Evaluación tribológica de texturas generadas por un proceso de reperfilado en rieles de sistemas ferroviarios

Abstract

RESUMEN: El esmerilado o reperfilado de rieles como estrategia de mantenimiento juega un papel importante en el control de defectos en el riel producidos por el desgaste, defectos por manufactura o grietas generadas debido a la fatiga por contacto de rodadura, así como la reducción del ruido y el mantenimiento de la estabilidad del tren al mantener la geometría original del riel. Sin embargo, la rugosidad y la topografía de la superficie del riel resultante después de un proceso de reperfilado y su rendimiento a través del coeficiente de fricción y la tasa de desgaste durante el periodo de running-in no se ha estudiado de forma exhaustiva. Este trabajo tiene como objetivo evaluar el proceso de running-in de diferentes texturas en especímenes de discos de material riel bajo diferentes parámetros de rugosidad: Ra, Rq, Rt, Rp, Rv, Rz, Ssk y Sku. Las diferentes texturas se obtuvieron variando la cantidad de material removido y la velocidad de avance en el reperfilado, se utilizaron piedras comerciales con propiedades similares a las piedras abrasivas utilizadas en condición real. Las pruebas se realizaron utilizando un tribómetro perno sobre disco en condición seca y lubricada con grasa para curvas de sistemas ferroviarios. Los especímenes de perno se fabricaron a partir de una sección de rueda con rugosidad estándar. Los resultados mostraron que, en condiciones secas, las probetas de riel con patrones superficiales más rugosos produjeron valores de coeficientes de fricción y tasas de desgaste altos. Por otra parte, en condiciones lubricadas, el lubricante no garantiza un coeficiente de fricción bajo, debido a que puede presentarse una incompatibilidad de las superficies con los aditivos del lubricante. Adicionalmente, se realizó un análisis microestructural en la sección transversal de las probetas de riel y se tomaron imágenes de las huellas de desgaste para identificar los diferentes mecanismos de desgaste y cambios en la microestructura debido al proceso de reperfilado. ABSTRACT: Rail grinding as a maintenance strategy plays an important role in controlling rail defects caused by wear, manufacturing defects or cracks generated due to rolling contact fatigue, noise reduction and the stability of the train by reshaping the rail. However, the roughness and topography of the resulting rail surface after a grinding process and its performance through coefficient of friction and wear rate during the running-in period has not been extensively studied. This work aims to evaluate the rolling process of different textures in rail material disk specimens under different roughness parameters: Ra, Rq, Rt, Rp, Rv, Rz, Ssk and Sku. The different textures were obtained by varying the amount of material removed and the grinding work speed, commercial grinding wheels with properties similar to the grinding wheels used in real condition were used. The tests were carried out using a pin on disk tribometer in dry and grease-lubricated condition for rail system curves. The pin specimens were fabricated from a wheel section with a standard roughness. The results showed that, under dry conditions, rail specimens with rougher surface patterns produced high values of coefficients of friction and wear rates. On the other hand, under lubricated conditions, the lubricant does not guarantee a low coefficient of friction, due to the incompatibility of the surfaces with the lubricant additives. Additionally, a microstructural analysis was carried out on the cross section of the rail specimens and images of the wear tracks were taken to identify the different wear mechanisms and changes in the microstructure due to the grinding process.