requisito é uma estrutura perlítica fina (pelo menos 90% de perlita fina). - martensita não é aceitável porque é muito frágil para contato de rolamento.
Profundidade: verifique a profundidade-da camada endurecida por meio de testes ultrassônicos ou exame de seção, com desvio controlado dentro de mais/menos 1 mm do valor do projeto.
Selecionando o Processo por Volume de Tráfego
Linhas-de transporte pesado com tráfego anual acima de 50 milhões de toneladas brutas: endurecimento por indução, profundidade de endurecimento de pelo menos 10 mm.
Ferrovias troncais com 20 a 50 milhões de toneladas brutas por ano: têmpera por indução (8 a 10 mm) ou extinção de chama de alta{4}}qualidade.
Ramais abaixo de 20 milhões de toneladas brutas: a extinção de chama (5 a 8 mm) equilibra custo e desempenho.
Perguntas frequentes
P: Por que é necessário que a camada endurecida tenha pelo menos 10 mm em linhas de transporte-pesadas?
R: Porque as tensões de contato da roda-trilho penetram vários milímetros; uma camada mais profunda mantém o material de suporte rígido sob a zona de contato à medida que a superfície se desgasta.
P: A martensita é aceitável em uma cabeça de trilho endurecida?
R: Nenhuma cabeça de trilho endurecida - deve ter uma estrutura perlítica fina; a martensita é frágil e se forma sob diferentes práticas de resfriamento, levando à fragmentação sob o tráfego.
P: Como a dureza se relaciona com a resistência ao desgaste?
R: Nos aços ferroviários perlíticos, a taxa de desgaste cai à medida que a dureza aumenta, e é por isso que as ferrovias de transporte pesado especificam HB 340 ou superior nas curvas.
P: Os trilhos-endurecidos podem ser soldados?
R: Sim, com procedimentos de soldagem qualificados para a classe; a dureza da cabeça deve ser restaurada ou aceita de acordo com a especificação da solda, e as zonas afetadas-pelo calor da solda são inspecionadas adequadamente.
P: Como posso confirmar a qualidade da entrega dos-trilhos reforçados?
R: Verifique o certificado da fábrica para obter resultados de dureza, registros de profundidade de camada-reforçada e relatórios de testes ultrassônicos, e verifique-os em relação ao padrão vigente.