SLIDING WEAR OF MICROALLOYED WHEEL STEEL AND HIGH-STRENGTH RAIL STEEL UNDER VERY HIGH NORMAL LOAD
AT ROOM TEMPERATURE AND UNDER MILD NORMAL LOAD AT ROOM AND ELEVATED TEMPERATURES
Nome: LEONARDO MEDEIROS XAVIER
Data de publicação: 26/08/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| CHERLIO SCANDIAN | Presidente |
| CHRISTINE BOHER | Coorientador |
| NATHAN FANTECELLE STREY | Examinador Interno |
| ROBERTO MARTINS DE SOUZA | Examinador Externo |
Resumo: O deslizamento do friso da roda contra o canto da bitola do trilho é fundamental no transporte ferroviário, especialmente em curvas acentuadas, onde esse deslizamento evita o descarrilhamento do veículo. No entanto, isto está associado a um desgaste severo devido às tensões e temperaturas elevadas desenvolvidas no contato. Compreender o comportamento de desgaste desse tribossistema é fundamental para reduzir os elevados custos com manutenção das rodas e dos trilhos. A fim de fornecer uma maior compreensão sobre os mecanismos de desgaste dos aços para rodas e trilhos em aplicações de alta carga e alta temperatura, este trabalho investigou, através de dois estudos, a evolução de camadas tribologicamente transformadas (TTLs) logo abaixo das trilhas de desgaste originadas do deslizamento de aço de roda microligada contra aço de trilho de alta resistência; bem como a influência da temperatura nos mecanismos de atrito e desgaste. O primeiro estudo concentrou-se na formação e evolução das TTLs sob o contato. Testes de desgaste por deslizamento anel-disco foram realizados no ar, em temperatura ambiente e sob uma carga normal elevada (8 kN), com discos de aço de roda AAR Classe D deslizando contra anéis de aço de trilho de alta resistência, em distâncias de deslizamento crescentes e sob duas velocidades de deslizamento. Os testes de alta carga produziram TTLs com espessuras comparáveis àquelas observadas em flanges de rodas coletadas após serviço, com TTLs de mais de 100 m de espessura média já sendo formadas com apenas 6 m de deslizamento. Um considerável aumento de dureza foi observado na subsuperfície nos discos e anéis em diferentes distâncias deslizadas, com o fenômeno de seizure (travamento) ocorrendo em 132 m, marcado por um aumento repentino na temperatura e no atrito. O segundo estudo explorou o papel da temperatura (e fenômenos associados a ela, como oxidação e mudanças de fase) no atrito e desgaste dos aços estudados por meio de testes de desgaste por deslizamento pino-disco no ar, sob uma carga normal de 24,6 N e em três temperaturas:
20 °C, 400 °C e 700 °C. Os resultados indicam que o coeficiente de atrito (COF) e as taxas de desgaste variam significativamente com a temperatura. A 400 °C, foram observados os COFs mais baixos, bem como a taxa de desgaste mais baixa para os pinos (trilho), atribuídos à formação de uma camada de óxido que atenua a adesão entre asperezas. A 700 °C, o amolecimento térmico de uma camada imediatamente abaixo da superfície levou a um aumento significativo nas taxas de desgaste dos discos (roda), sugerindo uma transição no regime de desgaste entre 400 °C e 700 °C.
Palavras-chave: desgaste por deslizamento; contato roda-trilho; aço de roda microligada; aço de trilho de alta resistência; alta carga normal; alta temperatura
