Avaliação de processos de produção
de rodas ferroviárias fundidas
Denilson José do Carmo
Fundição em molde de grafite –
AmstedMaxion. Cruzeiro, São Paulo.
A AmstedMaxion justifica a mudança
para o molde de grafite com diversos
fatores:
(1) eliminação de defeitos
superficiais; (2) excelente
acabamento e precisão dimensional
devido ao molde de grafite
dispensando a usinagem das rodas
exceto no furo central; (3) proteção
do fundido da descarbonetação
superficial. Além disto, certas
propriedades do molde de grafite
permitem a obtenção de um fundido
de maior sanidade, ressaltando a
condutividade térmica elevada, o
que proporcionaria o resfriamento
mais rápido do aço refinando sua
estrutura (FNV, 1996).
Rodas forjadas. MWL Brasil Rodas & Eixos Ltda.
Caçapava, São Paulo.
A MWL Brasil Rodas & Eixos Ltda. tem a certificação para a fabricação de rodas
ferroviárias conforme norma AAR – M 1003 da Association of American Railroads.
Segundo a empresa há um rigoroso sistema de inspeção e controle desde a
produção do aço até a entrega das rodas. Destacam-se os controles de análise
química, partículas magnéticas, teste de ultrassom em equipamento automático
por imersão, de acordo com especificações internacionais.
Principais normas ferroviárias (Minicucci, 2012).
A AAR mantém uma empresa subsidiária, a Transportation Technology Center, Inc.
(TTCI), para a realização de testes e avaliação de componentes ferroviários na função
de homologação de fornecedores.
Esquema de traçado de ferrovias para testes de componentes ferroviários (8) .
Forma de homologação de fornecedores de componentes ferroviários de acordo com
a AAR. (6)
Forma de homologação de fornecedores de componentes ferroviários de acordo com
a norma europeia EN. (6)
Caracterização mecânica e estrutural de roda
ferroviária – roda 1.
101 kg
Caracterização mecânica e estrutural de roda
ferroviária – roda 2.
180 kg
Resultados
Identificação
Roda 1
Roda 2 - pista
Roda 2 - interno
%C
0,750
0,673
0,668
%Si
0,455
0,515
0,550
%Mn
0,797
0,730
0,719
%P
0,031
0,031
0,029
%S
0,011
0,010
0,008
%Cr
0,059
0,053
0,052
%Mo
0,005
0,016
0,016
%Al
0,096
0,024
0,021
%N
0,009
0,006
0,006
Tabela 1 – Resultados de composição química
Observa-se que os aços se enquadram na norma AARM208 classe C conforme também
utilizado pela AmstedMaxion.
Tabela 2 – Características mecânicas das rodas analisadas.
Identificação
CP1 roda 1
CP2 roda 1
CP1 roda 2
CP2 roda 2
CP1 roda 1
CP2 roda 1
CP3 roda 1
CP4 roda 1
CP1 roda 2
CP2 roda 2
CP3 roda 2
CP4 roda 2
Pista de rolamento
Interna
Pista de rolamento
Interna
R.T. MPa
558
577
1085
1046
R.E. MPa
479
503
695
694
%A
3
3
8
6
%Z
2
2
14
5
I (J)
HB
4
5
5
5
5
5
5
5
277
244
342
339
Observam-se as resistências à tração e ao escoamento e as durezas em valores
muito abaixo daqueles indicados na norma AARM208, praticamente a metade dos
valores mínimos necessários ao enquadramento, no caso da roda 1. A roda 2
apresenta resultados bem melhores, os valores de dureza atendem à norma, o
alongamento em um dos corpos de prova atende as classes B e C, os valores de
resistência mecânica embora não atendam se aproximam dos valores
normalizados.
Apresentam-se na figura 16 os
resultados da análise
microestrutural da roda 1.
Observaram-se os mesmos
resultados nas regiões da pista de
rolamento, interna e cubo. A roda
tem a estrutura perlítica, apresenta
inclusões de óxidos e também
microrrechupes. Conclui-se que se
trata de um componente típico de
fabricado em aço fundido e
posteriormente tratado
termicamente por normalização.
Observa-se a estrutura
perlítica refinada com
partículas de ferrita.
Ressalta-se
destacamento de
material da pista de
rolamento e trincas
nucleadas e propagadas
para o sentido interior
da peça.
Figura 2 – Estrutura metalográfica de região próxima à pista de rolamento da
.
roda 2
Os valores de microdureza são
típicos de dureza da perlita, no
entanto, observam-se valores
mais elevados próximos à
superfície de rolamento 386
HV; 346 HV enquanto mais ao
centro, 282 HV; 274 HV. Esta
diferença de dureza deve estar
relacionada ao efeito de
resfriamento rápido promovido
por uma têmpera superficial na
pista de rolamento. Da mesma
forma que no caso da roda 1,
levanta-se a hipótese de que a
superfície endurecida tenha
sido removida por desgaste e
usinagem de recuperação da
roda.
Aços “especiais” empregados como componentes
ferroviários
Figura 11 – Aços bainíticos livres de carbonetos em serviço: (a) truque para
carro torpedo de 300 t. na nova liga no Reino Unido; (b) estrada de ferro
suíça utilizando novos trilhos; (c) estrada de ferro nacional francesa
utilizando novos trilhos (BHADESHIA, 2005).
Conclusões
• Os dados levantados permitem concluir que no Brasil não
há empresa capacitada e homologada para produzir rodas
ferroviárias fundidas utilizando o processo com vazamento
em areia.
• Há evidências de que o processo de fundição em areia no
modo convencional produz rodas com qualidade aquém
das fabricadas pelo processo de forjamento e também pelo
processo de vazamento em molde semipermanente, do
tipo molde de grafite. Então, torna-se necessário um
trabalho de desenvolvimento em pesquisa com confecção
de exemplares para serem avaliados e testados.
• As exigências no controle de qualidade de
rodas fundidas e procedimentos para a
homologação de fabricante de rodas fundidas
são elevados nos países como Estados Unidos
e da Europa. O Brasil carece de investimentos
em pesquisa e para procedimentos de
homologação de fornecedor.