Title

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM PARAFUSO TIREFOND VISANDO A MELHORIA DO SEU DESEMPENHO NAS FERROVIAS

COMPUTATIONAL SIMULATION OF A SCREW SPIKE FOR RAILWAYS PERFORMANCE IMPROVEMENT

Authorship

Faria, Geraldo Lúcio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Cândido, Luiz Cláudio; Silott, Thayene Oliveira

DOI

10.5151/1516-392X-26229

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Abstract

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

 

The Tirefond screw is an important structural component of railroads. It is a fixation component responsible by the support of the plat fixation, which guarantees the stability of rails. This component is commonly produced in Brazil by hot conformation procedures of low carbon steels. However, with the increasing of transported load per train wheel in last years, this component have been often failing in service. Aiming to understand the effects of screw fillets on mechanical behavior of Tirefond screw, this work present a study about the stress concentration susceptibility of this component. Chemical analysis were done in a optical emission spectrometry equipment; microstructural analysis were performed in optical microscope; tension and hardness tests were realized. Applying computational models, it was possible to determine the tension distribution along the actual geometry of the studied screw and to understand the main causes of recurrent failures. Using mathematical models of Fracture Mechanics in association with computational simulations, it were proposed some changes in the Tirefond Screw original project, that promise to improve the screw performance in service.

Keywords

Parafuso Tirefond, Distribuição de tensões, Simulação computacional

Tirefond screws, Tension distribution, Computational simulation