Título

SIMULAÇÃO DE SOLDAGEM DE TRILHOS FERROVIÁRIOS: EFEITO DAS PROPRIEDADES DO MATERIAL NAS TENSÕES RESIDUAIS TÉRMICAS

RAILWAY RAIL WELDING SIMULATION: EFFECT OF MATERIAL PROPERTIES ON THERMAL RESIDUAL STRESSES

Autoria

Pereira, Henrique Boschetti

DOI

10.5151/2594-5327-34476

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Resumo

SIMULAÇÕES DE SOLDAGEM DE TOPO POR CENTELHAMENTO PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS FORAM REALIZADOS COM DOIS DIFERENTES PARÂMETROS FÍSICOS E MECÂNICOS DE MATERIAL DE TRILHOS FERROVIÁRIOS. O OBJETIVO PRINCIPAL ERA ESTUDAR O EFEITO DE DIFERENTES PARÂMETROS NAS TENSÕES RESIDUAIS, FIXANDO AS CONDIÇÕES DE CONTORNO. OS RESULTADOS MOSTRARAM QUE, MESMO QUE ESTUDADO O MESMO MATERIAL (AÇO DE TRILHO), OS VALORES DAS TENSÕES RESIDUAIS SE ALTERAM SIGNIFICANTEMENTE COM A MUDANÇA DOS PARÂMETROS DE SIMULAÇÃO. ALÉM DISSO, UM TRILHO FOI SOLDADO PARA VERIFICAR A DISTRIBUIÇÃO MICROESTRUTURAL AO LONGO DA SOLDAGEM. FORAM CARACTERIZADAS AS REGIÕES DO CENTRO DA ALMA E DA EXTREMIDADE DO PATIM E FOI CONSTATADO QUE NÃO HOUVE FORMAÇÃO DE MICROCONSTITUINTES ACICULARES AO LONGO DA SOLDA. NA REGIÃO DA ALMA FOI OBSERVADA FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE NO CENTRO, CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE FORMADA PERTO DA PARTE QUE ATINGIU TEMPERATURA DO AC3 DURANTE A SOLDAGEM E GRANDE QUANTIDADE DE ESFEROIDIZAÇÃO NA REGIÃO EXTREMA DA ZAC. NA REGIÃO DA EXTREMIDADE DO PATIM FOI OBSERVADA MICROESTRUTURA COMPLETAMENTE PERLÍTICA NO CENTRO E NA REGIÃO QUE CHEGOU EM TEMPERATURAS PRÓXIMAS AO DO AC3. FINALMENTE, APRESENTOU MENOR QUANTIDADE DE CONSTITUINTES ESFEROIDIZADOS NA REGIÃO EXTREMA DA ZAC, PROVAVELMENTE DEVIDO À MAIOR TAXA DE RESFRIAMENTO NESSA ÁREA.

 

FINITE ELEMENT METHOD SIMULATIONS OF FLASH-BUTT WELDING WERE PERFORMED WITH TWO DIFFERENT PHYSICAL AND MECHANICAL RAIL MATERIAL PARAMETERS. THE MAIN OBJECTIVE WAS TO STUDY THE EFFECT OF DIFFERENT PARAMETERS ON RESIDUAL STRESSES WITH FIXED BOUNDARY CONDITIONS. THE RESULTS SHOWED THAT, EVEN WHEN STUDYING THE SAME MATERIAL (RAIL STEEL), THE RESIDUAL STRESS VALUES SHARPLY CHANGED WHEN THE SIMULATION PARAMETERS CHANGE. IN ADDITION, A RAIL WAS WELDED TO VERIFY THE MICROSTRUCTURAL DISTRIBUTION ALONG THE WELD. THE WEB CENTER REGIONS AND THE FOOT EDGE WERE CHARACTERIZED AND IT WAS OBSERVED NO EVIDENCE OF ACICULAR MICROCONSTITUENTS ALONG THE WELD. IN THE WEB CENTER REGION, PROEUCTETOID FERRITE WAS OBSERVED IN THE CENTER AREA, PROEUCTETOID CEMENTITE IN THE PART IN WHICH REACHED TEMPERATURE NEAR AC3 AREA AND A LARGE AMOUNT OF SPHEROIDIZATION IN THE MAXIMUM SPHEROIDIZATION AREA. IN THE FOOT EDGE REGION, A COMPLETELY PEARLITIC MICROSTRUCTURE WAS OBSERVED IN THE CENTER AND CLOSE TO THE AC3 AREAS AND A SMALLER NUMBER OF SPHEROIDIZED REGIONS IN THE MAXIMUM SPHEROIDIZATION AREA, PROBABLY DUE TO THE HIGHER COOLING RATE IN THIS REGION.

Palavras-chave

Trilho; soldagem; simulação; FEM; tensões residuais.

Rail; welding; simulation; FEM; residual stresses.