N o v a Tec n o l o g ia

Transcrição

1 N o v a Tec n o l o g ia O processo HPW ( High Performance Weld) é um novo método de solda Thermit para trilhos. A vantagem esta na introdução seletiva de elementos de liga no boleto. 1

2 A maior parte do programa de desenvolvimento e teste tem sido realizado na Europa com trilhos UIC 60. Testes adicionais estão sendo realizados na Orgo Thermit Inc. utilizando o perfil TR 68. 2

3 Caracterização das propriedades da solda HPW incluem: Distribuição das adições secundarias (ligamento do boleto) das soldas resultantes. Micro-estrutura resultante. Distribuição da dureza. Ensaios mecânicos para quantificar as melhorias em ductilidade e resistência a fratura. Ensaios dinâmicos. 3

4 Soldagem aluminothérmica de trilhos: O método mais comum de soldagem para o campo. Baixo custo, simples e de fácil transporte. Adaptável para uma gama de aplicações de solda - Substituição de defeitos. - Troca de trilhos. Podem ser usados cadinhos descartáveis ou de longa vida. 4

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7 Requisitos para soldas aluminothérmicas de elevada carga por eixo: Soldagem de trilhos de alta resistência (>360BHN). - Porções de maior dureza ( BHN) utilizadas para atingirem características de dureza desejada apresentam reduzida ductilidade do metal da solda e maior susceptibilidade a falha estrutural por fadiga ao ser comparado com porções de menor dureza (por exemplo BHN). 7

8 Consequentemente, a resistência de uma solda de elevada dureza (340 a 360BHN) é comparável ao do trilho, porém a sua ductilidade e resistência a fratura são nitidamente menores. 8

9 Objetivos. Desenvolvimento de uma solda Thermit que proporciona uma combinação de: Superior comportamento estrutural. Aumento da resistência a fadiga e superior resistência ao desgaste através da: Utilização de uma porção com uma dureza menor na região do patim (0.40/ 0.55% C). Desenvolver um mecanismo para a introdução localizada de elementos de liga específicos no boleto. 9

10 Alvo: Melhoria significativa da resistência a fadiga das soldas Thermit. 10

11 Fatores Limitantes: Características das formas devem ser compatíveis com as ferramentas sendo atualmente utilizadas pelas ferrovias. O sistema de fundição deve ser baseado no processo SkV. Não deverão existir nenhuma etapa adicional para a execução da solda. Melhor utilização das características das matérias primas disponíveis. 11

12 Considerações do Processo de Soldagem HPW

13 O metal liquido é introduzido no conjunto de formas impossibilitado de entrar em contato com recipiente metálico contendo os materiais de liga durante a fase de preenchimento. 13 Processo HPW

14 Quando o aço Thermit chega a região do boleto, o recipiente metálico derrete e libera os elementos de liga. 14 Processo HPW

15 Os elementos de liga especificamente selecionados iniciam o processo de endurecimento da região do boleto através de um processo de aumento da dureza através da precipitação. 15 Processo HPW

16 O aumento da dureza do região do boleto é completo ao termino do processo de solidificação. 16 Processo HPW

17 A largura da ZTA é similar ao o que é normalmente encontrado com o processo de soldagem aluminothérmica. 17

18 HB HB mm HB HB HB Distribuição de dureza ao longo da seção vertical de um trilho HH. 18 Processo HPW

19 HB HB mm HB HB HB Distribuição da dureza na seção vertical em trilhos HH. Amarelo/azul = Solda HPW Azul = Solda standard SkV 19 Comparação entre uma solda HPW e uma solda SkV Standard

20 Propriedades Mecânicas Carga de fratura e deflexão para testes de ruptura atendem as exigências da AREMA, porem não pondo em evidencia as vantagens oferecidas pelo Processo HPW. A maior das vantagens encontradas são: resistência a fratura e ductilidade, que aumenta na direção do boleto para o patim. 20

21 Valores de Resistência a Fratura medidas em soldas HPW Tipo Trilho/ Dureza BHN 900A/275 Cr-Mn/335 HH/350 K1c: Boleto Alma Patim

22 Comparação de valores de resistência a fratura no boleto e no patim de uma solda Thermit SkV e uma solda HPW. Valores para soldas HPW são correspondente ao aço do trilho Testes realizados na Austrália Monash University. Component Rail THERMIT Process Grade Standard HPW 900 A HT Fracture Toughness MPa m in the base 22 Processo HPW

23 Ao utilizar porções de elevada dureza ( 350 BHN), pode-se esperar valores para resistência a fratura em torno de 30 MPav m ao longo de toda extensão da região da solda. 23

24 O aumento da resistência a fratura na região do patim e da alma aumentam a resistência provocadas por imperfeições na região da solda (de origem metalúrgico, térmico ou externo). 24

25 Estudos realizado por Krupp revelaram que uma redução da resistência a fratura de 50 a 30 Mpa vm resultam na diminuição da tamanho critico de fratura da partícula de aproximadamente 0,2 para 0,08 para uma tensão de trilho de 400N/mm² 25

26 O aumento da resistência a fratura na região do patim e alma proporcionado pelo processo de solda HPW resulta numa maior proteção contra o surgimento de fraturas. 26

27 Testes sendo realizados para avaliação de desempenho em serviço sob diversas condições de carga por eixo: Via de alta velocidade Deutsche Bahn AG, profile UIC 60, rail grade 900 A (260) Austrian Federal Railways, profile UIC 60, rail grade 900 A (260) e trilho HH (350 HT) Teste em linha Heavy Haul e Norwegian Ofot-Railway, profile S 54, com ligamento especial head-hardened (370 LHT) 27 Processo HPW

28 Teste na Norwegian Ofot-Banen (OBS: 25 toneladas por eixo; 22.0 MGT por ano) Local: Curva com 300 m de raio, 13 % de elevação Data da Instalação: Agosto 2000 Ultra-som: Medidas de dureza: nenhuma rejeição No local após instalação das soldas com equipamento Equitip. Geometria da superfície de contato: Inicial: Um dia após instalação Final: 24 meses após instalação, 45 MGT (OBS: sem esmerilhamento) 28 Processo HPW

29 Hardhet (HB) Welds: HPW 1 HPW 2 HPW 3 HPW 7 HPW Posisjon (cm) Distribuição longitudinal da dureza ao longo da superfície de contato. (medida feita após instalação) 29 HPW na Ofot-Banen

30 Após 10 meses ( ± 18 MGT) os centros das soldas aumentarem sua dureza de 400 a 430 BHN. 30

31 Fim