Soldagem e esmerilhamento de trilhos: o fluxo de trabalho completo

Cada junta soldada de trilho passa por um acabamento duplo: uma vez com fogo e outra com abrasivo. A soldagem em si — por resistência ou termita — leva apenas alguns minutos. Mas a junta só entra em serviço depois de ser retificada até atingir o perfil correto, verificada quanto aos limites de retidão e rugosidade e integrada perfeitamente ao trilho original. A retificação do trilho após a soldagem é a etapa que determina se uma junta resistirá por 20 anos ou será reprovada na inspeção logo no primeiro dia. Este guia descreve todo o fluxo de trabalho executado em campo: as marcas deixadas por cada método de soldagem, a sequência de retificação, os índices de aceitação, a seleção do rebolo e os dados de campo que diferenciam uma campanha eficiente de uma dispendiosa.

Por que esmerilhar após a soldagem não é opcional

Uma solda finalizada é propositalmente mais espessa. Tanto a soldagem por resistência quanto a soldagem aluminotérmica deixam uma coroa saliente — nas juntas aluminotérmicas, o tubo de alimentação cortado pode deixar vários milímetros de metal em excesso na primeira passada. O trilho circundante também não está perfeitamente alinhado: o desalinhamento vertical e lateral entre as extremidades do trilho, além da distorção causada pelo calor da soldagem, fazem com que a área da junta se desvie do perfil projetado.

Envie essa junta para o subsolo do trânsito e cada passagem de roda se tornará um evento de impacto:

• A coroa do pneu golpeia a banda de rodagem, acelerando os danos em ambos os lados da interface.
• A geometria vertical incompatível transforma-se numa depressão na junta - uma das fontes mais comuns de sobrecarga dinâmica em trilhos soldados continuamente.
• A mudança abrupta de perfil concentra a tensão de contato em uma faixa estreita, iniciando a fadiga por contato rolante e deformações exatamente onde a inspeção posterior as detectará.
• Marcas de retificação muito ásperas ou uma transição muito curta transmitem vibração aos veículos e ao lastro.

Em outras palavras: a solda determina a qualidade metalúrgica da junta, mas o esmerilhamento após a soldagem determina sua vida útil geométrica. Ignorar essa etapa, fazê-la às pressas ou usar consumíveis inadequados significa desperdiçar o custo da solda.

Métodos de soldagem de trilhos - e o que cada um deixa para trás

Os três processos de soldagem utilizados em ferrovias de linha principal deixam marcas diferentes para a equipe de esmerilhamento:

• Soldagem por resistência elétrica (fábrica fixa). As extremidades dos trilhos são unidas e fundidas por resistência elétrica, sendo posteriormente forjadas. O metal alargado é aparado a quente, resultando em uma curvatura relativamente pequena e regular e uma pequena zona afetada pelo calor. Este é o processo padrão para trilhos longos soldados em fábrica.
• Soldagem móvel por resistência a arco. A mesma metalurgia utilizada na linha férrea é empregada para soldas de fechamento e renovações dentro de uma janela de interdição. O acabamento em campo resulta em uma variação ligeiramente maior do que na fábrica.
• Soldagem termita (aluminotérmica). O aço fundido da reação termita preenche um molde ao redor das extremidades do trilho. Após a remoção do molde, a máquina de corte remove o tubo de alimentação, mas o colarinho da solda permanece saliente em relação à superfície do trilho na cabeça, na alma e na base. As juntas termitadas são comuns em aparelhos de mudança de via, fechamentos de linhas férreas e reparos emergenciais, e geralmente exigem mais esmerilhamento.

Independentemente do processo, o objetivo da retificação é idêntico: remover todo o excesso de metal sem cortar em excesso o trilho original e restaurar a superfície de rolamento e o canto da bitola ao perfil projetado do trilho adjacente.

Fluxo de trabalho completo: da solda à junta finalizada

A retificação de trilhos após a soldagem segue uma sequência rigorosa de seis etapas. A interrupção dessas etapas é a origem do retrabalho.

Passo 1 - Resfrie e inspecione antes de lixar. A junta deve esfriar até a temperatura ambiente e passar por testes não destrutivos (normalmente inspeção ultrassônica do metal de solda e da zona afetada pelo calor) antes do acabamento. A lixagem não pode mascarar um defeito: uma superfície bonita sobre uma falha interna é o tipo de falha mais caro. A inspeção visual para detectar trincas, porosidade e mordeduras vem primeiro.

Etapa 2 - Medição de referência. Usando uma régua de 1 metro e calibradores de folga (ou uma régua eletrônica), meça a junta quanto ao erro de superfície vertical na faixa de rolamento, além do desalinhamento lateral. Registre o perfil do trilho adjacente como alvo de retificação - a solda deve ser nivelada com as soldas vizinhas, e não com base em um desenho nominal.

Etapa 3 - Desbaste (remoção da coroa). Um disco grosso em uma esmerilhadeira de corrimão remove a maior parte do excesso de metal rapidamente, deixando a cabeça do corrimão próxima ao nível final, mas não exatamente nele. Mantenha a máquina em movimento e a pressão moderada; o objetivo é a remoção rápida do material sem danos por calor.

Etapa 4 - Retificação do perfil. Alterne para a sequência de acabamento e restaure o perfil completo da cabeça do trilho ao longo da solda: faixa de rolamento, canto da bitola e lado de campo. Em trilhos temperados ou de alta qualidade, é aqui que a escolha da roda se torna mais importante - veja abaixo.

Etapa 5 - Suavização longitudinal. Suavize a solda no trilho original com uma rampa longitudinal suave. A superfície acabada não deve apresentar degrau na borda da solda; a transição se estende além da zona de solda visível, de modo que uma roda passe sobre a junta sem percebê-la.

Etapa 6 - Inspeção final e aceitação. Meça novamente o alinhamento, verifique a rugosidade da superfície, inspecione quanto a marcas de queimadura e marcas de esmerilhamento e, em seguida, libere a junta para tráfego ou para o registro de aceitação.

Números de aceitação: O que uma solda de aterramento realmente deve atender

A aceitação em campo de soldas em superfície é numérica, não visual. Na prática ferroviária chinesa, os principais critérios aplicados às superfícies dos trilhos em superfície – incluindo as soldas – são:

Dois pontos merecem destaque. Primeiro, rugosidade : a norma TB 10413-2018 e as práticas de aceitação relacionadas estabelecem Ra ≤ 10 µm para superfícies de trilhos retificados; nos testes de campo da RailwayCare, a superfície acabada apresentou Ra entre 7,13 e 7,25 µm – uma margem confortável. Segundo, ausência de azulamento : uma faixa azulada indica que o processo de retificação superaqueceu a superfície e alterou a microestrutura – trata-se de um item de rejeição, não de um problema estético. Quando a qualidade do perfil é formalmente avaliada (o índice de qualidade de retificação GQI, utilizado em algumas redes), um único perfil medido recebe a classificação "bom" com GQI ≥ 85 , e a zona de solda faz parte da seção medida.

Comprimento de retificação: a zona de transição onde a maioria das juntas falha

A variável mais subestimada no acabamento de soldas é o quanto a retificação se estende além da própria solda. Uma solda tecnicamente plana com uma transição curta e íngreme ainda será percebida como um defeito geométrico sob a rebolo. Quando máquinas grandes e pequenas compartilham um local de trabalho, a melhor prática é medir o perfil de 5 a 10 metros de cada lado do ponto de transição antes de planejar a transição, para que as duas operações convirjam para o mesmo objetivo, em vez de produzir um degrau entre elas.

Já abordamos essa variável detalhadamente em um artigo específico: Por que o comprimento de retificação é o parâmetro crítico invisível no acabamento de cordões de solda em trilhos — uma leitura recomendada em conjunto com este guia de fluxo de trabalho.

Como escolher o disco de desbaste certo para o acabamento de soldas

O acabamento de soldas é realizado em esmerilhadeiras de corrimão ( Geismar, Robel e equivalentes ), e o disco determina a velocidade, a qualidade da superfície e os danos causados pelo calor, tudo ao mesmo tempo. As especificações típicas para esse tipo de trabalho são: discos de 150 mm nos formatos 150×70×M20 , 150×65×M20 e 150×75×32 , abrasivo de zircônia-alumínio com granulometria em torno de F20, velocidade nominal de 50 m/s e rotação de 6.000 a 7.500 rpm.

O abrasivo importa mais do que a marca. Em pesquisas de retificação realizadas para um projeto ferroviário de transporte pesado, a zircônia-alumina apresentou os seguintes resultados:

• Uma taxa de retificação de 41,0 , contra 22,4 para alumina fundida marrom calcinada e 11,9 para alumina fundida branca - o que significa aproximadamente 3,5 vezes mais metal removido por unidade de desgaste da roda em comparação com a alumina branca.
• Resistência à compressão de 308 MPa , contra 124 MPa (marrom) e 103,2 MPa (branco) - o grão continua a cortar em vez de se quebrar sob carga.

Para a equipe, isso se traduz diretamente em menos trocas de rebolos durante o período de operação e em um rebolo que mantém uma face de corte afiada e fria até a última solda do turno. Os rebolos manuais Molaton combinam alumina de zircônia com uma ligação reforçada com fibra de vidro precisamente para essa função; o comportamento de autoafiação do grão expõe arestas de corte novas continuamente, o que mantém a temperatura de retificação baixa (veja os dados térmicos abaixo).

Opções de máquinas: máquinas manuais e esmerilhadeiras dedicadas à solda.

Para juntas isoladas, a esmerilhadeira de corrimão continua sendo a ferramenta principal. Onde o acabamento de solda é feito em grande volume — linhas de construção novas, renovação sistemática de trilhos — máquinas de esmerilhamento de solda dedicadas entram em ação. Um exemplo representativo da prática chinesa é a máquina de esmerilhamento de solda para trilhos VM8000 12E (Autech):

• 12 fusos, 12 kW cada, 4.000-6.500 rpm
• Cobertura angular de -72° a +20°, abrangendo todo o perfil da cabeça do trilho.
• Eficiência de trabalho em torno de 300 m/h
• Remoção de metal de 0,2 a 0,3 mm por passada.
• Extração de poeira de 5.000 m³/h
• Um conjunto de 12 rodas completa aproximadamente 1.000 metros de soldas.

A lógica econômica é simples: o acabamento mecânico multiplica a produção por turno e melhora a consistência em milhares de juntas, enquanto as máquinas manuais continuam indispensáveis para desvios, reparos e acessos de difícil acesso. A restauração de perfis em escala de corredor, por outro lado, é domínio dos trens de retificação de trilhos — um fluxo de trabalho diferente, abordado em nosso guia de retificação de perfis de trilhos.

Defeitos comuns em esmerilhamento de solda e como evitá-los

A maioria das rejeições na retificação de soldas ocorre devido a quatro modos de falha:

1. Faixas de queimadura azul. Muita pressão ou tempo de exposição em um único ponto superaquece a superfície do trilho. Imagens térmicas da interface de retificação nos testes da RailwayCare mostraram por que a escolha da rebolo é importante: a 3.600 rpm, um rebolo de comparação importado produziu temperaturas na superfície da peça de trabalho de até 143 °C, enquanto o rebolo de teste atingiu 124 °C – o grão de zircônia autoafiável corta a uma temperatura mais baixa. Mantenha a máquina em movimento, use rebolos afiados e deixe o rebolo fazer o trabalho.
2. Rugosidade excessiva/marcas de retificação. Trabalho com grão grosso não finalizado ou rebolo desgastado (vitrificado) que raspa em vez de cortar. Finalize com a sequência correta e verifique o Ra antes da aceitação - o limite ≤ 10 µm é atingível com margem ( 7,13-7,25 µm em testes).
3. Corte excessivo do trilho original. Remover mais de 0,5 mm de metal original ao redor da solda enfraquece a seção e resulta em reprovação. Meça o perfil desejado primeiro e remova o material até atingir o perfil, não "até ficar plano".
4. Bordas afiadas no canto de medição. Retificar a banda de contato sem preparar o canto de medição deixa uma rebarba que transfere a fadiga de contato para o canto. Acabamento de perfil completo, não apenas aplainamento da superfície superior.

O que os consumíveis eficientes proporcionam: Dados de campo

A diferença entre as qualidades das rodas se reflete nos números de produção, não em folhetos. Isso é comprovado por testes de campo e comparações lado a lado realizados pela RailwayCare:

• Número de passagens para eliminar um defeito: rodas compostas super-resistentes removeram danos superficiais típicos em 2 a 3 passagens, enquanto rodas convencionais precisavam de 4 a 6 - metade do tempo de uso para a mesma superfície acabada.
• Desgaste das rodas por turno: em uma comparação entre locomotivas GMC-96X em uma ferrovia chinesa, as rodas Molaton apresentaram um desgaste de 20 a 30 mm por roda durante o teste, enquanto as rodas importadas de comparação apresentaram um desgaste de 43,5 a 59 mm – aproximadamente o dobro da durabilidade. Uma comparação com metade de um vagão (48 rodas Molaton contra 48 rodas importadas, no mesmo trem) confirmou uma durabilidade 1,5 vezes maior, com qualidade de moagem equivalente e menos fumaça.
• Eficiência por mm de desgaste: na linha de alta velocidade Hefei-Wuhan, a roda composta super-resistente apresentou 4,28 passagens-km por mm de desgaste, contra 3,27 da roda anterior, e uma média de 214,22 passagens-km por roda durante o teste.
• Desempenho em período noturno: em uma janela de 2 horas durante a noite na linha Hengyang-Liuzhou, um trem GMC-96X completou 18,72 km de passagem com as rodas de teste - o tipo de desempenho que torna uma janela de manutenção produtiva.
• Meio ambiente: a ligação sem enxofre (terras raras/grafite substituindo minerais que contêm enxofre) reduz o SO₂ na fumaça de retificação em 30-35% - relevante para túneis de metrô e trabalhos em ambientes fechados.

Esses são os números que uma campanha de soldagem deve considerar no orçamento: a vida útil do disco de solda, o número de passes e a produção de solda determinam o custo por junta finalizada muito mais do que o preço unitário do disco.

A abordagem da Molaton e da RailwayCare para a qualidade da soldagem e esmerilhamento.

A RailwayCare (Wuhan Feelow Friction Material / Wuhan Huatie Ruijie Rail Transit Technology) concentra-se em consumíveis para retificação de trilhos desde 2004, quando se tornou a primeira empresa chinesa dedicada a rebolos para retificadoras de trilhos. A empresa participou da elaboração da norma chinesa para rebolos de retificadoras de trilhos, JB/T 11431 (edição atual de 2020), possui certificação de produto CRCC (desde 2011), opera sob as normas ISO 9001 e ISO 45001 e foi aprovada na revisão técnica da Academia Chinesa de Ciências Ferroviárias para acessórios de retificadoras. Seus rebolos – vendidos sob a marca Molaton – são validados em testes de laboratório independentes (Centro Nacional de Supervisão e Inspeção de Qualidade para Abrasivos, 2024) e nos testes de campo citados acima, em uma escala de produção de 500.000 rebolos por ano.

Especificamente para o acabamento de soldas, os discos de usinagem manual da Molaton abrangem os formatos comuns compatíveis com Geismar/Robel, permitindo que uma equipe de soldagem padronize o trabalho com um único fornecedor, desde a remoção da curvatura até o acabamento final do perfil.

Perguntas frequentes

Quanto tempo depois da soldagem pode começar o esmerilhamento?

Após a junta esfriar à temperatura ambiente e passar nos ensaios não destrutivos, o lixamento prévio a esses ensaios pode ocultar um defeito interno sob a superfície acabada.

Um trem de retificação de trilhos pode substituir o acabamento de solda?

Não, elas resolvem problemas diferentes. As máquinas de retificação restauram o perfil do corredor e removem ondulações e danos por fadiga; o acabamento de solda é um trabalho localizado de precisão na própria junta. Programas de manutenção rigorosos utilizam ambas.

Qual a rugosidade que uma solda de aterramento deve apresentar?

Na prática chinesa, o limite de aceitação para a rugosidade superficial (Ra) na prática é de ≤ 10 µm ; testes com rodas de zircônia-alumina alcançaram valores entre 7,13 e 7,25 µm .

Uma única granulometria para toda a solda?

Não. Use uma lixa grossa (em torno de F20) para remover rapidamente a coroa da peça, e depois uma lixa mais fina para dar acabamento e definir o perfil. Tentar fazer tudo com uma única lixa acaba sendo perda de tempo ou danificando o trilho.

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Soldagem e esmerilhamento formam um único fluxo de trabalho com um objetivo de qualidade em comum: uma junta imperceptível ao toque da rebolo. A RailwayCare fornece rebolos Molaton para toda a sequência de processos — rebolos para usinagem manual, para acabamento de soldas, e rebolos para manutenção de vagões ferroviários — com suporte comprovado por dados de testes, relatórios de ensaios de terceiros e assistência técnica em campo.

Solicite especificações, amostras ou dados de teste:

• WhatsApp: +86 15072332788
• E-mail: simon.wang@railwaycare.com

RailwayCare (Wuhan Huatie Ruijie Rail Transit Technology Co., Ltd.) – seu parceiro profissional em retificação de trilhos, com rebolos Molaton comprovados em linhas de alta velocidade, transporte pesado e metrô desde 2004.