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Criado em 08.21
Introdução aos Materiais de Ferramentas de Corte TBM
A seleção dos materiais para as ferramentas de corte de TBM (Tuneladora) é determinada principalmente pelas características de desgaste das camadas de solo (por exemplo, "desgaste abrasivo de alta dureza" versus "desgaste por impacto" em rocha dura); a consideração fundamental é equilibrar a "resistência ao desgaste de alta dureza" com a "resistência à fratura de alta tenacidade". A ferramenta de corte principal utilizada em uma TBM é o disco de corte, e seus materiais são categorizados principalmente em material do anel de corte, material do corpo da ferramenta, material do rolamento e material de endurecimento superficial, conforme detalhado abaixo:
1. Material do Anel de Corte (Componente Principal de Suporte de Carga)
O anel de corte é submetido diretamente a compressão de alta pressão e impactos de alta frequência da rocha; portanto, seu material deve possuir extrema dureza, resistência ao desgaste e resistência ao impacto. Materiais comuns incluem:
Aço para moldes de trabalho a quente: ex., H13 (4Cr5MoSiV1) e seus graus melhorados (ex., Cr8Mo2SiV). Com dureza variando de 55 a 60 HRC, este aço oferece boa tenacidade e resistência ao desgaste tanto a frio quanto em altas temperaturas; é adequado para aplicações que exigem dureza média e condições geológicas uniformes.
Aço para moldes de trabalho a frio: ex., DC53, DJ-1, etc. Com dureza variando de 59 a 62 HRC e excepcional resistência ao desgaste, este aço é adequado para aplicações envolvendo rochas altamente abrasivas ou condições de rocha macia; sua resistência ao impacto supera a dos aços convencionais para moldes de trabalho a quente.
Aço rápido de metalurgia do pó: ex., SAM23. Em comparação ao aço rápido convencional, oferece maior resistência, dureza, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o adequado para ambientes geológicos complexos caracterizados por alta dureza e desgaste severo.
Liga dura (carboneto de tungstênio, WC): por exemplo, carboneto de tungstênio totalmente sinterizado (teor de WC > 90%) ou uma "matriz de liga de aço de alta resistência + camada de reforço de carboneto de tungstênio." A dureza pode atingir HRC 60–65, oferecendo resistência excepcional ao desgaste abrasivo; é adequada para rochas extremamente duras (por exemplo, granito) ou formações geológicas altamente abrasivas.
Materiais compósitos/desempenho gradiente: por exemplo, anéis de corte com dureza gradiente (alta dureza na borda combinada com excelente tenacidade no núcleo) ou materiais revestidos por fundição centrífuga/fusão (por exemplo, aço H13 com partículas de carboneto de tungstênio, ou camadas de carboneto de tungstênio revestidas por laser/plasma na superfície); esses materiais compósitos melhoram o desempenho geral e são adequados para condições geológicas complexas ou extremamente severas.
2. Material da lâmina (estrutura principal)
Aço de alta resistência e baixa liga: por exemplo, 40CrNiMo, 9Cr2Mo, etc. Esses aços possuem excelente tenacidade geral (alta energia de impacto) e resistência, permitindo suportar impactos acidentais de camadas intermediárias duras, como cascalho, e prevenindo a fissuração do corpo da ferramenta de corte.
3. Rolamentos e materiais de vedação (componentes auxiliares)
Material do rolamento: aço cromo para rolamentos de alto carbono (ex.: GCr15), projetado para suportar cargas radiais e axiais transmitidas pelo anel de corte; combinado com lubrificante de alta temperatura para suportar as altas temperaturas geradas pelo atrito no disco de corte.
Material de vedação: borracha nitrílica, fluorborracha, etc., usado para evitar que pó de rocha e impurezas entrem no rolamento, garantindo assim a vida útil do rolamento.
Nota: O material da ferramenta TBM deve ser selecionado com base nas condições geológicas específicas (dureza da rocha, abrasividade e cargas de impacto) para alcançar eficiência ideal de escavação e vida útil da ferramenta.
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