Forjamento de Rodas Ferrovirias

O processo de fabricao de rodas ferrovirias forjadas consiste do forjamento a quente, de blocos de ao que so tratados termicamente e usinados para alcanar o nvel correto das propriedades mecnicas para ser utilizados em ferrovias.

1. Fabricao do ao

Fuso de sucatas metlicas em forno eletrico com temperatura de aproximadamente 1700C, aps j com o ao na forma lquida transferido a uma panela com revestimento refratrio para adio de elementos de liga que iro constituir a composio qumica do material. So feitas verificaes da composio qumica do ao por meio de amostras, retiradas durante os processos de fuso e refino do ao, em um espectrmetro de emisso ptica. Se a composio qumica estiver correta, o ao lquido passa pelo processo de desgaseificao a vcuo para reduo de gases como o hidrognio e para reduzir incluses.Em seguida a etapa de desgaseificao, realizada nova anlise qumica e se necessrio uma nova adio de elementos de liga. Tanto no processo de adio de elementos de liga como no processo de desgaseificao, para garantir boa homogeneidade no ao, realizada a injeo de argnio.

Figura 3: Forno eltrico e panela com revestimento refratrio.

Figura 4: Tanque de vcuo com o ao lquido desgaseificado antes do vazamento na lingoteira.

1. Vazamento do lingote

ao vazado em lingoteiras para solidificao e em seguida colocado em fossas refratrias para resfriamento lento por 18 horas.

1. Operao de corte dos lingotes em blocos

Nessa etapa realizado o corte dos lingotes. O corte a quente feito por oxicorte que uma tcnica muito utilizada em corte de materiais metlicos, pois tem alta preciso e um processo rpido, ele consiste em um jato de oxignio que causa oxidao no material localizado e posteriormente ocorre o corte. Os lingotes so cortados em blocos e cada bloco proporcional ao peso da roda acabada.

Figura 5: Lingotes no momento do corte.

1. Aquecimento dos blocos

Nessa etapa, ocorre o primeiro processo do forjamento. Os blocos so aquecidos, em temperatura de 1.250 C em forno rotativo para encharque e aps aquecimento recebem um jateamento de gua de 200 kgf/cm para remover a carepa, que uma espcie de pele formada durante o aquecimento [4].

1. Forjamento

O forjamento realizado em 4 etapas1 e 2 etapas so realizadas na prensa 6000 toneladas, que transforma os blocos aquecidos dando a forma geomtrica da roda.3 etapa, transportados para o laminador, onde acontece a formao do friso e pista da roda.4 etapa, na prensa de defasagem, onde o perfil do disco conformado e o furo bruto pulsionado (Expulso de material). Aps essas etapas, seguem para resfriamento lento e controlado durante 12 horas em fossas refratrias.

Figura 6: (a) Lingote na prensa hidrulica; (b) Lingote moldado em forma de roda saindo da prensa hidrulica.[4].

Figura 7: Laminao do friso e pista da roda [7].

Figura 8: Perfil na prensa de defasagem [7].

Figura 9: Fossa refratria para o resfriamento dos perfis [7].

Aspectos metalrgicos do processo [25]

As peas forjadas so submetidas a tratamentos trmicos posteriores com as seguintes finalidades:1. Remoo das tenses internas introduzidas durante o forjamento e o esfriamento do forjado; 1. Homogeneizao da estrutura da pea forjada; 1. Melhoria de sua usinabilidade e de suas propriedades mecnicas.

1. Tratamento trmico

Aps removidas das fossas, as rodas so aquecidas em forno eltrico com temperatura de 860 C, em seguida so temperadas em gua sob presso em temperatura de 25 a 35 C antes do processo de revenimento(reduzir a dureza e tenses internas) em fornos eltricos com temperatura variando entre 450 e 500 C. nessa etapa que se determina a dureza da roda que somada a composio qumica define, automaticamente, a classe da roda. A prxima etapa a usinagem da roda.

1. Usinagem

As rodas ferrovirias de ao forjado passam pelas seguintes sequncias de usinagem: usinagem do aro interno, do furo central, da pista de rolamento e etc. A usinagem e basicamente neste caso para remover imperfeies superficiais e dar um acabamento.

Figura 10: Operao de usinagem do disco interno de uma roda ferroviria [1;4]

1. Inspeo finalAntes da inspeo final, as rodas so jateadas com granalha, em seguida so realizados o ensaio de dureza e inspeo dimensional da roda, aps isso feito processo de inspeo das rodas por ultrassom e partculas magnticas. E pronto, esta Pronta a roda.

Figura 11: (a) Roda ferroviria forjada entrando no aparelho de ultra-som, (b) Roda ferroviria forjada durante o procedimento de ultra-som [4].