Soldagem atermita de juntas de trilhos: por que a esmerilhagem é metade do trabalho

Uma solda atermita é feita em cerca de 60 segundos de reação química violenta e alguns minutos de solidificação — e mesmo assim, a junta fica apenas parcialmente concluída. O resultado do processo é uma borda saliente, uma zona afetada pelo calor com dureza diferente da do trilho, e uma superfície de contato que nenhuma roda deve tocar até que seja cortada e retificada de volta ao perfil original.

Essa é a relação entre duas tecnologias geralmente discutidas como rivais: a soldagem aluminotérmica de juntas ferroviárias e a retificação de trilhos são complementares. Uma une o aço; a outra torna a junta adequada para suportar o tráfego. Este artigo explica o que a soldagem aluminotérmica realmente faz com o aço, o que ela deixa para a retificação corrigir, como a política chinesa de 2025 para novas linhas ferroviárias altera os locais de uso do processo e por que a demanda por retificação não desaparece com a mudança do método de soldagem.

Fornecemos rebolos utilizados para acabamento de soldas, tanto em máquinas manuais quanto em linhas de esmerilhamento, portanto, este texto se refere ao ponto de vista dos consumíveis da junta.

O que a soldagem termita realmente faz a um trilho

A soldagem termita (aluminotérmica) é um processo de fundição disfarçado de solda. O pó de alumínio reduz o óxido de ferro, e a reação – aproximadamente 3FeO + 2Al → Al₂O₃ + 3Fe , mais cerca de 880 kJ – eleva a temperatura dos produtos acima de 2.500 °C em um minuto. O aço fundido preenche um molde fixado ao redor do vão do trilho e se funde com as extremidades pré-aquecidas do trilho; a escória flutua e fica retida no cadinho.

Os parâmetros do processo que determinam se a junta resistirá ao tráfego são rigorosos e, em geral, consistentes entre fornecedores e normas:

Duas normas são importantes comercialmente. A EN 14730 é a especificação de referência para procedimentos de soldagem aluminotérmica na Europa e em mercados que certificam as práticas europeias; na China, a Q/CR 1-2014 (condições de encomenda de rodas de trem para retificação de trilhos) e as normas de manutenção de vias da operadora regem a junta acabada e a retificação que a produz.

O que uma junta de trilho soldada com termita deixa para trás

Após a remoção do molde e o corte do colarinho, restam cinco características que somente a retificação (e a inspeção) podem resolver:

1. Uma protuberância ou um ponto baixo na solda. Se o colar não for completamente removido, a junta fica saliente; se a solda acabada se acomodar em serviço, ela afunda. Ambos são defeitos geométricos e afetam todas as rodas que passam. Um ponto baixo é o mais prejudicial dos dois, pois produz um impacto dinâmico que aumenta com a velocidade.
2. Uma zona afetada pelo calor com uma microestrutura diferente. O aço da solda é fundido, o trilho base é laminado - e em aços temperados na cabeça, o trilho base pode atingir dureza de 350-400 HB. O gradiente transversal à junta é onde os danos por fadiga tendem a começar.
3. Uma camada superficial de fundição. As primeiras frações de milímetro na superfície de contato podem conter defeitos de fundição, porosidade e inclusões de escória. O processo de retificação remove essa camada, expondo o metal íntegro para inspeção.
4. Rugosidade superficial que nenhuma especificação aceita. Os operadores definem Ra ≤ 10 μm após o retificação (TB 10413-2018 e normas equivalentes); uma solda cortada apresenta rugosidade muito maior do que essa.
5. Uma descontinuidade de perfil. A junta deve ter a mesma geometria de contato que o trilho principal. Se o perfil ao longo da solda for diferente, a faixa de contato se rompe na junta – que é exatamente o que a norma chinesa sobre conexões de aparelhos de mudança de via alerta ao exigir que a seção e o perfil do trilho coincidam ao longo da conexão.

Por isso, a administração ferroviária da China classifica o esmerilhamento, o endireitamento e a soldagem como os três meios aceitos de recondicionamento de trilhos de aparelhos de mudança de via (〔2004〕354号, cláusula 7.1.3). O esmerilhamento não é um trabalho meramente estético em uma junta; é um dos três processos de reparo reconhecidos.

A mudança na política de trilhos para soldagem atermita em 2025

Em 2025, o cenário mudou para novas construções. Após a ruptura de uma solda de perna curva no desvio 228 da estação Gasi Lake, na linha Golmud-Korla, o departamento de elétrica e sinalização da China Railway emitiu um aviso (工电线路电〔2025〕5号) cujo efeito prático agora é um requisito de gestão profissional: em ferrovias recém-construídas e reconstruídas, a soldagem por resistência e a soldagem a gás sob pressão devem ser usadas em vez da soldagem a termita.

Vale a pena ler atentamente os motivos apresentados, pois eles descrevem os modos de falha e não o processo em si:

• O metal de solda termita tem menor resistência do que o trilho original , o que é uma característica herdada do processo de fundição;
• As juntas são propensas a depressões superficiais (pontos baixos), o que aumenta a carga dinâmica;
• As soldas atermígenas exigem testes não destrutivos com muito mais frequência do que as soldas por resistência ou por pressão de gás, o que aumenta a carga de trabalho de inspeção e o custo operacional ao longo da vida útil do ativo.

O mesmo conjunto de diretrizes preserva o limite: soldas de travamento dentro de um desvio e entre as extremidades do desvio e a linha férrea ainda podem usar soldagem aluminotérmica (TB 10082—2017, cláusula 8.0.6), e a soldagem em campo em geral é direcionada para soldagem por resistência sempre que for viável.

A consequência para a engenharia de qualquer pessoa que possua equipamentos de retificação é simples e fácil de passar despercebida: uma mudança no método de soldagem altera a quantidade de retificação, não a necessidade dela. Uma solda por resistência elétrica chega à linha férrea com uma junta forjada, dúctil e aparada, necessitando de um acabamento relativamente leve. Uma solda a termita chega como uma peça fundida que precisa ser cortada a quente e, em seguida, retificada. Em uma rede que muda a soldagem de novas construções para solda por resistência elétrica, enquanto continua usando termita para soldas de travamento, a carga total de retificação muda, mas não diminui — e as juntas que permanecem soldadas com termita são, na verdade, as que possuem a geometria menos tolerante.

Onde a prática de soldagem aluminotérmica em trilhos ainda se destaca

A orientação de 2025 é uma política sobre novas linhas de produção, não um veredicto sobre o processo. A soldagem aluminotérmica mantém vantagens que nenhum outro método de campo consegue igualar:

• Sem necessidade de energia externa e com tamanho reduzido. Os kits são portáteis e autossuficientes, razão pela qual o processo é ideal para locais remotos, túneis e espaços urbanos confinados.
• Velocidade por junta em condições restritas. A prática em metrô e trens leves normalmente completa uma junta em 45 a 90 minutos, o que se encaixa em breves interrupções noturnas.
• Versatilidade. Os kits de termita podem unir diferentes seções de trilhos, trilhos com diferentes profundidades de desgaste e podem ser instalados em juntas isoladas - casos em que as máquinas de solda por resistência são impraticáveis.
• Soldas de travamento e fechamento. Conforme confirmado pelas diretrizes chinesas, a soldagem de fechamento em aparelhos de mudança de via e nas juntas finais de uma linha férrea ainda requer soldagem a termita.

Para aplicações de alta velocidade e transporte pesado, o processo é utilizado com cargas de liga, pré-aquecimento rigorosamente controlado e retificação pós-soldagem obrigatória para tolerâncias geométricas apertadas. Juntas de transporte pesado em cargas por eixo de 25 a 40 toneladas são o caso em que a operação de acabamento assume a maior responsabilidade, pois a solda é onde uma trinca de fadiga tem maior probabilidade de se iniciar.

O que a retificação contribui para uma solda termita

A retificação desempenha três funções em uma junta soldada, e apenas a primeira delas diz respeito à aparência:

1. Geometria. Remova o colar residual e restaure o perfil transversal e a retilineidade longitudinal através da solda. A tolerância de trabalho nesta classe de tarefas é de uma fração de milímetro em uma régua de um metro - nosso próprio guia de fluxo de trabalho utiliza 0,3 mm em 1 m com um calibrador de folga.
2. Condição da superfície. Remova a camada superficial da peça fundida até atingir o metal íntegro, reduza a rugosidade para dentro do limite de aceitação Ra ≤ 10 μm e não deixe nenhuma faixa azul contínua. Queimaduras em uma solda são duplamente dispendiosas: danificam a junta recém-feita e serão registradas na inspeção.
3. Continuidade do contato. Certifique-se de que a fita de contato (leve) percorra toda a junta sem interrupções, com a largura e posição corretas – 25-30 mm em trilhos de alta velocidade e 35-40 mm em trilhos convencionais e de transporte pesado. Um perfil correto com uma fita mal posicionada ainda produz carga de impacto.

A distância que a passada de esmerilhamento deve percorrer ao longo do trilho em cada lado da solda — o comprimento de esmerilhamento — é um parâmetro por si só, e um parâmetro que a maioria dos trabalhos de campo subestima. Já escrevemos separadamente sobre por que o comprimento de esmerilhamento é o parâmetro crítico invisível no acabamento de cordões de solda .

Como o método de soldagem altera o trabalho de esmerilhamento

Se você estiver especificando consumíveis, esta é a tabela que importa - a mesma junta requer um esforço de retificação diferente dependendo de como foi feita:

A consequência em termos de consumo é igualmente prática. Quando a carga de retificação é alta, a roda é solicitada a cortar aço fundido, remover os resíduos da solda e finalizar um gradiente de dureza — tudo isso sem acumular resíduos, vitrificar ou queimar o metal base. Essa é uma tarefa mais exigente do que a retificação de perfis em linha reta, e é por isso que uma roda de uso geral de catálogo raramente sobrevive a um programa completo de juntas. A roda precisa combinar um grão resistente com uma liga que o libere antes de polir a superfície; o modo de falha a ser evitado é descrito em nosso artigo sobre prevenção de queima de trilhos e escolha de rodas .

Escolhendo discos para esmerilhamento de soldas e juntas

O acabamento de solda é feito principalmente à máquina, e os formatos dos rebolos são correspondentemente menores do que os rebolos de retífica:

Pontos de especificação que determinam o desempenho em uma junta:

• Abrasivo e ligante. Alumina de zircônia em ligante resinoso com revestimento de fibra de vidro, grão 16, é o padrão para trabalhos ferroviários: resistência à compressão de 308,0 MPa e índice de abrasividade de 41,0 no programa de testes do projeto Shenhua, contra 124,0 MPa / 22,4 para alumina marrom calcinada e 103,2 MPa / 11,9 para alumina branca.
• Velocidade nominal e balanceamento. Velocidade nominal de 50 m/s , grau de balanceamento G1 ≤30 g ou G3 ≤34 g e furos de montagem com a rosca e o encaixe corretos (furos M10 requerem encaixe efetivo ≥17 mm em rebolos de retificação).
• Tolerância dimensional. Diâmetro externo ±2,0 mm , espessura ±1,5 mm , paralelismo ≤0,4 mm, coaxialidade ≤0,5 mm - suficientemente precisa para que a roda gire perfeitamente alinhada entre 3.000 e 6.000 rpm sem criar um padrão próprio.

Aceitação e verificação em uma junta soldada

Uma solda finalizada é aceita após quatro medições mais uma inspeção:

Nossas próprias evidências sobre as rodas, a partir dos programas em que elas são utilizadas: amostras passaram no teste de segurança rotativa a 6.354 rpm sem fraturas ; em um teste de aceitação em curvas de raio reduzido do metrô de Chengdu, as pedras Molaton M20×2,5 obtiveram pontuação de 90/100 de acordo com a norma TB 10413-2018, com as cabeças restauradas aprovadas nos testes de rugosidade e de faixas claras; e em um teste com máquina Loram em Jiangmen, a rugosidade em todos os trilhos de apoio variou de 1,05 a 9,0 μm, principalmente de 2 a 4 μm, sem faixas azuis . A durabilidade em nível de consumível, medida em uma comparação de meio vagão com uma máquina GMC-96X (48 de nossas rodas contra 48 rodas importadas, mesma máquina), foi aproximadamente 1,5 vezes maior que a referência importada com qualidade comparável – e um programa de soldagem é exatamente o tipo de trabalho em que essa diferença se traduz em menos trocas de rodas por posse.

Onde as rodas Molaton se encaixam em trabalhos de soldagem e junção

As rebolos de retificação de trilhos Molaton são fabricadas pela RailwayCare (Wuhan Huatie Ruijie Rail Transit Technology Co., Ltd.) a uma taxa de 500.000 unidades por ano, nos formatos manual, para desvios e para trens de retificação, utilizados para acabamento de soldas e campanhas de juntas.

• Formatos disponíveis para a tarefa. Rebolos para usinagem manual na faixa de 125 a 260 mm com encaixes M20, 5/8" e M8, além de todos os formatos de retificadoras em serviço.
• Alumina de zircônia, grão 16, liga de resina, revestida com fibra de vidro , classificada para 50 m/s.
• Certificação para aquisição. ISO 9001:2015 e ISO 45001:2018, CRCC, revisão técnica pela Academia Chinesa de Ciências Ferroviárias (TKTJ-19-0007-ST), relatório do Centro Nacional de Inspeção de Qualidade de Abrasivos de Zhengzhou, JB/T 11431-2020, EN 12413 e EAC/GOST 33174-2014 para mercados de bitola de 1.520 mm.
• Vida útil comprovada. ≥100 km percorridos no teste G1, além dos resultados de campo acima.

Para leitura complementar, nossos guias sobre soldagem e retificação de trilhos como um único fluxo de trabalho , retificação da cabeça do trilho e ondulação, e defeitos relacionados à junta abrangem o restante da vida útil da junta.

A soldagem a termita ainda é permitida em ferrovias?

Sim, o processo continua sendo amplamente utilizado, principalmente em obras de metrô e VLT, locais confinados e remotos, reparos, diferentes seções de trilhos e juntas isoladas. O que mudou na China em 2025 foi a preferência por novas construções: a orientação após uma fratura de solda (〔2025〕5号) determina que a soldagem por resistência e a soldagem a gás sob pressão sejam usadas em vez da soldagem a termita em ferrovias recém-construídas e reconstruídas, enquanto as soldas de travamento em aparelhos de mudança de via ainda podem ser feitas com termita (TB 10082—2017, cláusula 8.0.6).

Por que uma solda atermita precisa ser esmerilhada após o corte do colarinho?

Como o corte remove a maior parte do excesso de metal, mas deixa a geometria e a superfície inacabadas: uma protuberância ou depressão residual, uma camada superficial da peça fundida que pode conter porosidade e inclusões, rugosidade muito acima do limite de aceitação Ra ≤ 10 μm e um perfil que pode não corresponder ao trilho original. A retificação restaura o perfil, a retilineidade, a rugosidade e a faixa de contato na junta.

O corte a quente elimina a necessidade de moagem?

Isso reduz significativamente o tempo de retificação. O corte da borda enquanto a solda ainda está entre aproximadamente 700 °C e 850 °C, com uma fresadora hidráulica aplicando mais de 120 kN, reduz o tempo de retificação subsequente em cerca de 60% e evita submeter a zona afetada pelo calor a tensões desnecessárias de retificação. O passe de acabamento ainda é necessário, pois as tolerâncias de geometria e rugosidade são mais rigorosas do que qualquer fresadora consegue suportar.

Qual o objetivo da retificação em uma junta soldada?

Quatro aspectos mensuráveis: o perfil transversal e a retilineidade longitudinal devem estar dentro da tolerância do operador (uma fração de milímetro em uma régua de um metro), a rugosidade superficial deve ser inferior a Ra ≤ 10 μm, não deve haver faixa azul contínua e deve haver uma faixa clara que atravessa a junta sem interrupção, com a largura correta – 25-30 mm em alta velocidade, 35-40 mm em trilhos convencionais e de transporte pesado. A integridade interna é então verificada por inspeção ultrassônica ou por partículas magnéticas.

Qual rebolo deve ser usado para o acabamento de soldas?

Para trabalhos manuais em máquinas, recomenda-se um disco de 150 mm (por exemplo, 150×70×M20 ou 150×65×M20) em zircônia-alumina, grão 16, com liga resinosa e revestimento de fibra de vidro, classificação de 50 m/s e balanceado para G1 ≤30 g. A aplicação é mais severa do que a retificação convencional, pois o disco precisa cortar metal de solda fundido e um gradiente de dureza sem vitrificar ou queimar o trilho base. Portanto, um grão resistente com uma liga de corte livre é mais importante do que um preço baixo por disco.

Adquira rodas de acabamento de solda que correspondam à junta que você precisa fazer.

Informe-nos o método de soldagem, a seção e a classe do trilho, a máquina que você utiliza para o acabamento e as tolerâncias de geometria e rugosidade que você precisa manter. Em seguida, retornaremos com a especificação da roda, o número esperado de juntas por roda com sua base de teste e uma estrutura comercial que você poderá comparar com a de qualquer outro fornecedor.

• 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.

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.