A importância das rodas na segurança dos veículos metroviários
Devido à sua elevada eficiência e elevada capacidade, o transporte ferroviário tem se consolidado como uma das alternativas mais importantes para a redução do congestionamento do tráfego, principalmente nas áreas urbanas. Embora não tenha havido quaisquer acidentes de segurança graves ou graves, o desenvolvimento da indústria e o progresso tecnológico aumentaram realmente a importância da operação segura dos comboios. A roda é uma das partes importantes do veículo do metrô. As características das linhas de metrô são mais complexas do que as dos trens de alta velocidade, e frenagens e acelerações frequentes podem facilmente danificar as rodas. Os tipos comuns de danos nas rodas incluem desgaste do aro, arranhões na banda de rodagem, desgaste da banda de rodagem, descamação da banda de rodagem e queda dos aros. Além disso, o movimento relativo entre a roda e o trilho durante o reparo da roda pode causar desgaste na banda de rodagem do pneu. É muito importante estudar o desempenho do atrito deslizante da roda para garantir a segurança do trem.
Tecnologia de revestimento a laser
A tecnologia de revestimento a laser deposita uma camada superficial de ligas metálicas em um substrato, que tem muitas aplicações potenciais no reparo de peças de alto valor agregado e possui forte resistência ao desgaste e rachaduras por fadiga por contato de rolamento.
A tecnologia de revestimento a laser fortalece o material e faz com que a superfície do substrato obtenha qualidade superior. A maioria dos pesquisadores acredita que a tecnologia de revestimento a laser pode usar vários pós de liga para produzir revestimentos de liga com resistência ao desgaste, redução de atrito, resistência à corrosão, resistência à fadiga e resistência à oxidação.
Escolher o pó de liga certo é muito importante para a tecnologia de revestimento a laser. Pós à base de ferro e níquel são frequentemente usados em estruturas de esteiras e rodas. No entanto, os dois pós diferem em composição, função e características.
Análise do atrito de deslizamento a seco e das propriedades de desgaste de ligas de Ni e Fe no reparo de rodas de metrô
Entende-se que os pesquisadores compararam o desempenho de revestimentos de liga à base de Ni e à base de Fe no reparo de rodas de metrô. O material ER9 das rodas ferroviárias é revestido com ligas à base de Ni e Fe por tecnologia de fusão a laser. O revestimento resultante possui microestrutura densa, sem defeitos, rachaduras ou poros.
Os pesquisadores usaram espectroscopia de dispersão de energia (EDS), microscopia eletrônica de varredura (MEV), topografia óptica 3D e difratômetro de raios X (XRD) para estudar a morfologia da microestrutura, elementos de interface e tipos de fase do revestimento.
As propriedades mecânicas do revestimento foram testadas usando o testador eletroquímico alternativo de desgaste e fricção MFT-EC4000 e o testador de microdureza Vickers. Foram selecionados revestimentos à base de Ni com fases (Ni, Fe), Cr23C6 e Cr7C3 e revestimentos à base de Fe com fases de solução sólida -Fe, (Fe-Cr-Ni) e (Fe, Ni).
Em ligas à base de Ni, a deposição de cromo melhora a ligação interatômica e contribui para o fortalecimento da solução sólida. Além disso, a presença da fase dura de carboneto e da solução sólida na estrutura do revestimento aumenta a resistência à compressão e à tração do material.
Em ligas à base de Ni, a deposição de cromo melhora a ligação interatômica e contribui para o fortalecimento da solução sólida. Além disso, a presença da fase dura de carboneto e da solução sólida na estrutura do revestimento aumenta a resistência à compressão e à tração do material.
Quando o desgaste adesivo foi o principal mecanismo de desgaste, o revestimento à base de Ni sofreu oxidação mais severa no final dos testes de desgaste e fricção.
A dureza do revestimento à base de Fe é 715 HV00,7, que é 286 vezes maior que a do material de base. A dureza máxima do revestimento à base de Ni é 268,4HV0.7. Além disso, o coeficiente de atrito do revestimento à base de Ni é inferior ao do revestimento à base de Fe. Em termos de desgaste e fricção, a durabilidade do revestimento à base de Ni é cerca de quatro vezes maior que a do revestimento à base de Fe.
Devido à presença da fase de solução sólida, os revestimentos à base de Fe apresentam fortalecimento da solução sólida. A têmpera local ocorre devido ao pré-aquecimento do revestimento fundido, o que aumenta a dureza e a resistência ao desgaste do tecido.
A função do revestimento à base de Ni em altas temperaturas atende às expectativas, e sua dureza e qualidade de atrito também são baixas. No entanto, os benefícios económicos das ligas à base de Ni são fracos.
Este estudo mostra que a tecnologia de revestimento a laser pode melhorar a dureza e a resistência ao desgaste das rodas. Além disso, estudos mostraram que quando o revestimento da liga é igual ao material subjacente, o pó da liga pode trazer melhorias de desempenho mais significativas.
Devido à ótima relação de desgaste entre a esteira e a roda e à alta resistência ao desgaste e dureza do revestimento, os revestimentos à base de Fe não são adequados para revestimento de rodas.
Referência:
Xiao, Q., Zhang, B., & Yang, W. (2022) Propriedades tribológicas deslizantes de revestimentos de liga de revestimento a laser em rodas de metrô. https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm