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 AssociationofAmerican 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 TransportationTechnology 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 %C %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %Al %N Roda 1 0,750 0,455 0,797 0,031 0,011 0,059 0,005 0,096 0,009 Roda 2 - pista 0,673 0,515 0,730 0,031 0,010 0,053 0,016 0,024 0,006 Roda 2 - interno 0,668 0,550 0,719 0,029 0,008 0,052 0,016 0,021 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 R.T. MPa R.E. MPa % A % Z I (J) HB CP1 roda 1 558 479 3 2 CP2 roda 1 577 503 3 2 CP1 roda 2 1085 695 8 14 CP2 roda 2 1046 694 6 5 CP1 roda 1 4 CP2 roda 1 5 CP3 roda 1 5 CP4 roda 1 5 CP1 roda 2 5 CP2 roda 2 5 CP3 roda 2 5 CP4 roda 2 5 Pista de rolamento 277 Interna 244 Pista de rolamento 342 Interna 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.