O que determina a vida útil do fixador
Três fatores controlam quanto tempo um parafuso, porca ou arruela ferroviária permanece em serviço: o material e o revestimento, o meio ambiente e o regime de manutenção. Em um ambiente rural seco, um parafuso de aço carbono galvanizado perde zinco lentamente e o aço base sofre pouca corrosão, portanto a vida útil é longa. Numa atmosfera costeira o cloreto ataca o revestimento e as raízes dos fios, e numa zona industrial os compostos de enxofre aceleram os mesmos danos. A vibração e a carga alternada adicionam um segundo modo de falha: trincas por fadiga na raiz da rosca e afrouxamento da porca. Um fixador falha quando o revestimento é consumido, quando a seção é reduzida pela corrosão, quando aumentam as trincas por fadiga ou quando o afrouxamento faz com que a junta se mova. As decisões de substituição baseiam-se, portanto, nos resultados da inspeção e não apenas na idade civil.
Vida útil típica por ambiente e material
| Ambiente | Aço carbono revestido | Aço inoxidável ou revestimento pesado | Aço carbono não revestido |
|---|---|---|---|
| Linha rural ou interior seca | 8 a 12 anos | 15 a 20 anos | 6 a 9 anos |
| Linha costeira ou industrial | 4 a 7 anos | 12 a 18 anos | 3 a 5 anos |
| Área de junta-de alta vibração | 6 a 9 anos com reaperto- | 10 a 15 anos | 4 a 6 anos |
Essas faixas são experiências típicas de campo, não garantias. Um parafuso em uma junta de placa de peixe suporta cisalhamento e flexão que um parafuso em uma placa de medição não, portanto, os parafusos de junta são inspecionados com mais frequência. As arruelas geralmente duram tanto quanto o parafuso que protegem, mas se desgastam mais rapidamente onde a porca é apertada demais ou onde o trilho se move sob a placa. A manutenção regular, que significa limpeza, rea-aperto calibrado e substituição de peças danificadas, normalmente prolonga a vida útil da montagem em dois a três anos. Os fixadores de liga de aço de alta-resistência resistem melhor ao desgaste e à deformação do que o aço carbono macio e devem ser especificados onde o acesso para inspeção é difícil.
Travessas de madeira versus travessas de concreto
A seleção do parafuso depende do material do dormente. Para travessas de madeira, o fixador geralmente é um parafuso com rosca curta ou uma ponta de parafuso inserida em um furo pré-perfurado, com uma arruela grossa sob a porca para evitar que ela afunde na madeira. Para travessas de concreto, o parafuso é mais longo, engata em uma bucha pré-moldada ou em uma ancoragem de resina e é apertado com um torque mais alto; a arruela é mais fina e dura porque a superfície do concreto não cede. O engate da rosca em uma inserção de concreto deve atingir a profundidade projetada, normalmente de 100 a 150 mm para pontas de parafuso, enquanto uma fixação de madeira depende das fibras de madeira que prendem a rosca em um comprimento menor. A regra para os compradores é simples: solicite o comprimento do parafuso, a rosca e o revestimento para o tipo de dormente, nunca troque-os.
Sistemas-anti-afrouxamento
Uma única porca, mesmo uma contraporca, é rápida e barata de instalar, mas pode se soltar sob vibração prolongada. O sistema-de porca dupla usa uma porca primária apertada com o torque especificado e uma porca secundária apertada firmemente contra ela; o atrito entre as duas porcas impede que a porca primária gire para trás. As porcas duplas são padrão em juntas de trilhos, em trilhos curvos e em linhas de transporte-pesadas, onde as porcas simples precisariam ser-apertadas novamente a cada poucos meses. Arruelas serrilhadas carregam pequenos dentes que penetram na superfície de contato e adicionam uma trava mecânica; eles funcionam bem em madeira e placas de aço e são amplamente utilizados em pistas de vibração-média. Arruelas de pressão e compostos de travamento de rosca também são comuns, mas a proteção mais confiável é o torque inicial correto mais o reaperto programado. Em sistemas de dormentes de concreto, o projeto de fixação geralmente inclui uma arruela de pressão ou uma contraporca especificada pelo sistema, e o manual de manutenção fornece o valor do torque.
Carregamento de cisalhamento e dimensionamento de parafusos
Os parafusos de fixação e os parafusos de junta resistem à força de cisalhamento que tenta deslizar a extremidade do trilho além da placa de fixação, além da flexão da roda que cruza a junta. A resistência ao cisalhamento varia de acordo com o diâmetro da haste e a resistência do material: um parafuso de 24 mm tem aproximadamente 44% mais área de seção do que um parafuso de 20 mm e é usado onde as cargas por eixo são altas. As propriedades mecânicas são definidas por classe de propriedade de acordo com a ISO 898-1, com classes 8.8 e 10.9 típicas para parafusos de juntas ferroviárias e graus de aço inoxidável A2-70 ou A4-80 de acordo com a ISO 3506 para linhas costeiras. O parafuso deve encaixar perfeitamente no furo: a folga entre o parafuso e o furo da placa de fixação cria impacto e acelera a fadiga. As arruelas distribuem a força de fixação e evitam que a cabeça do parafuso e a porca sejam puxadas para dentro do componente.
Inspeção e extensão de vida
O regime prático de manutenção é uma inspeção visual quanto a ferrugem, desgaste e marcas de afrouxamento, uma verificação de torque com uma chave calibrada no intervalo definido e a substituição de qualquer parafuso com corrosão, danos na rosca ou suspeita de rachaduras por fadiga. Marcar a porca e o parafuso com uma linha pintada torna o afrouxamento visível à primeira vista. A substituição em grupo de todos os parafusos de uma junta geralmente é mais barata do que a substituição de-parafuso único, porque toda a junta fica fora de serviço de uma só vez. Com este regime, um conjunto de fixadores bem{4}especificado atinge o topo da faixa de vida útil; sem ele, até mesmo um parafuso de aço inoxidável pode ser perdido devido a uma junta solta e não à corrosão.
Por que os parafusos das ferrovias falham com mais frequência?
A corrosão da rosca e o afrouxamento da porca são as duas causas dominantes, seguidas de fissuras por fadiga na raiz da rosca em juntas fortemente carregadas. Danos no revestimento e mau controle de torque aceleram todos os três.
A galvanização realmente prolonga a vida útil dos parafusos?
Sim. A galvanização-por imersão a quente fornece uma camada de zinco que protege o aço de maneira sacrificial e praticamente dobra a vida útil de um parafuso de aço carbono em uma atmosfera externa em comparação com um parafuso sem revestimento. Em ambientes severos de cloreto, o aço inoxidável continua sendo a escolha mais segura.
Quando uma porca dupla deve ser usada em vez de uma contraporca?
Use uma porca dupla em locais de alta-vibração, como juntas de trilhos, curvas e linhas de transporte-pesadas, onde uma única porca de travamento ainda pode recuar. Em trilhas de-vibração média, uma contraporca com torque adequado e reaperto- periódico geralmente é suficiente.
Qual classe de propriedade um peixe deve ter?
A classe 8.8 é a mínima para serviço conjunto geral; a classe 10.9 é usada para juntas de-transporte pesado e de alta{3}}carga. A classe está marcada na cabeça do parafuso e o certificado conforme ISO 898-1 deve acompanhar cada lote.
Com que frequência os parafusos das juntas devem ser reapertados-?
O intervalo depende do tráfego e do tipo de linha, desde alguns meses em linhas-pesadas até uma ou duas vezes por ano em linhas secundárias. As regras de manutenção dos trilhos da ferrovia em operação fornecem o intervalo específico; uma marca de tinta na porca revela afrouxamento entre as visitas.
Aço inoxidável ou aço carbono revestido para linhas costeiras?
Aço inoxidável na classe A4-80 para maior resistência à corrosão ou A2-70 onde o custo é uma restrição. Pode-se usar aço carbono revestido, mas a vida útil do revestimento é menor em cloreto e o intervalo de inspeção também deve ser menor.