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"PROCEDE ET APPAREIL DE SOUDAGE DE RAILS BOUT A BOUT" concerne plus spécialement un procédé et unappareil pour la production de pièces métalliques soudées, continues, de grande résistance, au moyen d'éléments de section soit uniforme soit non uniforme, en faisant de préférence usage du procédé de soudage à l'oxygène-acétylène ou autre gaz pour fournir la chaleur de soudage. L'invention présente une utilité spéciale en connexité avec le soudage bout à bout, sous pression, de rais d'acier pour la production de rails continus de longueur indéterminée.
Par suite, pour simplifier l'exposé, la description qui va suivre vise principalement la réalisation mentionnée en dernier lieu, mais il va cependant sans dire que d'autres réalisations sont clairement com- prises dans le cadre de l'invention et qu'on peut faire usage de celle-ci pour souder des objets autres que des rails, comme, par
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exemple, des poutres, des tuyaux, des tiges etc.. faits d'acier ou autre matière soudable.
On connait déjà des procédés pour le soudage bout à bout de rails etc.. pendant que les rails sont soumis à une forte pression repoussant l'une contre l'autre leurs extrémités abutantes. Ces procédés antérieurs ont nécessité une opération de soudure à la main dans laquelle des chalumeaux manipulés par deux ou plus de deux opérateurs étaient amenés à jouer sur le métal, au joint et aux endroits adjacents à celui-ci, au cours de la soudure. Les moyens employés pour produire la pression dans les rails, à l'endroit du joint, étaient tels qu'ile rendaient extrêmement difficile le maintien des rails en alignement exact pendant toute l'opération de soudage.
La qualité du joint soudé produit dépendait de l'habileté du soudeur et on éprouvait une difficulté considérable lorsqu'on essayait d'assurer, dans les lourds rails nécessités par les conditions de trafic à grande vitesse actuelles, des pièces soudées possédant la solidité, la ténacité et la résistance au choc convenables.
La présente invention a pour objets : maintenir des pièces métalliques, en cours de soudage bout à bout sous pression, en alignement axial exact pendant tout le soudage; de fournir d'une manière nouvelle, dans un soudage bout à bout sous pression de la chaleur de soudage aux pièces métalliques, aux endroits adjacents au joint, uniformément sur une distance choisie de chaque côté du joint et dans toute l'épaisseur du métal ; une séparation physique de portions des extrémités abutantes de pièces à souder pendant les premières phases du soudage; de permettre de régler le degré de refoulement du métal du rail à la zone de soudage et de retarder l'action de refoulement jusqu'à ce que le métal, au joint, ait atteint une température soudante convenable ;
une manière nouvelle d'enlever rapidement et effectivement le métal refoulé du joint soudé
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pendant qu'il est encore à une haute température et d'offrir une manière nouvelle d'affiner la structure du grain du joint soudé en utilisant en partie, à cet effet, la chaleur laissée dedans par les opérations de soudage et de reformage.
Le procédé, tel qu'il est utilisé, pour la préparation de longueurs continues de rail soudé, comprend de préférence les opérations successives consistant à préparer les extrémités de rails, pour le soudage, par un meulage ou usinage ( un traitement chimique pour enlever la pellicule d'oxyde peut suffire dans le cas de rails neufs);
à aligner exactement les rails avec leurs extrémités préparées butant l'une contre l'autre et à souder les extrémités de rails sur toutes leurs surfaces abutantes, de préférence par une modification de la façon de souder à l'oxygène et au gaz combustible, tout en repoussant les extrémités de rails l'une contre l'autre sous une forte pression, en réglant la longueur de la zone chauffée aux extrémités des rails, la vitesse et la distribution de la chaleur soudante fluant à cette zone ainsi que le degré et le sens de la pression appliquée aux extrémités de rails de telle manière que tout défaut d'alignement latéral des rails soit empêché et que, à la temprature soudante employée, la quantité de métal refoulé soit exactement réglée ;
à enlever tout de suite après cela le métal refoulé du joint ainsi produit, de préférence au moyen d'une opération de découpage ou d'écroûtage au chalumeau et à recuire ensuite le joint soudé au moyen d'un traitement thermique, ci-après décrit, appliqué à une zone de longueur choisie s'étendant de chaque côté de la soudure.
L'usinage ou meulage-superficiel, des extrémités de rails préparatoirement au soudage, lorsqu'on l'emploie, est de préférence tel que, quand les rails sont placés bout à bout, les faces abutantes des extrémités de rails ne sont pas séparées
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par blus de 0,25 mm, et il est hautement désirable que ces forces ne soient pas écartées à plus de 0,1 mm. De légères irrégularités dans le contour des surfaces abutantes, dues à un meulage imparfait peuvent être rattrapées dans l'opération de soudage, comme ce sera plus complètement décrit ci-après.
Préalablement au soudage, les rails sont serrés, près de leurs extrémités, en alignement longitudinal avec leurs forces abutantes en contact intime et les extrémités deails sont repoussées l'une contre l'autre sous une forte pression, pendant toute l'opération de soudage subséquente.
Le soudage des extrémités de rails abutantes est effectué par une pluralité de groupes de flammes, produites de préférence par une pluralité de brûleurs séparément commandés, disposés autour de la périphérie des extrémités de rails abutantes, de manière à chauffer rapidement toutes les parties des extrémités de rails à une température soudante choisie. Comme sources de chaleur soudante il est préférable de faire usage de mélanges d'oxygène-gaz combustible possédant des propriétés réductrices, comme des mélanges oxyacétylèniques contenant de l'acétylène et de l'oxygène dans un rapport de plus d'une partie, en volume, d'acétylène pour une partie, en volume, d'oxygène; cependant d'autres moyens fournissant une chaleur soudante convenable peuvent être prévus.
Bien que, pour souder des articles de section uniforme les brûleurs puissent être espacés plus ou moins uniformément autour de la périphérie de l'article,il est important, lorsqu'on soude des pièces de section non uniforme, comme des rails, d'employer des brûleurs séparément réglables pour chauffer des parties ayant des épaisseurs de métal différentes, comme les champignons, les âmes et les patins de rails.
Un soudage satisfaisant d'acier à rails exige une gamme modérément étroite de températures soudantes. Toutefois, le métal qui se trouve aux surfaces des rails et celui se trouvant aux
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faces opposées des extrémités de rails doivent être amenés à peu près à la même'température sans qu'il en résulte de coup de feu à la surface ni d'autre détérioration du métal directement exposé à l'agent chauffant.
On y arrive en mettant, au début, les brûleurs tout près des surfaces des rails puis après que ces surfaces ont atteint à peu près la température soudante désirée en retirant les brûleurs à une courte distance du rail, ou bien on peut réduire l'intensité des flammes de façon que de la cha- leur soit appliquée aux extrémités de rails à peu près aussi . vite qu'elle est conduite à l'intérieur du rail et aux faces opposées des extrémités de rails.
Pendant le soudage, chaque brûleur est animé d'un mouvement alternatif en travers du joint, longitudinalement aux rails.
Tant la longueur de course du mouvement alternatif que la vitesse de ce mouvement sont réglées conformément à des facteurs tels - que la composition du métal des rails, l'épaisseur de la section des rails, la quantité de refoulement qu'ori désire au joint, et la pression appliquée au cours du refoulement et du soudage.
Ce va-et-vient des brûleurs empêche une surchauffe locale du métal des rails, et assure un chauffage uniforme des extrémités abutantes des rails à une température'soudante dans une zone de longueur choisie, sur chaque côté du joint. Au moment où les ' rails atteignent la température soudante sous la pression appli- quée, mais lestent: en dessous de la température à laquelle le métal cesse d'être solide, le métal des.rails,,dans cette zone chauffée, devient légèrement plastique et la pression tend à refouler le métal chaud des rails en repoussant les rails l'un contre l'autre et en faisant que le métal des rails fait protu- bérance vers l'extérieur, au joint produit.
On assure des sou- dures particulièrement fortes, tenaces, et de haute qualité dans le cas où les flammes sont animées d'un mouvement alternatif en travers du joint de rails, sur des distances allant de 25 mm
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à 75 mm de longueur totale, disposées également sur des côtés opposés du joint.
Il arrive fréquemment que, après que les flammes ont été dirigées contre les rils pendant un temps court, il y a tendance, pour les patins des rails et parfois pour les champignons, à s'écarter légèrement. Cela peut se produire quand, à cause d'un meulage irrégulier des extrémités de rails, les faces extrêmes ne sont pas en contact en tous les points. Cela peut être dû, aussi, à la dilatation thermique plus rapide du métal dans les âmes puisque ces dernières contiennent moins de métal que les champignons et les patins de rails et sont amenées plus rapidement que ceux-ci à une haute température. Cet écartement temporaire des parties, bien que de courte durée, constitue un gros inconvénient puisqu'il peut permettre une oxydation des forces abutantes de rails avant que la température doudante soit attein- te.
La présence d'oxydes en quantités appréciables dans le joint soudé tendrait à réduire la solidité , la ténacité et la résis- tance au choc de ce joint ; oxydes doivent être entièrement éliminés de rails soudés destinés à un trafic à grande vitesse.
On évite une telle séparation ou écartement, au début, du métal qui se trouve aux extrémités de rails abutantes en appliquant la chaleur soudante pendant une pério-de de temps convenable aux portions des extrémités de rails qui ne sont pas en contact parfait avant d'allumer les brûleurs chauffant les autres portions des rails. La technique consistant à chauffer d'abord les patins de rails à l'endroit du joint s'est montrée de grande importance pour assurer une soudure de haute qualité dans le joint de rails tout entier et est particulièrement à recommander dans le soudage bout à bout, sous pression, de rails et autres pièces métalliques'de section irrégulière, comme les fers à double T, les fers en U etc.
Une caractèristique importante de l'invention réside dans le réglage exact, pendant le soudage de l'étendue
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et du genre du refoulement du métal, des rails immédiatement adjacents au joint en cours de formation. L'étendue de ce refoulement, et en particulier cette partie du refoulement qui se produit après que le métal a atteint une température soudante, à une portée importante sur la qualité de la soudure produite.
On a trouvé que la qualité du joint soudé était tout à fait satisfaisante dans le cas où le refoulement des extrémités de rails, c'est-à-dire le raccourcissement total des rails , au joint, et de l'ordre d'environ 12,5 mm à environ 37,5 mm et , dans le cas où l'étendue du refoulement - et la proportion de celui-ci qui se produit après que les extrémités de rails ont atteint une température soudante - sont réglées par un réglage minutieux des aires de rails qui, sur chaque côté du joint, sont soumises à la chaleur soudante et par un repoussage des deux rails l'un contre l'autre sous une forte pression uniforme pendant le soudage.
Une façon de procéder préférée employée pour souder sous pression des rails de 50 Kg implique l'usage de pressions de soudage uniformes d'environ 140 à 245 kg par cm2 repoussant les extrémités de rails l'une contre l'autre, au joint, pendant qu'on chauffe uniformément les rails, au joint, et dans les parties adjacentes, au joint, à une température comprise entre 1200 et 1300 C, par des flammes les encerclant, suffisamment espacées des rails pour que les flammes individuelles se recouvrent et produisent une couverture, ou zone périphérique, continue de flammes et de gaz chauds, la pression étant relachée après que les deux rails ont été raccourcis, au joint, d'une longueur totale d'environ 22,mm.
Ce refoulement sous forte pression produit, dans le présent procédé, une quantité réglable de travail à chaud, ou forgeage, qui contribue grandement à la solidité du joint.
Comme cela a été indiqué précédemment, la quantité de re-
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foulement et de raccourcissement des rails , est influencée par l'étendue de la zone soumise à la chaleur soudante aussi bien que par le degré de pression appliqué aux rails pendant l'applicatinn de la chaleur soudante. Ainsi, avec un mouvement alternatif ou course de 5 cm des flammes en travers du joint, un rail de 50 kg peut être tenu à une température d'environ 1250 C sur une longueur d'environ 31 mm de chaque côté du joint. A cette température, le métal est plastique et, sous l'action d'une pression en bout convenable,se refoule graduellement.
Une course de 10 cm des flammes amène une longueur de 12 cm 1/2 de métal de rails à la température soudante et fait que cette longueur est refoulée quand une pression convenable est appliquée.Le métal des rails peut supporter une pression d'environ 70 kg par cm2, à la température ci-dessus pendant une période de temps considérable sans changer sérieusement de forme. Toutefois, avec des pressions d'environ 105 kg à environ au moins 245 kg par cm2, un refoulement suffisant se produit dans la zone chaude. Le degré de raccourcissement des rails est moindre avec les courses plus courtes des flammes de soudage en travers du joint.
Le tableau suivant illustre la relation générale entre la longueur de parcours des flammes en travers du joint et la quantité de refoulement (indiquée par raccourcissement des rails) que l'on a trouvée produire des joints de rails soudés satisfaisants:
EMI8.1
<tb>
<tb> Longueur <SEP> totale <SEP> du <SEP> trajet <SEP> des <SEP> Raccourcissement
<tb> flammes <SEP> en <SEP> travers <SEP> du <SEP> joint <SEP> des <SEP> rails
<tb> 37,5 <SEP> mm <SEP> 15,5 <SEP> mm <SEP>
<tb> 50 <SEP> mm <SEP> 25 <SEP> mm
<tb> 75 <SEP> mm <SEP> 31 <SEP> mm
<tb>
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Il peut être parfois désirable, pendant le soudage, de main- tenir au début une pression faible, de, par exemple, environ
70 kg par cm2 aux extrémités de rails ou entre elles pendant que le métal dans toute l'épaisseur des sections en cours de soudage,
est amené à la température soudante désirée. A cette pression, il ne se produit pratiquement aucun refoulement. Une fois que la température soudante à été atteinte, une pression plus forte - de préférence environ 140 kg à 245 kg par cm2 - est appliquée pendant un court intervalle de temps et le refou- lement et la soudure des rails s'accomplissent rapidement.
A la suite du soudage, on relâche la pression sur le rail et on l'amène au poste de reformage, de préférence pendant qu'il est encore à une très haute température. Là, la majeure partie, ou la totalité, du métal refoulé au joint est ébarbé rapidement et 'effectivement, de préférence au moyen d'une ou plusieurs flammes de gaz combustible et d'oxygène dirigées de haut en bas le long des côtés des champignons et des patins, et, après cela, soit en travers soit le long du dessus du champignon de rail. Dans des conditions de fonctionnement normales, l'enlèvement du métal refoulé chaud exige moins de deux minutes, et la surface métallique ainsi mise à découvert est exempte de crevasses et est en excellent état pour le traitement thermique de normalisations subséquentes.
A la fin du soudage sous pression, appliqué à une pièce d'acier, telle qu'un rail, - et spécialement dans un acier à rails à haute teneur en carbone - la structure du grain du métal au joint, et aux endroits immédiatement adjacents à celui-ci est tout à fait grosse en comparaison avec celle du métal de base original.
Afin d'éliminer cette structure de grain grossière et de redonner'au métal un degré convenable de ténacité et de duc- tilité, on chauffe le métal du rail, au joint, et aux endroits
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adjacents à celui-ci, sur une distance, à partir du joint, de préférence un peu plus grande que celle qui a été chauffée pendant le soudage et le reformage, à une température au-dessus du point critique supérieur pour l'acier en cours de soudage. tans le cas de l'acier à rails usuel, cette température critique est d'environ 750 C. Toutefois, dans la présente opération de recuite, on porte de préférence la température à environ 900 C ce qui non seulement écourte le temps nécessaire pour la recristallisation mais assure que cette dernière est effective dans toute l'épaisseur du métal, au joint .
De préférence, ce traitementthermique est effectué au moyen d'une pluralité de flammes à mouvement alternatif, semblables à celles employées dans le soudage, pour chauffer le métal du rail uniformément en des points situés autour de la périphérie du rail, au joint.
L-a recuite produit d'importantes améliorations dans les propriétés physiques du métal du rail dans tout le joint soudé, comme le montre les données d'essai apparaissant sur le tableau suivant, chaque valeur étant la moyenne basée sur quatre essais de l'échantillon examiné :
EMI10.1
<tb>
<tb> Limite <SEP> d'é- <SEP> Résistance <SEP> Allongement <SEP> Réduction <SEP> % <SEP>
<tb> lasticité <SEP> finale <SEP> % <SEP> sur <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> de <SEP> section
<tb> Joint <SEP> de <SEP> rail
<tb> tel <SEP> que <SEP> soudé <SEP> 70,25 <SEP> 129,0 <SEP> 5,0 <SEP> 8,9
<tb> Joint <SEP> de <SEP> rail
<tb> recuit <SEP> 57,9 <SEP> 128,6 <SEP> 10,8 <SEP> 18,5
<tb>
Pour faire ces essais, on fit usage du procédé d'essai à la traction normale A.S.T.M. sur des spécimens soudés de 12,6 mm de diamètre, pris sur des rails de chemins de fer de 50 Kg du type R.E. qui avaient été soudés dans des conditions similaires et les valeurs données ci-dessus pour la limite d'élasticité et la résistance finale sont exprimées en multiples de 70 kg par cm .
Sur les dessins ci-joints, représentant une réalisation pré-
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férée de l'invention:
Figs 1 et lA, respectivement, représentent quelque peu schématiquement, une disposition dtappareil pour la production de joints soudés bout à bout, sous pression, conformément à l'invention;
Fig. 2 est une vue enperspective d'un joint soudé, avant le reformage;
Fig. 3 est une coupe verticale transversale d'un rail,prise à un joint soudé, représentant en lignes pointillées les parties marginales de métal refoulé qui seront enlevées plus tard.
Fig. 4 est un plan d'une disposition d'appareil à souder, certaines parties étant omises, d'autres étant arrachées et d'autres encore étant représentées en coupe;
Fig. 5 est une vue de face de l'appareil à souder, à plus petite échelle que fig. 4, certaines parties étant omises;
Fig. 6 est une coupe verticale, à grande échelle, suivant 6-6, fig.4, certaines parties étant omises;
Fig. 7 est une coupe verticale à grande échelle, suivant 7-7, fig.4, certaines parties étant omises et d'autres étant brisées.
Fig. 8 est un schéma de moyens pour déplacer les blocs d'enclenchement;
Figs 9 et 10, respectivement, sont des vues de côté et de face d'une tête à brûleurs pour chauffer les âmes de rails;
Figs 11 et 12, respectivement, sont une vue de côté et ...un- plan d'une tête à brûleurs pour chauffer les dessous des patins de rails;
Figs 13 et 14, respectivement, sont des vues de côté et par en-dessous d'une tête à brûleurs pour chauffer le dessus des champignons de rails.
Fig.15 est un schéma du système hydraulique pour actionner l'appareil à souder;=
Fig. 16 est une vue en perspective d'un appareil à reformer
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le métal de rails refoulé à l'endroit d'un joint soudé, certaines parties étant brisées; Fig.17 est une vue de face d'un appareil à recuire un joint soudé et reformé, certaines parties étant brisées, et
Fig.18 est une coupe prise à travers un conduit allant à l'une des têtes à brûleurs.
Un rail soudé continu, R, est supporté sur une série de rouleaux alignés 13 portés sur des supports sur une pluralité de wagons plats C mobiles le long d'une voie T. Sur les wagons C sont montés successivement en alignement longitudinal : un appareil à souder W, un appareil de reformage M et un appareil à recuire N. En avant de l'appareil à souder, il peut y avoir une ou plusieurs machines à meuler les rails, G, ou d'autres moyens propres à donner aux extrémités de rails des surfaces propres et lisses perpendiculaires aux axes longitudinaux des rails.
A la suite de l'appareil à recuire, se trouvent une ou plusieurs machines à meuler les rails, de type courant,Gl, employés pour enlever du joint le métal en excès et reformer le joint. De préférence, l'appareil à souder, l'appareil à ébarber et l'appareil à recuire sont espacés à une distance d'une longueur de rail de façon qu'un soudage, un ébarbage, ou reformage, et une recuisson puissent être conduits concurremment, ce qui épargne ainsi du temps et de l'énergie thermique.
Divers moyens peuvent être employés pour mouvoir le rail R de l'appareil à souder aux appareils à ébarber et à recuire.
Le moyen représenté dansce but est un guindeau K qui peut être actionné par force motrice, si on le désire, et peut être monté sur un wagon plat ou sur tout autre support convenable. L'extrémité avançante du rail peut être reliée au guindeau K par un câble L, ou son équivalent.
Figs. 2 et 3 représentent un joint de rail typique fait par le présent procédé avant qu'en ait été enlevé le métal refoulé
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U qui, comme c'est représenté, fait protubérance : le haut, sur les dessus des champignons et des patins de rails, latérale- ment de chaque côté des champignons, des âmes et des patins et vers le bas, du dessous des champignons et des patins de rail,de chaque côté des rails . Sur la figure 3, les parties représentées en traits continus, représentent le rail après que certaines parties du métal refoulé U, représentées en pointillé, @ ont été enlevées des champignons et des patins de rails.
L'appareil à souder est logé dans un bâti F (fig. 4) fait d'éléments de construction en acier de préférence soudés ensemble et convenablement entretoisés. Le bâti peut comprendre une plura- lité d'éléments verticaux 21 -figure 6 - supportés sur des fers à double T 22 et reliés par paires à leurs extrémités supérieu- res et inférieures, par des traverses 23. Les éléments verticaux 21 situés de chaque côté du devant du bâti sont reliés entre eux par des éléments 24.et 25 et les éléments 21 situés de chaque côté dé l'arrière du bâti sont reliés par des éléments 24 et 26 .
Pendant l'usage de l'appareil à souder, les rails à souder sont amenés dans le bâti F par la gauche, sur la fig.4 et cette extrémité peut être appelée l'extrémité d'entrée, l'extrémité opposé étant l'extrémité de sortie. Sur un tableau porte-instru- ments 27 (fig. 5) supporté sur l'un des côtés de l'appareil, sont montées les valves de fermeture d'oxygène et de gaz combustible 28 et les régulateurs de pression 29, 29'. D'autres commandes sont situées sur le même coté du bâti, à portée commode de l'o- pérateur. Ce côté de la machine peut être appelé l'avant et le côté opposé, l'arrière.
Sur le bâti F sont montés, sur les côtés d'entrée et de sortie, des éléments verticalement réglables de support de rails, portés sur des supports prévus sur le bâti. Comme c'est le mieux représenté sur la figure 5, chacun de ces éléments com- prend des plaques coopérantes en forme de coin, 30, 30'et une vis
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31 coopérant avec l'une de ces plaques pour mouvoir les surfaces des coins l'une par rapport à l'autre. Chaque plaque 30 supporte un rouleau 32 sur lequel un rail R peut être supporté en alignement longitudinal avec un autre rail R' .
Comme c'est le mieux représenté sur les figures 4 et 6 , pour aligner exactement les rails dans le bâti F, quatre coussinets d'alignement en acier, 33, 35, 37, 39 sont assujettis au bâti : deux à l'avant et à l'arrière, respectivement, de l'extrémité d'entrée et deux à l'avant et à l'arrière de l'extrémité de sortie. Les surfaces de ces coussinets qui font face aux rails sont usinées , après montage du bâti, de façon que les deux coussinets se trouvant à l'avant du bâti soient en alignement parfait, comme le sont les deux qui se trouvent à l'arrière.
A l'arrière du côté de sortie du bâti est supporté sur un élément 41 (voir figure 4), sur lequel il peut glisser, un bloc métallique percé 43 à l'extrémité antérieure duquel est assujettie au moyen de boulons, par exemple une barre serre-rails 45 interchangeable possédant des bords supérieur et inférieur en forme de coin capables de prendre, respectivement, sur le dessous d'un champignon de rail et sur le dessus d'un patin de rail. Le bloc 43 est mobile vers l'arrière du bâti en contact avec le coussinet d'alignement 33 sous la force d'un ressort réglable 47, travaillant à la compression,monté dans une boîte 48 sur les éléments de bâti 26 et interposé entre ladite boîte et un collier 50 assujetti sur une tige 49 fixée au bloc 43 d'une manière bien connue.
Pour vaincre l'action du ressort 47 et mouvoir le bloc 43 vers l'avant du bâti, deux ressorts.13 ,travaillant à la compression, sont logés dans des guides tubulaires espacés 51, dont chacun peut glisser à l'intérieur d'une pièce 52 assujettie aux éléments de bâti 26, et est assujetti par un bout à l'arriè-
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re du bloc 43. Chaque ressort 53 est interposé entre l'extrémité avant d'un guide ,2!.,et une extrémité de plus gros diamètre d'un arbre 55, y associé, dont une partie filetée coopère avec un taraudage d'un collier 57 assujetti à un élément de bâti.Sur les arbres 55 respectifs sont montées des roues de chaîne 59, 59' reliées entre elles par une chaîne 61. Un volant à main 63 est monté sur un des arbres 55.
La disposition des parties est telle que le mouvement du volant 63 dans un sens fait mouvoir le bloc 43 vers un rail R, après avoir surmonté l'action du ressort 47.
Pour enclencher le bloc 43 dans une position en avant, avec sa barre de serrage en contact avec un rail, il est prévu des blocs d'enclenchement 67, 67, montés pour glisser le long du coussinet d'alignement 33 et guidés dans des rainures formées par des règles 68 associées avec celui-ci. Chaque bloc 67 est relié,.par une cheville 70, avec un ressort 69, travaillant à la compression, y associé, de telle manière que, après que le bloc 43 a été mû vers le rail et au-delà des blocs 67, les ressorts 69 amènent ces blocs en position en arrière du bloc 43 ou enclenchant ainsi ce dernier dans sa position en avant.Comme c'est le mieux représenté sur les figures 4 et 8 pour retirer de cette position les blocs 67, il est prévu un levier à main 71 qui est relié, par l'intermédiaire de bielles convenables 73 avec les blocs d'enclenchement respectifs,
de façon qu'un mouvement du levier dans un des sens fasse mouvoir les blocs 67 latéralement au bloc 43 en antagonisme à l'action des ressorts 69.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 6, sur un élément de bâti 75 est supporté, à l'arrière du côté d'entrée de la machine, un bloc de métal percé, 77, à l'extrémité antérieure duquel est assujettie une barre serre-rail interchangeable 79. L'extrémité opposée de ce bloc est reliée avec un élément de transmission de pression 81 par l'intermédiaire de plaques 83 assujetties à ce dernier et possédant des rebords s'a-
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grafant sur des rebords prévus sur l'arrière du bloc 77. Pour mouvoir le bloc 77 dans le sens de la longueur du bâti et de l'élément 81, trois rouleaux 85 sont montés sur des axes verticaux dans le bloc 77 et sont mobiles le long d'une plaque 87 assujettie sur l'élément 81 au moyen de plaques 83 et de goujons 89.
Pour mouvoir le bloc 77 et l'élément 81 vers l'arrière du bâti, il est prévu une tige 91 et des parties y associées, similaires à la tige 49 et aux parties y associées.
Pour mouvoir le bloc 77 et l'élément 81 vers le devant de la machine et pour amener la barre de serrage 79 en prise avec un rail, il est prévu deux guides tubulaires 97 et des ressorts y associés, et deux arbres 101 et des parties y associées,similaires comme construction et comme rôle, respectivement aux guides 51, aux ressorts 53, aux arbres 55 et aux parties y associées. Comme c'est le mieux représenté sur la figure 4, des roues de chaîne 103, montées sur les arbres 101 respectifs, sont reliées entre elles par des chaînes 105 et un volant à main 107 est monté sur l'un des arbres 101. Une chaîne 109 engrène avec des roues de chaîne 111,113, respectivement assujetties sur un arbre 55 et sur un arbre 101.
La disposition est telle qu'un mouvement des volants 63 et 107 dans un sens fait mouvoir les blocs 43 et 77 à la même vitesse vers les rails à aligner et à serrer.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 4, pour exercer une pression latérale sur les rails et pour repousser les extrémités de rails l'une contre l'autre sous une forte pression, il est prévu deux paires d'éléments de transmission de pression en forme de coin 117, 119 à l'avant des extrémités d'entrée et de sortie respectives de la machine.
Les éléments 117, 119 peuvent glisser latéralement sur des éléments de support 121, 121', portés sur le bâti. Une barre serre-rail 123, similaire à la barre 45, est assujettie, de
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façon détachable, à chaque élément 117 en forme de coin (voir figure 6). La face opposée ou en coin, de chaque élément 117 coopère avec une face en coin adjacente de l'élément 119 correspondant et avec des épaulements 127 existant sur l'élément 119.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 4, les éléments 117, 117 respectifs vont en pointe dans des directions opposées.
Des leviers 129 sont articulés aux extrémités en pointe de chaque élément 117 par un système articulé et permettent de faire mouvoir ces éléments dans le sens de la longueur du bâti.
Chaque élément 119 est mobile, dans le sens de la longueur du bâti, sur trois rouleaux 131, montés de façon à pouvoir tourner sur des axes verticaux dans l'élément 119, et est mobile le long d'une voie 133 assujettie entre des plaques de support à rebords, 135, portées par le bâti. Comme c'est le mieux représenté sur la figure 4, pour repousser Tune contre l'autre sous une forte pression, les extrémités abutantes des rails tout en appliquant aux rails une pression latérale'suffisante pour les maintenir en alignement longitudinal exact, deux cylindres actionnés par du fluide sous pression, 141,143 , sont montés à l'extrémité d'entrée du bâti, à l'avant et à l'arrière de celui-ci sur des côtés opposés des rails à joindre. Le cylindre 141 est assujetti, en des points espacés, au bloc 77 au moyen de pièces 142.
Son piston est assujetti au bloc 43 par une tige de piston 144 qui passe librement à travers le trou dont est percé le bloc 77.
Le cylindre 143 est assujetti à l'élément 119, à l'extrémité d'entrée de la machine, par des pièces 146et son piston est assujetti à l'élément 119, à l'extrémité de sortie de la machine, par une tige 147. La disposition des parties est telle que, lors de l'application aux deux cylindres 141,14' de fluide sous pression repoussant les pistons à gauche, sur la figure 4, les éléments 77,117 et 119 ,à l'extrémité d'entrée de la machine
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sont libres de se mouvoir avec le rail R';meis les éléments 117 et 119 se trouvant à l'extrémité de sortie sont maintenus immobiles pendant le refoulement du métal des rails puisque le bloc 43, y associé, est bloqué sur le bâti F.
Pour appliquer de la chaleur soudante à une section choisie du métal des rails, au joint en cours de soudage, il est prévu, dans la disposition représentée, un chariot porte-brûleurs 151 monté sur des roues 152 roulant sur une voie 154 portée par le bâti. Sur le chariot 151 sont montés une série de chalumeaux 153,155,157,159 qui sont espacés les uns des autres et s'étendent à travers des ouvertures du chariot et qui fournissent des gaz de soudage à une série de brûleurs à souder disposés aux extrémités de rails et respectivement au-dessous des patins de rails, au-dessus des champignons de rails et de chaque côté des âmes de rails.
Chaque chalumeau est alimenté en gaz combustible et en oxygène par des conduits distincts 161,163 (figures 5 à 7) qui sont commandés par des valves et dans lesquels se trouvent des régulateurs de pression 29,29' pour régler exactement la chaleur soudante appliquée à chaque partie des extrémités de rails.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 7, leschalumeaux 153 et 155 sont verticalement réglables dans des colliers 164, montés sur le chariot, au moyen de crémaillères 165,167 coopérant avec des pignons 169,171 (voir aussi fig.4) portés sur les arbres respectifs 173,175 pourvus de volants à main 177,179- L'extrémité de l'arbre 173 qui est opposée à celle où se trouve le volant 177 porte un pignon 181 engrenant avec une crémaillère 183 formée sur une tige 185 coulissant dans une pièce 187 supportée sur le chariot. L'autre extrémité de la tige 185 est assujettie à une pièce 189 reliée avec la tête de brûleur 317.
Ainsi que le montrent les figures 4 et 7, les chalumeaux
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157,159 sont mobiles, dans leur ensemble en se rapprochant et.s'éloignant l'un de l'autre pour un mouvement simultané vers une âme de rail ou en s'éloignant de celle-ci. A cet effet, les chalumeaux respectifs sont montés, pour un réglage vertical, sur des colliers 191 supportés sur des plaques 193,195 (voir fig. 4). Chacune de ces dernières est montée pour glisser par ses bords respectifs dans des rainures de plaques 197,199 qui, à leur tour, sont supportées dans des rainures du chariot portebrûleurs pour pouvoir se mouvoir dans le sens de la longueur de ce dernier.
Pour mouvoir concurremment les chalumeaux 157, 159 en les rapprochant et les éloignant l'un de l'autre, un arbre 201, supporté de façon à pouvoir tourner sur un support 203 présente des parties filetées de pas contraires 205,207,coopé- rant avec des pièces taraudées prévues sur les plaques respectives 197,199. Des colliers 204, sur l'arbre 201, empêchent un mouvement longitudinal de celui-ci. La construction est telle que, quand on tourne le volant 209, assujetti sur l'arbre 201 les plaques respectives 193,195 et les brûleurs portés par elles sont mobiles en se rapprochant ou en s'éloignant les uns des autres.
Pour faire mouvoir les chalumeaux 157,159 latéralement indépendamment l'un de l'autre, des arbres 211 213 montés dans le support 203 pour pouvoir glisser longitudinalement présentent des parties filetées coopérant respectivement avec des trous taraudés existant dans des doigts 215,217 portant les plaques 197,199 et assujettis sur les plaques à chalumeaux 193,195. Sur des arbres 211,213 sont assujetties des pièces 218,219 reliant rigidement ces arbres respectivement aux plaques 197,199. hadisposition assure que, quand l'un ou l'autre des arbres 211 ou 213 est mis en rotation, la plaque 193 ou 195 y associée se meut dans le sens de la longueur du chariot.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 5, pour faire
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aller et venir le chariot à brûleurs 151, le piston d'un cylindre 221 actionné par du fluide sous pression et monté sur le bâti, est relié par une bielle 223 à l'un des côtés de ce chariot. Comme on le voit sur les figures 4,5 et 6, au côté opposé du chariot est reliée une tige métallique 225 qui peut aller et venir dans des supports portés par le bâti et sur laquelle peuvent glisser des colliers 227,229 pourvus de moyens pour les bloquer dans des positions choisies.
Chaque collier possède un doigt capable de venir en prise avec et d'actionner, un levier de manoeuvre 231 d'une valve de renversement de pression hydraulique 233. Cette dernière est supportée sur une plaque 235 qui peut glisser dans des rainures existant dans des pièces 236 supportées sur un élément du bâti.
Pour mouvoir la plaque 235,une crémaillère 237 prévue sur celle-ci, coopère avec un pignon 239 assujetti à un arbre 241 tourillonnant sur le bâti (voir figs. 4 et 6).La valve 233 est disposée de telle façon, dans la conduite amenant la pression au cylindre 221, que pendant le mouvement de la tige 225, dans un sens ou dans l'autre le doigt d'un collier 227, 229 agit sur le levier 231 et produit un renversement de pression dans le cylindre 221, en renversant ainsi le mouvement du chariot 151 jusqu'à ce que le contact du doigt de l'autre collier avec le levier 231 renverse de nouveau la pression au cylindre 221 et le mouvement du chariot.
Un volant à main 243, monté sur l'arbre 241, permet de mouvoir la plaque 235 et la valve portée par elle et détermine le point de'la course du chariot 151 en lequel son mouvement est renversé.
Dans la forme d'exécution représentée, les divers mécanismes de serrage des rails et d'application de pression, ainsi que le mécanisme faisant aller et venir le chariot porte-brûleurs 151 sont actionnés p;.,r du fluide sous pression dans un système hydrau-
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lique qui est représenté schématiquement sur la fig.15. Sur cette figure: 251 désigne un réservoir pour le liquide sous pression, tel qu'une huile d'hydrocarbure convenable. Pour maintenir une pression convenable dans le système, l'aspiration d'une pompe 253, actionnée par une source de puissance convenable, est reliée au réservoir 251 par un conduit 255 commandé par valve.
Un conduit de refoulement 257 va de la pompe à une valve d'admission et d'interception 259, actionnée pr un levier 261 (voir aussi figs 4 à 6) pour appliquer du liquide sous pression à l'un ou l'autre côté des pistons travaillant dans les cylindres 141,143 par les conduites respectives 263,263' ou 265,265'. Une conduite de sortie 267 va de la valve 259 au réservoir 251. Une valve de dérivation à action différée, 269, intercalée dans la conduite 263', reste fermée jusqu'à ce qu'une pression, prédéterminée, de 21 kg à 28 kg par cm2 soit atteinte.
L'orifice d'entrée d'une valve 271 munie d'une poignée 273 (fig.5) est relié au conduit 257 et son orifice de sortie communique avec le réservoïr 251 par les conduits 275,267. La valve 271 possède aussi une conduite de sortie 277 reliée à une valve de renversement 279. Cette dernière possède des conduites de sortie sélectives 281,283,285 communiquant respectivement avec le conduit 26?et avec les extrémités opposées du cylindre 221.
Dans les conduites 283,285 se trouvent des valves, d'étranglement 287,289 pour régler la vitesse du liquide s'écoulant du cylindre 221.
La sortie de la valve 271 communique aussi par une conduite 291 avec l'entrée à la valve 233 de renversement du chariot 151.
La sortie de la valve 233 communique avec le réservoir 251 par les conduites 293,275 et 267 et avec la valve 279 par les conduites respectives 295,297. Une conduite de dérivation 299, dans laquelle se trouve une soupape de décharge d'excès de pression 303, relie la conduite 255 à la conduite 257 et une conduite de
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dérivation 301, dans laquelle se trouve une soupape de décharge d'excès de pression 304 ,relie les conduites 257 et 267.Une dérivation pour la valve 304 est à son tour offerte par une conduite 305 commandée par valve. Des valves de fermeture et des manomètres sont de -référence placés dans le système aux points indiqués sur la figure 15.
Le réservoir 251 est également muni d'un reniflard, d'une conduite de vidange commandée par valve et d'un tamis-filtre à l'entrée de la conduite 255.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 7 et les figs.
9 à 14, pour appliquer la chaleur soudante uniformément aux extrémités de rails abutantes, une batterie de têtes de soudage à refroidissement par liquide 311, 313,315, 317 est prévue.La tête qui chauffe le dessus du champignon de rail, est reliée au chalumeau 155 par un conduit à chemise d'eau 312. Elle peut posséder deux rangées parallèles de becs 318,dirigés de haut en bas, disposés en chicane et est un peu plus large que le champignon de rail. Les têtes 313 et 315 chauffent les côtés opposés des âmes de rails et les parties adjacentes des champignons et des patins et sont reliées respectivement, par des conduits à chemise d'eau 21,323, aux chalumeaux 157 et 159.
Les côtés des têtes 313,315 qui font face aux rails ont des contours épousant la forme des parties de rails adjacentes. La tête 317 est disposée sous le patin de rail et est pourvue de deux rangées paral- lèles de becs chicanés 324. Cette tête est reliée au chalumeau 153 par un conduit à chemise d'eau 325 façonné pour mettre la tête en position horizontalement sous le rail et pourvu d'une écharpe 327.
Chacune des têtes 313,315 de chauffage des âmes présente des faces porte-becs verticales, supérieure et inférieure 335, 337,séparées par un épaulement oblique 339 (fig. 9) des faces porte-becs 341,343 inclinées d'avant en arrière et de haut en
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bas et une face porte-becs 344, sur son dessous. Une pluralité de
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/vertiales v becs brûleurs chicanés sont assujettis en deux rangéea//pa- rallèles sur les faces 335,337, tandis que trois semblables rangées de becs sont adjacentes aux faces 341,343. Les becs se trouvant sur les faces 335 lancent des flammes sur les côtés d'un champignon de rail et sont normaux à ceux-ci.
Le bec le plus élevé 347 se trouvant sur la face 337 lance des flammes sur le congé entre les champignons et les.-âmes de rails, le groupe de becs du milieu, sur cette dernière face, lancent des flammes sur les âmes de rails et les becs les plus bas se trouvant sur la face 337 ainsi que les becs se trouvant sur les faces 341 et 343, respectivement, envoient des flammes sur les surfaces supérieures despatins de rails.
Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 7, les conduits d'arrivée et de sortie d'eau 329,331 relient des chemises de refroidissement, prévues dans-chacune des têtes de soudage,à des chemises de refroidissement associées avec les conduits à gaz respectifs 312,321,323 et 325 et sont reliés à une source d'eau, ou autre agent refroidisseur de circulation pour refroi- dir les têtes de soudage et les becs de brûleurs en cours de service. Comme c'est,. représenté sur les figures 10 à 14, cha- cune des têtes de soudageossède un raccord d'entrée de gaz 349 et des raccords d'entrée et de sortie, 351,353 pour la relier avec les conduits de liquide refroidisseur 329,331.
Les queues des divers becs de brûleurs ont de préférence, leurs orifices à peu près équidistants des surfaces de rails sur lesquelles ils dirigent des flammes.Les becs adjacents au milieu de la tête de chauffage des patins de rails, 317,et auxboutsexternes de celle-ci ont de préférence de plus gros orifices que les autres becs, pour assurer le chauffage uniforme des parties de rails.
Les becs des têtes de chauffage des âmes de rails ont, d'une
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façon générale, des dimensions proportionnées à l'épaisseur du métal qu'ils ont à chauffer, des orifices de becs plus petits étant employés pour chauffer les âmes que pour chauffer les sections plus grosses.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 16, pour reformer le joint soudé, deux chalumeaux oxyacétyléniques 361 363, ou leur équivalent, sont supportés pour un réglage vertical et par rotation, sur des pièces de serrage 365,367 montées à pivotement en 368,370 sur des éléments de serrage 369,371. Avec ces deux dernières pièces sont associés des pignons coopérant avec des crémaillères 373,75, respectivement montées sur des supports parallèles 377,379 assujettis sur un chariot 381 qui peut être actionné par moteur.
Ce chariot est monté, pour' se mouvoir à angle droit par rapport à ces supports, sur des roues coopérant, avec des rails 383 d'une voie qui est supportée à ses extrémités respectives sur des roues 386 roulant sur des voies 387,387, disposées à angles droits par rapport aux rails 383 et supportées sur des supports convenables 389,389. La disposition de ces parties est telle que, quand les chalumeaux sont disposés au-dessus d'un joint à reformer, chaque chalumeau peut être indépendamment dirigé sous tout angle désiré dans des plans verticaux respectivement longitudinalement au rail et transversalement à lui .
Le chalumeau 361 possède un ensemble de tuyères comprenant un bloc à tuyères 391 et un bec brûleur 393 monté sur ce bloc pour pouvoir pivoter dans un plan vertical transversalement au rail. Chacun des chalumeaux 361,363 est pourvu de conduits 395,397 pour le gaz combustible et l'oxygène de chauffage, ainsi que de conduits 399 pour l'oxygène de coupe.
Des valves 401,403 règlent le passage des gaz aux chalumeaux.
Le rail R en cours de reformage est supporté sur des rouleaux 405 portés par des supports (non représentés).
On peut, si on le désire, employer une chicane métallique
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pour empêcher que du métal fondu vienne en contact avec le dessus des patins de, rails pendant le reformage des champignons de rails, au joint. De même un guide peut être assujetti au chalumeau 361 et posséder une extrémité capable de se mouvoir sur le champignon de rail en un point espacé de la zone de soudage, pour maintenir le bac brûleur à une distance fixe du rail.
Comme c'est le mieux représenté sur la figure 17, pour recuire le joint de rail soudé et reformé, un chariot portechalumeau 411 et un ensemble de chalumeaux y associé sont montés sur des roues 412" pour aller et venir sur une voie 413 portée par un bâti de support 415. Pour faire aller et venir le chariot à la main, il peut être prévu une manivelle 416 assujettie à un arbre 417 monté dans des portées, sur le bâti. Un pignon monté sur l'arbre 417 coopère avec une crémaillère 419 portée sur le bâti pour pouvoir se mouvoir latéralement à l'arbre.La crémaillère et le chariot 411 sont reliés entre eux au moyen d'une traverse 421.
Le chariot porte-brûleurs de recuite et l'ensemble de brûleurs et de têtes de brûleur:, ainsi que les parties associées, montés sur le chariot, sont d'une manière générale similaires au chariot porte-brûleurs de soudage 151 et à l'ensemble de brûleurs et de têtes de brûleurs y associé. Si on le désire, on peut employer pour faire aller et venir le chariot 411, des moyens hydrauliques, ou équivalents, similaires comme construction et comme fonctionnement aux parties qui font aller et venir le chariot 151. Sur le bâti 415 est monté un tableau à instru- ments 423, portant des valves d'admission et de fermeture à action rapide et des régulateurs de pression, le tout semblable au tableau 27 et aux parties y associées.
Pour faire circuler du liquide refroidisseur dans les têtes de brûleur de l'appareil à souder et de l'appareil à recuire,
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il est prévu (voir figure 1) un système de circulation qui peut comprendre un réservoir S, une pompe de circulation P, des moyens convenables pour actionner la pompe tel qu'un moteur éleetrique ou un moteur à combustion interne et des conduits (non représentés ) pour conduire du liquide refroidisseur aux têtes à brûleurs et le ramener, à travers un radiateur convenable, au réservoir.
On va maintenant décrire le fonctionnement préféré de cette disposition d'appareil. En supposant que les barres arrière de serrage de rails 45,79 et les blocs 43,77 et 81 soient retirés, ce qui assure un dégagement complet des rails et des barres, et en supposant que deux rails aient été placés dans le bâti et soient supportés sur les rouleaux 32,32 en alignement longitudinal correct, avec leurs extrémités préparées en contact intime près de la ligne médiane longitudinale de la machine, on tourne le volant 107 (voir figure 4) et par l'intermédiaire du système de chaînes et de roues de chaîne, les quatre arbres 55 et 101 agissant par l'intermédiaire des parties associées, forcent les blocs 43 et 81 vers les rails jusqu'à ce que les derrières de ces blocs aient dépassé les blocs d'enclenchement 67;
alors, les ressorts associés avec ces derniers poussent automatiquement ceux-ci vers l'extérieur derrière les blocs 43 et 81. Les blocs en coin 117,117 portant les barres serre-rails 123,123 sont ensuite amenés, au moyen des leviers 129,129 en contact pressant avec les rails, sur le devant du bâti, ce qui assure un serrage initial des rails.
Après cela, on tourne de nouveau le volant 107 jusqu'à ce que, par la compression des ressorts 53 sur les côtés d'entrée et de sortie à l'arrière du bâti, la pression de serrage initiale totale soit portée à environ 70 kg sur chaque paire de barres de serrage. Cela assure que les coins 117 ne glisseront
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pas, plus tard lorsque la pression hydraulique les tirera l'un vers l'autre pour donner la pleine pression de serrage et la haute pression de soudage sur les rails.
On applique alors une pression hydraulique en ouvrant la valve 259, ce qui permet à de l'huile de passer au cylindre 143 à la pleine pression de la conduite, pression réglée par la soupape de décharge d'excès de pression 304, et un mouvement des blocs en coin 119 vers l'intérieur commence. Il ne passe pas d'huile au cylindre 141 jusqu'à ce que la pression prédéterminée par le réglage de la valve 269 soit atteinté, après quoi, le piston du cylindre 141 est actionné.
Cette disposition empêche tout mouvement latéral du bloc 77 arrière qui n'a pas de coin jùsqu'à ce qu'une action de coinçage suffisante ait été produite par les pièces 117 pour empêcher un glissement et jusqu'à ce qu'un parti puisse être tiré de la valeur plus élevée de frottement statique ainsi assurée.
Après que les deux cylindres 141,143 ont été mis sous la pleine pression de la conduite, une force égale est exercée par les deux tiges 144,147 et les parties y associées sur les extrémités de rails abutantes, ce qui sert à presser ces extrémités l'une contre l'autre et à les maintenir solidement serrées en alignement avec les coussinets d'alignement existant sur le bâti F. Après allumage et réglage des brûleurs refroidis par eau, on commence à imprimer un mouvement de va-et-vient au chariot porte-brûleurs en ouvrant la valve 271, ce qui admet du liquide sous pression à la valve de réglage 279. Cette der-
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, /à l'un nière admet alors du liquide sous pression/à l'autre coté du ou piston du chariot porte-brûleurs par les deux valves régulatri- ces 287 et 289.
La valve de réglage 279 est actionnée par la valve-pilote 233 dont le levier de manoeuvre est renversé par les doigts de la tige 225. La fréquence ou vitesse des allées
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et venues du chariot porte-brûleurs est réglée par les valves 287,289 qui étranglent l'huile quittant le cylindre 221 tout en n'offrant pas de résistance à l'huile arrivan@e, ce qui maintient le cylindre sous pression positive en tout temps et assure un mouvement doux et uniforme du chariot, avec changement de direction rapide.
Lorsqu'on allume les brûleurs, celui-qui est disposé sous le patin de rail et est destiné à chauffer le patin de rail et à envoyer des flammes de bas en haut le long des âmes est, de préférence allumé une ou deux minutes avant les autres afin d'empêcher une séparation, au début, de parties des extrémités de rails abutantes.
Après que le métal qui se trouve à la surface externe des extrémités de rails a été amené approximativement à la température soudante, on éloigne un peu plus des rails les brûleurs chauffant les champignons, les patins et les âmes de rails de façon que des jets de flammes individuels se fondent etorment une enveloppe à peu près continue de flamme chaude etde gaz chauds autour de la périphérie des rails ; bien enco- re, on peut réduire l'intensité des flammes en éliminant ainsi complètement l'effet de lignes et de points chauds résultant de concentrations locales excessives de chaleur.
L'enveloppe gazeuse réduit au minimum , ou empêche, l'oxydation aux interstices compris entre les faces'en regard dans des cas où, à cause d'un meulage imparfait ou pour d'autres raisons, les extrémités abutantes ne sont pas en contact parfait.
Au moment où le métal de rails adjacent à l'interstice atteint une température soudante uniforme partout, un léger ramollissement et refoulement du métal se produit à la zone chauffée. L'importance du refoulement varie avec la grosseur de rails, la longueur de course du chariot porte-brûleurs, la
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fréquence de va-et-vient de celui-ci et d'autres facteurs. On obtient des résultats extrêmement satisfaisants en soudant des rails de 50 kg, lorsque la totalité du refoulement ou raccour- cissement des rails est comprise entre environ-15,5 mm et envi- ron 31 mm. A mesure que les rails se raccourcissent, la partie serrée du rail sortant reste dans sa ppsition originelle, puisque le bloc 43 est dépourvu de galets.
Le rail entrant se meut vers le rail sortant sous l'action des cylindres hydrauliques 141,143 en assurant ainsi une pression constante sur les extrémités de rails pendant toute l'opération de refoulement et de raccourcis- sement de rails et en maintenant continuellement les rails en alignement exact. Puisqu'une moitié du refoulement se produit dans chaque rail, la ligne centrale de la soudure se meut vers l'extrémité de sortie du bâti F pendant le refoulement.
Afin de distribuer uniformément la chaleur soudante aux deux rails pen- dant et après ce refoulement , et afin de centrer les brûleurs de chauffage sur le joint de rails et de les maintenir toujours dans cette position, on tourne le volant 243 selon que c'est nécessaire pour amener le milieu du mouvement de va-et-vient du chariot porte-brûleurs à ce qui est alors le milieu trans- versal du joint de rails; On peut régler la longueur de la @ course du chariot en amenant les éléments d'arrêt prévus sur la tige 225 aux positions désirées et en les bloquant en place.
Après achèvement de la soudure, on ferme la valve 271 et on interrompt la fourniture de gaz aux chalumeaux. Après une période de refroidissement initiale de deux ou trois minutes pour assurer une consistance convenable de la soudure, on renverse la valve 259; alors les blocs en coin 119, 119 s'éloi- gnent l'un dé l'autre et le bloc 77 se meut vers l'extrémité d'entrée de la machineà la limite de la course du piston dans le cylindre 141. On relâche ensuite la pression de serrage
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latéral initiale sur les rails, en tournant le volant 107, ce qui soulage la pression exercée par les ressorts 53. Les blocs 43, 77 et 81 sont alors pressés contre les blocs d'enclenchement 67 par les ressorts 47.
On actionne ensuite le levier à main 71, ce qui retire les blocs 67 de derrière les blocs 43 et 81 et, alors, les ressorts 69 amènent les blocs 67 en contact avec le bâti et les ressorts 47 amènent les blocs 43,81 en contact avec les coussinets d'alignement 33, 35 en retirant des rails les barres serre-rails 45,79. Oh manoeuvre après cela les le- viers 129 pour faire glisser les coins 117 latéralement pour retirer du rail les barres serre-rails 123. On amène ensuite d'une manière convenable, le rail d'abord au poste d'ébarbage et de reformage puis au poste de recuite.
Au poste de reformage, on allume le chalumeau 363 et on le dirige, de haut en bas, d'abord le long du bord du patin, sur l'un des côtés du rail puis, de haut en bas, le long d'un des côtés du champignon de rail, ensuite, le long du second côté du champignon et, finalement le long du bord du patin, sur le second côté, en faisant mouvoir, dans chaque cas, la flamme du brûleur parallèlement à l'axe du rail.
On dirige ensuite le bec brûleur de coupe, 393, latéralement en travers du rail, au joint, et on fait mouvoir le chariot 381 parallèlement au rail, ce qui fait que la totalité , ou une majeure partie, du métal refoulé est enlevé du dessus du champi- gnon de rail, rapidement et sans dommage important pour le métal du rail, cela étant facilité par la haute température du joint de rail et du métal de rail adjacent, au commencement de cette opération.
Si on le désire, on peut diriger le bec 393 de haut en bas, longitudinalement au champignon de rail, sous un petit angle aigu avec la surface supérieure de ce champignon et enlever le métal refoulé en faisant mouvoir le bec transver- salement au rail. On dirige après cela le chalumeau 363 sous
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un angle convenable pour enlever tout métal en excès restant aux coins supérieurs du champignon de rail. Au début de l'opération de reformage, le métal du rail est, de préférence, à une chaleur rouge sombre provenant de l'opération de soudage.
Si, pour une raison quelconque, une chaleur soudante suffisante n'existe pas au commencement de cette opération, on chauffe de préférence le joint de rail, par un chalumeau de soudage préalablement à l'opération de coupe. Lorsque l'acier du rail est préalablement chauffé avant l'opération de coupe et de reformage à la flamme , et est subséquemment réchauffé de la manière décrite ici pour l'opération de recuite, après l'opération de reformage, l'acier du rail n'est pas endommagé , et il est possible d'assurer des joints soudés possédant des résistances et autres propriétés équivalentes à celles du métal du rail non soudé, ce qui donne ainsi des rails soudés convenant extrêmement bien pour un service dans de; dures conditions de trafic.
On amène ensuite le rail reformé ou ébarbé au poste de recuite, où il est soumis à un traitement thermique, de la. manière précédemment décrite, à des températures de préférence voisines de 900 C, pendant qu'on fait aller et venir les flammes chauffantes en travers du joint soudé sur une course de longueur choisie un peu plus longue que deux fois celle employée dans l'opération de soudage. On réalise, par cette série d'opérations conduites à de hautes températures en succession immédiate, d'importantes économies de chaleur et de travail pour la manutention des rails et le fonctionnement de l'appareil, les opérations de reformage et de recuite utilisant effectivement la chaleur résiduelle laissée dans le joint soudé par l'opération précédente.
Après que les joints ont été recuits et se sont un peu refroidis, on peut meuler les parties reformées du dessus et des côtés du champignon de rail ainsi que les bords des patins
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pour leur faire affleurer le restant du rail, d'une manière bien connue.
Il est préférable d'employer, dans le procédé, des rails qui n'ont pas étépercés, près de leurs extrémités, p..ur la fixation d'éclisses. Dans le cas où l'on emploie des rails per- cés, dans le présent procédé, il est préférable de boucher les trous existant dans les âmes de rails avant de commencer le soudage.
L'usage de l'invention a pour résultat d'importantes économies de temps, de travail et de matériaux qu'il n'a pas été possible de réaliser jusqu'à présent. Ces économies résul- tent, d'une part, de la corrélation des opérations de soudage, d'ébarbage et de recuite qui sont effectuées concurremment sur des joints de rails espacés d'une longueur de rail. Chaque mou- vement d'un joint de rail fini d'un poste de soudage à un poste d'ébarbage livre simultanément un joint ébarbé à un poste de recuite. L'avancement du rail soudé est intermittent mais il existe des intervalles de temps, choisis, uniformes entre des mouvements successifs du joint de rail de postà poste. Cela implique peu de perte de temps ou de travail, en comparaison des procédés employés antérieurement à l'invention.
Dans des cas où l'opération d'ébarbage est effectuée par un agent thermochi- mique, un avantage additionnel réside dans l'économie de temps et de chaleur , ce qui abaisse encore davantage le prix de re- vient d'un joint terminé.
A titre d'indication, dans une application industrielle de l'invention pour le soudage bout à bout, sous pression, de rails de 50 kg, en utilisant pour le soudage une température soudante d'environ 1250 C et en faisant aller et venir les brû- leurs sur une course de 75 mm de long à une vitesse d'environ 40 cycles par minute, tout en repoussant les rails l'un contre
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l'autre sous une pression d'environ 175 kg par cm2, on donne ci-dessous le temps moyen , en minutes, pour chaque opération: soudage bout à bout de chaque joint de rail - 11 recuite de chaque joint de rail - 5
L'opération d'ébarbage, en utilisant des flammes oxyacé- tylèniques exige moins de temps que l'opération de recuite.
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"BUTT-TO-BUTT WELDING PROCESS AND APPARATUS" relates more specifically to a process and an apparatus for the production of welded, continuous, high-strength metal parts, by means of elements of either uniform or non-uniform section, preferably making use of the welding process with oxygen-acetylene or other gas to provide the welding heat. The invention has special utility in connection with the butt welding, under pressure, of steel spokes for the production of continuous rails of indeterminate length.
Therefore, in order to simplify the description, the description which will follow relates mainly to the embodiment mentioned last, but it goes without saying that other embodiments are clearly included within the scope of the invention and that can make use of this to weld objects other than rails, such as, for
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example, beams, pipes, rods etc. made of steel or other weldable material.
Methods are already known for butt welding of rails, etc., while the rails are subjected to a strong pressure pushing their abutant ends against each other. These prior methods required a hand soldering operation in which torches handled by two or more operators were made to play with the metal, at the joint and in places adjacent to it, during the soldering. The means employed to produce the pressure in the rails at the joint was such that it made it extremely difficult to maintain the rails in exact alignment throughout the welding operation.
The quality of the welded joint produced depended on the skill of the welder, and considerable difficulty was encountered in attempting to secure, in the heavy rails required by today's high-speed traffic conditions, welded parts having the strength, decent toughness and impact resistance.
The objects of the present invention are: to maintain metal parts, during butt welding under pressure, in exact axial alignment throughout the welding; to provide in a new way, in pressurized butt welding, welding heat to the metal parts, at the places adjacent to the joint, uniformly over a selected distance on each side of the joint and throughout the thickness of the metal; physical separation of portions of abutting ends of parts to be welded during the first phases of welding; to allow the degree of upsetting of the metal from the rail to the weld zone to be regulated and to delay the upsetting action until the metal at the joint has reached a suitable weld temperature;
a new way to quickly and effectively remove the upset metal from the welded joint
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while it is still at a high temperature and to offer a new way of refining the grain structure of the welded joint by partly utilizing for this purpose the heat left in by the welding and reforming operations.
The method, as used, for the preparation of continuous lengths of welded rail, preferably comprises the successive operations of preparing the ends of the rails, for welding, by grinding or machining (a chemical treatment to remove the oxide film may be sufficient in the case of new rails);
exactly aligning the rails with their prepared ends abutting one another and welding the rail ends on all their abutting surfaces, preferably by a modification of the way of welding with oxygen and fuel gas, all by pushing the ends of rails together under strong pressure, adjusting the length of the heated area at the ends of the rails, the speed and distribution of the weld heat flowing to that area, and the degree and direction of the pressure applied to the ends of the rails in such a way that any lateral misalignment of the rails is prevented and that, at the welding temperature employed, the quantity of metal forced is exactly regulated;
immediately thereafter removing the forced metal from the joint thus produced, preferably by means of a cutting or peeling operation with a torch and then annealing the welded joint by means of a heat treatment, hereinafter described , applied to an area of selected length extending on either side of the weld.
The machining or surface-grinding of the rail ends in preparation for welding, when employed, is preferably such that when the rails are placed end to end, the abutting faces of the rail ends are not separated.
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per blus of 0.25 mm, and it is highly desirable that these forces are not spread by more than 0.1 mm. Slight irregularities in the contour of abutting surfaces, due to imperfect grinding can be caught up in the welding operation, as will be more fully described below.
Prior to welding, the rails are clamped, near their ends, in longitudinal alignment with their abutant forces in intimate contact and the ends of the rails are pushed against each other under high pressure, throughout the subsequent welding operation. .
Welding of the abutant rail ends is carried out by a plurality of groups of flames, preferably produced by a plurality of separately controlled burners, arranged around the periphery of the abutant rail ends, so as to rapidly heat all parts of the ends of the rails. rails at a selected welding temperature. As sources of welding heat it is preferable to use mixtures of oxygen-fuel gas having reducing properties, such as oxyacetylene mixtures containing acetylene and oxygen in a ratio of more than one part, by volume. , acetylene for a part, by volume, of oxygen; however other means providing suitable welding heat can be provided.
Although in order to weld articles of uniform cross-section the burners may be more or less uniformly spaced around the periphery of the article, it is important when welding parts of non-uniform cross-section, such as rails, to employ separately adjustable burners for heating parts with different metal thicknesses, such as mushrooms, cores and rail pads.
Satisfactory welding of rail steel requires a moderately narrow range of welding temperatures. However, the metal on the surfaces of the rails and that on the
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opposite faces of the rail ends should be brought to approximately the same temperature without causing surface gunfire or other damage to the metal directly exposed to the heating medium.
This is achieved by first placing the burners close to the rail surfaces and then after these surfaces have reached approximately the desired weld temperature by removing the burners a short distance from the rail, or the intensity can be reduced. flames so that heat is applied to the ends of the rails about as much. quickly that it is driven inside the rail and to the opposite faces of the rail ends.
During welding, each burner is driven in a reciprocating motion across the joint, longitudinally to the rails.
Both the stroke length of the reciprocating movement and the speed of this movement are regulated in accordance with factors such as - the composition of the metal of the rails, the thickness of the section of the rails, the amount of upset or desired at the joint, and the pressure applied during upsetting and welding.
This reciprocation of the burners prevents local overheating of the metal of the rails, and ensures uniform heating of the abutting ends of the rails to a welding temperature in an area of selected length, on each side of the joint. When the rails reach the welding temperature under the applied pressure, but ballast: below the temperature at which the metal ceases to be solid, the metal of the rails, in this heated zone, becomes slightly plastic and the pressure tends to push the hot metal from the rails by pushing the rails together and causing the metal of the rails to protrude outward at the joint produced.
Particularly strong, stubborn and high quality welds are ensured when the flames are reciprocating across the rail joint, over distances ranging from 25 mm
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to 75 mm in total length, also arranged on opposite sides of the joint.
It frequently happens that, after the flames have been directed against the rils for a short time, there is a tendency for the runners of the rails and sometimes for the mushrooms to deviate slightly. This can happen when, due to irregular grinding of the rail ends, the end faces are not in contact at all points. This may also be due to the faster thermal expansion of metal in the cores since the latter contain less metal than mushrooms and rail pads and are brought to a high temperature faster than the latter. This temporary separation of the parts, although of short duration, constitutes a big drawback since it can allow an oxidation of the abutante forces of rails before the doudante temperature is reached.
The presence of oxides in appreciable amounts in the welded joint would tend to reduce the strength, toughness and impact resistance of that joint; oxides must be completely removed from welded rails intended for high speed traffic.
Such separation or spacing, at the beginning, of the metal which is at the abutant rail ends is avoided by applying the welding heat for a suitable period of time to the portions of the rail ends which are not in perfect contact before light the burners heating the other portions of the rails. The technique of first heating the rail shoes at the joint location has been shown to be of great importance in ensuring a high quality weld in the entire rail joint and is particularly recommended in butt welding. , under pressure, rails and other metal parts of irregular cross-section, such as double T-irons, U-irons etc.
An important feature of the invention is the exact adjustment, during welding of the span.
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and of the metal upset type, rails immediately adjacent to the joint being formed. The extent of this upsetting, and in particular that part of the upsetting that occurs after the metal has reached a welding temperature, has a significant impact on the quality of the weld produced.
It was found that the quality of the welded joint was quite satisfactory in the case where the upsetting of the ends of the rails, that is to say the total shortening of the rails, at the joint, and of the order of about 12 , 5 mm to about 37.5 mm and, in the event that the extent of upsetting - and the proportion of it that occurs after the rail ends have reached a weld temperature - are regulated by careful adjustment of the areas of rails which, on each side of the joint, are subjected to welding heat and by pushing the two rails against each other under strong uniform pressure during welding.
A preferred procedure employed for pressure welding 50 kg rails involves the use of uniform welding pressures of about 140 to 245 kg per cm2 pushing the rail ends together, at the joint, for that the rails, at the joint, and in the adjacent parts, at the joint, be heated uniformly to a temperature between 1200 and 1300 C, by flames encircling them, sufficiently spaced from the rails so that the individual flames overlap and produce a continuous blanket, or peripheral zone, of flames and hot gases, the pressure being released after the two rails have been shortened, at the joint, to a total length of about 22 mm.
This high pressure discharge produces, in the present process, an adjustable amount of hot work, or forging, which greatly contributes to the strength of the seal.
As previously stated, the amount of re-
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running and shortening of the rails, is influenced by the extent of the area subjected to the welding heat as well as by the degree of pressure applied to the rails during the application of the welding heat. Thus, with a reciprocating movement or stroke of 5 cm of the flames across the joint, a 50 kg rail can be held at a temperature of about 1250 C over a length of about 31 mm on each side of the joint. At this temperature the metal is plastic and, under the action of suitable end pressure, gradually pushes back.
A 10cm stroke of the flames brings a 12cm length of rail metal to weld temperature and causes this length to be forced back when proper pressure is applied. The rail metal can withstand a pressure of about 70 kg per cm2, at the above temperature for a considerable period of time without seriously changing shape. However, with pressures of about 105 kg to about at least 245 kg per cm 2, sufficient backflow occurs in the hot zone. The degree of rail shortening is less with the shorter strokes of the welding flames across the joint.
The following table illustrates the general relationship between the length of flame travel across the joint and the amount of backflow (indicated by rail shortening) that has been found to produce satisfactory welded rail joints:
EMI8.1
<tb>
<tb> Total length <SEP> <SEP> of the <SEP> path <SEP> of the <SEP> Shortening
<tb> flames <SEP> in <SEP> through <SEP> of the <SEP> joint <SEP> of the <SEP> rails
<tb> 37.5 <SEP> mm <SEP> 15.5 <SEP> mm <SEP>
<tb> 50 <SEP> mm <SEP> 25 <SEP> mm
<tb> 75 <SEP> mm <SEP> 31 <SEP> mm
<tb>
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It may sometimes be desirable during welding to keep the pressure low at the start, for example about
70 kg per cm2 at the ends of rails or between them while the metal throughout the thickness of the sections being welded,
is brought to the desired welding temperature. At this pressure, virtually no backflow occurs. Once the weld temperature has been reached, higher pressure - preferably about 140 kg to 245 kg per cm 2 - is applied for a short time and the upsetting and welding of the rails is accomplished rapidly.
Following welding, the pressure is released on the rail and brought to the reforming station, preferably while it is still at a very high temperature. There, most, or all, of the metal forced at the joint is deburred quickly and effectively, preferably by means of one or more flames of combustible gas and oxygen directed up and down along the sides of the mushrooms. and runners, and after that either across or along the top of the rail head. Under normal operating conditions, removal of hot extruded metal requires less than two minutes, and the metal surface thus exposed is free of crevices and is in excellent condition for heat treatment of subsequent standardizations.
At the end of pressure welding, applied to a piece of steel, such as a rail, - and especially in high carbon rail steel - the grain structure of the metal at the joint, and in immediately adjacent places to this one is quite big in comparison with that of the original base metal.
In order to eliminate this coarse-grained structure and restore the metal to a suitable degree of toughness and softness, the metal of the rail, at the joint, and at the locations is heated.
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adjacent thereto, a distance from the joint, preferably a little greater than that which was heated during welding and reforming, to a temperature above the upper critical point for the current steel welding. In the case of conventional rail steel, this critical temperature is approximately 750 C. However, in the present annealing operation, the temperature is preferably raised to approximately 900 C. which not only shortens the time required for the heating. recrystallization but ensures that the latter is effective throughout the thickness of the metal, at the joint.
Preferably, this heat treatment is carried out by means of a plurality of reciprocating flames, similar to those employed in welding, to heat the metal of the rail evenly at points around the periphery of the rail, at the joint.
L-a annealed produced significant improvements in the physical properties of the rail metal throughout the welded joint, as shown by the test data shown in the following table, each value being the average based on four tests of the sample examined:
EMI10.1
<tb>
<tb> Limit <SEP> of- <SEP> Resistance <SEP> Elongation <SEP> Reduction <SEP>% <SEP>
<tb> lasticity <SEP> final <SEP>% <SEP> on <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> of <SEP> section
<tb> Joint <SEP> of <SEP> rail
<tb> such <SEP> than <SEP> welded <SEP> 70.25 <SEP> 129.0 <SEP> 5.0 <SEP> 8.9
<tb> Joint <SEP> of <SEP> rail
<tb> annealed <SEP> 57.9 <SEP> 128.6 <SEP> 10.8 <SEP> 18.5
<tb>
To carry out these tests, the A.S.T.M. on welded specimens 12.6 mm in diameter, taken from 50 Kg type RE railroad tracks that had been welded under similar conditions and the values given above for yield strength and strength final are expressed in multiples of 70 kg per cm.
In the attached drawings, showing a pre-production
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proud of the invention:
Figs 1 and 1A, respectively, show somewhat schematically an arrangement of apparatus for the production of butt welded joints, under pressure, in accordance with the invention;
Fig. 2 is a perspective view of a welded joint, before reforming;
Fig. 3 is a vertical cross section of a rail, taken at a welded joint, showing in dotted lines the marginal portions of extruded metal which will be removed later.
Fig. 4 is a plan of an arrangement of a welding apparatus, some parts being omitted, others being broken away and still others being shown in section;
Fig. 5 is a front view of the welding apparatus, on a smaller scale than FIG. 4, some parts being omitted;
Fig. 6 is a vertical section, on a large scale, on 6-6, fig.4, certain parts being omitted;
Fig. 7 is a large-scale vertical section on 7-7, fig.4, some parts being omitted and others broken up.
Fig. 8 is a diagram of means for moving the interlocking blocks;
Figs 9 and 10, respectively, are side and front views of a burner head for heating the rail webs;
Figs 11 and 12, respectively, are a side view and ... a plan of a burner head for heating the undersides of the rail pads;
Figs 13 and 14, respectively, are side and bottom views of a burner head for heating the top of the rail mushrooms.
Fig. 15 is a diagram of the hydraulic system for operating the welding device; =
Fig. 16 is a perspective view of an apparatus to be reformed
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upset rail metal at a welded joint, some parts broken; Fig. 17 is a front view of an apparatus for annealing a welded and reformed joint, some parts being broken, and
Fig. 18 is a section taken through a duct going to one of the burner heads.
A continuous welded rail, R, is supported on a series of aligned rollers 13 carried on supports on a plurality of flat cars C movable along a track T. On the cars C are mounted successively in longitudinal alignment: an apparatus with welding machine W, a reforming device M and an annealing device N. In front of the welding device, there may be one or more machines for grinding the rails, G, or other suitable means to give the ends of rails clean, smooth surfaces perpendicular to the longitudinal axes of the rails.
Following the annealing apparatus are one or more rail grinding machines of the common type, G1, employed to remove excess metal from the joint and reform the joint. Preferably, the welding apparatus, the deburring apparatus and the annealing apparatus are spaced a distance of a rail length so that welding, deburring, or reforming, and annealing can be conducted. concurrently, thus saving time and thermal energy.
Various means can be employed to move the rail R from the welding apparatus to the deburring and annealing apparatus.
The means shown for this purpose is a windlass K which can be driven by motive power, if desired, and can be mounted on a flatcar or other suitable support. The advancing end of the rail can be connected to the windlass K by an L cable, or its equivalent.
Figs. 2 and 3 show a typical rail joint made by the present process before the upset metal has been removed.
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U which, as shown, protrudes: the top, on the tops of the mushrooms and the rail pads, laterally on each side of the mushrooms, cores and pads and downwards, from the underside of the mushrooms and rail pads, on each side of the rails. In Fig. 3, the parts shown in solid lines represent the rail after parts of the forced metal U, shown in dotted lines, have been removed from the mushrooms and the rail pads.
The welding apparatus is housed in a frame F (fig. 4) made of steel construction elements preferably welded together and suitably braced. The frame may comprise a plurality of vertical elements 21 -figure 6 - supported on double T-bars 22 and connected in pairs at their upper and lower ends, by crossbars 23. The vertical elements 21 located on each side. front side of the frame are interconnected by elements 24 and 25 and the elements 21 located on each side of the rear of the frame are connected by elements 24 and 26.
During use of the welding device, the rails to be welded are brought into the frame F from the left, in fig. 4 and this end can be called the entry end, the opposite end being the output end. On an instrument panel 27 (FIG. 5) supported on one of the sides of the apparatus, the oxygen and fuel gas shut-off valves 28 and the pressure regulators 29, 29 'are mounted. Other controls are located on the same side of the frame, within easy reach of the operator. This side of the machine can be called the front and the opposite side, the rear.
On the frame F are mounted, on the inlet and outlet sides, vertically adjustable rail support elements, carried on supports provided on the frame. As best shown in Figure 5, each of these elements comprises wedge-shaped cooperating plates, 30, 30 'and a screw.
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31 cooperating with one of these plates to move the surfaces of the corners with respect to one another. Each plate 30 supports a roller 32 on which a rail R can be supported in longitudinal alignment with another rail R '.
As best shown in Figures 4 and 6, to exactly align the rails in frame F, four steel alignment pads, 33, 35, 37, 39 are secured to the frame: two at the front and at the rear, respectively, of the inlet end and two at the front and rear of the outlet end. The surfaces of these pads which face the rails are machined, after mounting the frame, so that the two pads located at the front of the frame are in perfect alignment, as are the two at the rear.
At the rear of the outlet side of the frame is supported on an element 41 (see figure 4), on which it can slide, a drilled metal block 43 at the front end of which is secured by means of bolts, for example a bar Interchangeable rail clamp 45 having upper and lower wedge-shaped edges capable of engaging, respectively, on the underside of a rail head and on the top of a rail shoe. The block 43 is movable towards the rear of the frame in contact with the alignment pad 33 under the force of an adjustable spring 47, working in compression, mounted in a box 48 on the frame elements 26 and interposed between said box and a collar 50 secured to a rod 49 fixed to the block 43 in a well known manner.
To overcome the action of the spring 47 and move the block 43 towards the front of the frame, two springs 13, working in compression, are housed in spaced tubular guides 51, each of which can slide inside a part 52 secured to the frame elements 26, and is secured by one end at the rear
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re of the block 43. Each spring 53 is interposed between the front end of a guide, 2!., and a larger diameter end of a shaft 55, associated therewith, a threaded portion of which cooperates with an internal thread. a collar 57 secured to a frame member. On the respective shafts 55 are mounted chain wheels 59, 59 'interconnected by a chain 61. A handwheel 63 is mounted on one of the shafts 55.
The arrangement of the parts is such that the movement of the flywheel 63 in one direction causes the block 43 to move towards a rail R, after having overcome the action of the spring 47.
To engage the block 43 in a forward position, with its clamping bar in contact with a rail, there are provided interlocking blocks 67, 67, mounted to slide along the alignment pad 33 and guided in grooves. formed by rules 68 associated therewith. Each block 67 is connected, by a pin 70, with a spring 69, working in compression, associated therewith, so that, after the block 43 has been moved towards the rail and beyond the blocks 67, the springs 69 bring these blocks into position behind the block 43 or thus engage the latter in its forward position. As is best shown in Figures 4 and 8 to remove the blocks 67 from this position, a lever is provided hand 71 which is connected by means of suitable connecting rods 73 with the respective interlocking blocks,
so that a movement of the lever in one of the directions causes the blocks 67 to move laterally to the block 43 in antagonism to the action of the springs 69.
As best shown in Figure 6, on a frame member 75 is supported, at the rear of the input side of the machine, a drilled metal block, 77, to the front end of which is secured. an interchangeable rail clamp bar 79. The opposite end of this block is connected with a pressure transmitting element 81 by means of plates 83 secured thereto and having flanges which fit together.
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grafant on edges provided on the rear of the block 77. To move the block 77 in the direction of the length of the frame and the element 81, three rollers 85 are mounted on vertical axes in the block 77 and are movable. along a plate 87 secured to the element 81 by means of plates 83 and studs 89.
In order to move the block 77 and the element 81 towards the rear of the frame, there is provided a rod 91 and parts associated therewith, similar to the rod 49 and the parts associated therewith.
To move the block 77 and the element 81 towards the front of the machine and to bring the clamping bar 79 into engagement with a rail, there are provided two tubular guides 97 and associated springs, and two shafts 101 and parts. associated therewith, similar as a construction and as a role, respectively to the guides 51, to the springs 53, to the shafts 55 and to the associated parts. As best shown in Figure 4, chain wheels 103 mounted on the respective shafts 101 are interconnected by chains 105 and a handwheel 107 is mounted on one of the shafts 101. One chain 109 meshes with chain wheels 111,113, respectively secured to a shaft 55 and to a shaft 101.
The arrangement is such that a movement of the handwheels 63 and 107 in one direction causes the blocks 43 and 77 to move at the same speed towards the rails to be aligned and to be clamped.
As best shown in Figure 4, to exert lateral pressure on the rails and to push the rail ends against each other under strong pressure, two pairs of transmission elements are provided. wedge-shaped pressure 117, 119 in front of the respective inlet and outlet ends of the machine.
The elements 117, 119 can slide laterally on support elements 121, 121 ', carried on the frame. A rail clamp 123, similar to bar 45, is secured,
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detachably, to each wedge-shaped element 117 (see Figure 6). The opposite or wedge face of each element 117 cooperates with an adjacent wedge face of the corresponding element 119 and with shoulders 127 existing on the element 119.
As best shown in Figure 4, the respective elements 117, 117 point in opposite directions.
Levers 129 are articulated at the pointed ends of each element 117 by an articulated system and allow these elements to move in the direction of the length of the frame.
Each element 119 is movable, in the direction of the length of the frame, on three rollers 131, mounted so as to be able to turn on vertical axes in the element 119, and is movable along a track 133 secured between plates. flanged support, 135, carried by the frame. As best shown in Figure 4, to push against each other under high pressure, the abutting ends of the rails while applying sufficient lateral pressure to the rails to keep them in exact longitudinal alignment, two cylinders actuated by pressurized fluid, 141,143, are mounted at the inlet end of the frame, at the front and at the rear thereof on opposite sides of the rails to be joined. The cylinder 141 is secured, at spaced points, to the block 77 by means of pieces 142.
Its piston is secured to the block 43 by a piston rod 144 which passes freely through the hole in which the block 77 is drilled.
The cylinder 143 is secured to the element 119, at the inlet end of the machine, by parts 146 and its piston is secured to the element 119, at the outlet end of the machine, by a rod 147 The arrangement of the parts is such that, during the application to the two cylinders 141,14 'of pressurized fluid pushing the pistons to the left, in FIG. 4, the elements 77, 117 and 119, at the inlet end of the machine
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are free to move with the rail R '; but the elements 117 and 119 located at the output end are kept immobile during the pushing back of the metal from the rails since the block 43, associated with it, is blocked on the frame F.
To apply welding heat to a selected section of the metal of the rails, to the joint being welded, there is provided, in the arrangement shown, a burner carriage 151 mounted on wheels 152 rolling on a track 154 carried by the built. On the carriage 151 are mounted a series of torches 153,155,157,159 which are spaced apart from each other and extend through openings in the carriage and which supply welding gases to a series of welding burners arranged at the ends of the rails and respectively at the - under rail runners, above rail mushrooms and on either side of rail webs.
Each torch is supplied with combustible gas and oxygen through separate conduits 161,163 (figures 5 to 7) which are controlled by valves and in which there are pressure regulators 29,29 'to precisely regulate the welding heat applied to each part ends of rails.
As best shown in Figure 7, the torches 153 and 155 are vertically adjustable in collars 164, mounted on the carriage, by means of racks 165,167 cooperating with pinions 169,171 (see also fig. 4) carried on the shafts respective 173,175 provided with handwheels 177,179- The end of the shaft 173 which is opposite to that where the flywheel 177 is located carries a pinion 181 meshing with a rack 183 formed on a rod 185 sliding in a part 187 supported on the cart. The other end of the rod 185 is secured to a part 189 connected with the burner head 317.
As shown in Figures 4 and 7, torches
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157,159 are mobile, as a whole approaching and moving away from each other for simultaneous movement towards a rail web or away from it. For this purpose, the respective torches are mounted, for vertical adjustment, on collars 191 supported on plates 193,195 (see fig. 4). Each of these is mounted to slide by its respective edges in grooves of plates 197,199 which, in turn, are supported in grooves of the burner carriage to be able to move in the direction of the latter's length.
To move the torches 157, 159 concurrently by bringing them closer to and away from each other, a shaft 201, supported so as to be able to rotate on a support 203 has threaded portions of opposing pitches 205, 207, cooperating with threaded parts provided on the respective plates 197,199. Collars 204, on the shaft 201, prevent longitudinal movement of the latter. The construction is such that, when the flywheel 209 is turned, the respective plates 193,195 are secured to the shaft 201 and the burners carried by them are movable moving towards or away from each other.
To move the torches 157,159 laterally independently of one another, the shafts 211 213 mounted in the support 203 to be able to slide longitudinally have threaded parts respectively cooperating with threaded holes existing in fingers 215,217 carrying the plates 197,199 and secured. on torch plates 193,195. On 211,213 shafts are subject parts 218,219 rigidly connecting these shafts respectively to the plates 197,199. This arrangement ensures that when either of the shafts 211 or 213 is rotated, the associated plate 193 or 195 moves lengthwise of the carriage.
As is best shown in Figure 5, to make
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to and fro the burner carriage 151, the piston of a cylinder 221 actuated by pressurized fluid and mounted on the frame, is connected by a connecting rod 223 to one of the sides of this carriage. As seen in Figures 4, 5 and 6, to the opposite side of the carriage is connected a metal rod 225 which can move back and forth in supports carried by the frame and on which can slide collars 227, 229 provided with means to block them. in selected positions.
Each collar has a finger capable of engaging with and actuating an operating lever 231 of a hydraulic pressure reversal valve 233. The latter is supported on a plate 235 which can slide in grooves existing in parts. 236 supported on an element of the frame.
To move the plate 235, a rack 237 provided on the latter, cooperates with a pinion 239 secured to a shaft 241 journaling on the frame (see figs. 4 and 6). The valve 233 is arranged in such a way, in the pipe bringing the pressure to the cylinder 221, that during the movement of the rod 225, in one direction or the other the finger of a collar 227, 229 acts on the lever 231 and produces a pressure reversal in the cylinder 221, in thereby reversing the movement of the carriage 151 until contact of the finger of the other collar with the lever 231 again reverses the pressure at the cylinder 221 and the movement of the carriage.
A handwheel 243, mounted on the shaft 241, moves the plate 235 and the valve carried by it and determines the point of the stroke of the carriage 151 at which its movement is reversed.
In the embodiment shown, the various rail clamping and pressure application mechanisms, as well as the mechanism for reciprocating the burner carriage 151 are actuated by pressurized fluid in a system hydrau-
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lique which is shown schematically in fig.15. In this figure: 251 denotes a reservoir for the pressurized liquid, such as a suitable hydrocarbon oil. To maintain a suitable pressure in the system, the suction of a pump 253, operated by a suitable power source, is connected to the reservoir 251 by a conduit 255 controlled by a valve.
A discharge line 257 goes from the pump to an inlet and interception valve 259, actuated by a lever 261 (see also figs 4 to 6) to apply liquid under pressure to either side of the pipes. pistons working in cylinders 141,143 through the respective lines 263,263 'or 265,265'. An outlet line 267 runs from valve 259 to reservoir 251. A delayed action bypass valve, 269, interposed in line 263 ', remains closed until a predetermined pressure of 21 kg to 28 kg. per cm2 is reached.
The inlet orifice of a valve 271 provided with a handle 273 (fig.5) is connected to the conduit 257 and its outlet orifice communicates with the reservoir 251 via the conduits 275,267. The valve 271 also has an outlet line 277 connected to a reversing valve 279. The latter has selective outlet lines 281,283,285 communicating respectively with the conduit 261 and with the opposite ends of the cylinder 221.
In lines 283,285 there are throttle valves 287,289 for regulating the speed of the liquid flowing from cylinder 221.
The outlet of the valve 271 also communicates via a line 291 with the inlet to the reversing valve 233 of the carriage 151.
The outlet of the valve 233 communicates with the reservoir 251 through the lines 293,275 and 267 and with the valve 279 through the respective lines 295,297. A bypass line 299, in which there is an excess pressure relief valve 303, connects line 255 to line 257 and a discharge line.
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Bypass 301, in which there is an excess pressure relief valve 304, connects lines 257 and 267. A bypass for valve 304 is in turn provided by valve-controlled line 305. Shut-off valves and pressure gauges are preferably placed in the system at the points indicated in figure 15.
Reservoir 251 is also provided with a breather, a valve-controlled drain line and a strainer at the inlet of line 255.
As is best shown in Figure 7 and Figs.
9 to 14, to apply the welding heat uniformly to the abutting rail ends, a battery of liquid cooled welding heads 311, 313,315, 317 is provided. The head which heats the top of the rail head, is connected to the torch 155 by a water-jacketed conduit 312. It may have two parallel rows of nozzles 318, directed from top to bottom, arranged in a baffle and is a little wider than the rail head. The heads 313 and 315 heat the opposite sides of the rail webs and the adjacent parts of the mushrooms and the pads and are respectively connected by water jacketed conduits 21,323 to the torches 157 and 159.
The sides of the heads 313,315 which face the rails have contours conforming to the shape of the adjacent rail parts. Head 317 is disposed under the rail runner and is provided with two parallel rows of baffled nozzles 324. This head is connected to torch 153 by a water-jacketed conduit 325 shaped to bring the head into position horizontally under the head. rail and provided with a sling 327.
Each of the core heating heads 313,315 has vertical, upper and lower nozzle-holder faces 335, 337, separated by an oblique shoulder 339 (FIG. 9) of the nozzle-holder faces 341,343 inclined from front to back and from top to bottom.
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bottom and a nozzle holder face 344, on its underside. A plurality of
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/ vertical v baffled burner nozzles are secured in two rowsa // parallel on faces 335,337, while three similar rows of nozzles are adjacent to faces 341,343. The nozzles on faces 335 launch flames at the sides of a rail head and are normal to them.
The uppermost nozzle 347 on face 337 throws flames on the fillet between the mushrooms and the rail webs, the middle group of nozzles, on this last face, throw flames on the rail webs and the lower nozzles on face 337 as well as the nozzles on faces 341 and 343, respectively, send flames onto the upper surfaces of the rail pads.
As has been shown in FIG. 7, the water inlet and outlet conduits 329,331 connect cooling jackets, provided in each of the welding heads, to cooling jackets associated with the conduits to. respective gases 312,321,323 and 325 and are connected to a source of water, or other circulating coolant to cool the welding heads and burner heads in service. How is it,. shown in Figures 10-14, each of the weld heads has a gas inlet fitting 349 and inlet and outlet fittings, 351,353 for connection with the coolant lines 329,331.
The tails of the various burner nozzles preferably have their orifices approximately equidistant from the surfaces of the rails on which they direct flames. The nozzles adjacent to the middle of the heating head of the rail shoes, 317, and to the external ends thereof these preferably have larger orifices than the other nozzles, to ensure uniform heating of the rail parts.
The nozzles of the heating heads of the rail cores have, of a
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generally, dimensions proportionate to the thickness of the metal they have to heat, smaller nozzle orifices being used to heat the cores than to heat the larger sections.
As best shown in Figure 16, to reform the welded joint, two oxyacetylene torches 361 363, or their equivalent, are supported for vertical and rotational adjustment, on clamp pieces 365.367 pivotally mounted at 368.370 on clamping elements 369,371. With these last two parts are associated pinions cooperating with racks 373.75, respectively mounted on parallel supports 377.379 secured to a carriage 381 which can be actuated by a motor.
This carriage is mounted, to 'move at right angles to these supports, on co-operating wheels, with rails 383 of a track which is supported at its respective ends on wheels 386 running on tracks 387,387, arranged at at right angles to rails 383 and supported on suitable supports 389,389. The arrangement of these parts is such that, when the torches are arranged above a joint to be reformed, each torch can be independently directed at any desired angle in vertical planes respectively longitudinally to the rail and transverse to it.
The torch 361 has a set of nozzles comprising a nozzle block 391 and a burner nozzle 393 mounted on this block to be able to pivot in a vertical plane transverse to the rail. Each of the torches 361,363 is provided with conduits 395,397 for the fuel gas and the heating oxygen, as well as conduits 399 for the cutting oxygen.
Valves 401,403 regulate the passage of gases to the torches.
The rail R being reformed is supported on rollers 405 carried by supports (not shown).
We can, if desired, use a metallic baffle
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to prevent molten metal coming into contact with the top of the rail pads during reforming of the rail mushrooms at the joint. Likewise, a guide may be secured to the torch 361 and have an end capable of moving on the rail head at a point spaced from the welding zone, to maintain the burner pan at a fixed distance from the rail.
As best shown in Figure 17, to anneal the welded and reformed rail joint, a torch carriage 411 and an associated torch assembly are mounted on wheels 412 "to move back and forth on a track 413 carried by a support frame 415. To move the carriage back and forth by hand, a crank 416 may be provided which is secured to a shaft 417 mounted in bearings on the frame. A pinion mounted on the shaft 417 cooperates with a rack 419 carried on the frame to be able to move sideways to the shaft. The rack and the carriage 411 are connected to each other by means of a cross member 421.
The annealing burner carriage and the set of burners and burner heads :, and associated parts, mounted on the carriage, are generally similar to the welding burner carriage 151 and to the set of burners and associated burner heads. If desired, hydraulic means, or the like, similar in construction and in operation to the parts which move the carriage 151 to and fro can be used to move the carriage 411 back and forth. On the frame 415 is mounted a table with instruments 423, bearing quick-acting inlet and shut-off valves and pressure regulators, all similar to Table 27 and parts thereof.
To circulate coolant through the burner heads of the welding machine and the annealing machine,
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a circulation system is provided (see figure 1) which may comprise a reservoir S, a circulation pump P, suitable means for operating the pump such as an electric motor or an internal combustion engine and ducts (not shown ) to lead coolant to the burner heads and return it, through a suitable radiator, to the reservoir.
The preferred operation of this arrangement of apparatus will now be described. Assuming the rear rail clamp bars 45,79 and blocks 43,77 and 81 are removed, which ensures full clearance of the rails and bars, and assuming that two rails have been placed in the frame and are supported on the rollers 32,32 in correct longitudinal alignment, with their prepared ends in intimate contact near the longitudinal center line of the machine, the flywheel 107 is turned (see figure 4) and through the system of chains and chain wheels, the four shafts 55 and 101 acting through the associated parts, force the blocks 43 and 81 towards the rails until the rear of these blocks have passed the interlocking blocks 67;
then, the springs associated with the latter automatically push these outwards behind the blocks 43 and 81. The wedge blocks 117,117 carrying the rail clamp bars 123,123 are then brought, by means of the levers 129,129 into pressing contact with the rails, on the front of the frame, which ensures initial tightening of the rails.
After that, the handwheel 107 is turned again until, by compressing the springs 53 on the inlet and outlet sides at the rear of the frame, the total initial clamping pressure is raised to about 70 kg. on each pair of clamping bars. This ensures that the corners 117 will not slip
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not, later when the hydraulic pressure will pull them together to give the full clamping pressure and the high welding pressure on the rails.
Hydraulic pressure is then applied by opening valve 259, allowing oil to pass to cylinder 143 at full line pressure, the pressure set by excess pressure relief valve 304, and movement corner blocks 119 inward begins. Oil does not pass to cylinder 141 until the pressure predetermined by valve adjustment 269 is reached, after which, cylinder piston 141 is actuated.
This arrangement prevents lateral movement of the rear block 77 which has no wedge until sufficient wedging action has been produced by the pieces 117 to prevent slippage and until a party can be removed. derived from the higher value of static friction thus ensured.
After the two cylinders 141,143 have been put under the full pressure of the pipe, an equal force is exerted by the two rods 144,147 and the parts associated with them on the abutant rail ends, which serves to press these ends against each other. the other and keep them securely tightened in alignment with the alignment pads existing on the frame F. After lighting and adjustment of the water-cooled burners, we begin to print a back and forth movement to the burner carriage by opening the valve 271, which admits liquid under pressure to the adjustment valve 279. This latter
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, / to one then admits liquid under pressure / to the other side of the piston or burner carriage by the two regulating valves 287 and 289.
The control valve 279 is actuated by the pilot valve 233, the operating lever of which is reversed by the fingers of the rod 225. The frequency or speed of the aisles
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and comings from the burner carriage is regulated by valves 287,289 which throttle the oil leaving cylinder 221 while not offering resistance to incoming oil, which keeps the cylinder under positive pressure at all times and ensures smooth and uniform movement of the carriage, with rapid change of direction.
When the burners are lit, the one which is placed under the rail shoe and is intended to heat the rail shoe and send flames from the bottom up along the cores is preferably lit one or two minutes before the others to prevent early separation of parts of the abutting rail ends.
After the metal on the outer surface of the rail ends has been brought to approximately weld temperature, the burners heating the mushrooms, runners, and rail webs are moved a little further from the rails so that jets of individual flames melt together and form a roughly continuous envelope of hot flame and hot gases around the periphery of the rails; of course, the intensity of the flames can be reduced thereby completely eliminating the effect of lines and hot spots resulting from excessive local concentrations of heat.
The gas envelope minimizes, or prevents, oxidation at the interstices between the facing faces in cases where, due to imperfect grinding or other reasons, the abutting ends are not in contact perfect.
By the time the rail metal adjacent to the gap reaches a uniform weld temperature throughout, slight softening and backing of the metal occurs at the heated area. The extent of the discharge varies with the size of the rails, the stroke length of the burner carriage, the
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back and forth frequency of it and other factors. Extremely satisfactory results are obtained by welding 50 kg rails, when the total pushback or shortening of the rails is between about -15.5 mm and about 31 mm. As the rails become shorter, the tight part of the outgoing rail remains in its original position, since the block 43 is devoid of rollers.
The incoming rail moves towards the outgoing rail under the action of the hydraulic cylinders 141,143 thus ensuring a constant pressure on the ends of the rails during the whole operation of pushing back and shortening of the rails and keeping the rails in alignment continuously. exact. Since half of the upset occurs in each rail, the centerline of the weld moves toward the outlet end of the frame F during upset.
In order to distribute the welding heat uniformly to the two rails during and after this delivery, and in order to center the heating burners on the rail joint and to keep them always in this position, the handwheel 243 is turned as required. necessary to bring the midpoint of the reciprocating motion of the burner carriage to what is then the transverse midpoint of the rail joint; The length of the stroke of the carriage can be adjusted by bringing the stops provided on the rod 225 to the desired positions and locking them in place.
After completion of the weld, valve 271 is closed and the supply of gas to the torches is interrupted. After an initial cooling period of two or three minutes to ensure proper consistency of the weld, valve 259 is reversed; then the wedge blocks 119, 119 move away from each other and the block 77 moves towards the inlet end of the machine at the limit of the stroke of the piston in the cylinder 141. then the clamping pressure
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initial lateral on the rails, by turning the handwheel 107, which relieves the pressure exerted by the springs 53. The blocks 43, 77 and 81 are then pressed against the locking blocks 67 by the springs 47.
The hand lever 71 is then actuated, which withdraws the blocks 67 from behind the blocks 43 and 81 and, then, the springs 69 bring the blocks 67 into contact with the frame and the springs 47 bring the blocks 43, 81 into contact. with alignment pads 33, 35 by removing rail clamp bars 45, 79 from the rails. Oh maneuver the levers 129 after that to slide the wedges 117 sideways to remove the rail clamp bars 123 from the rail. The rail is then brought in a suitable manner, first to the deburring and reforming station then at the annealing station.
At the reforming station, the torch 363 is lit and it is directed, from top to bottom, first along the edge of the shoe, on one of the sides of the rail then, from top to bottom, along a the sides of the rail head, then along the second side of the head and, finally along the edge of the shoe, on the second side, in each case causing the flame of the burner to move parallel to the axis of the rail .
The cutting burner nozzle, 393, is then directed laterally across the rail, at the joint, and the carriage 381 is moved parallel to the rail, so that all, or most, of the forced metal is removed from above. head, quickly and without significant damage to the rail metal, facilitated by the high temperature of the rail joint and adjacent rail metal at the start of this operation.
If desired, the nozzle 393 can be directed up and down, longitudinally of the rail head, at a small acute angle with the top surface of the head, and remove the upset metal by moving the nozzle transversely to the rail. After that the torch 363 is directed under
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a suitable angle to remove any excess metal remaining at the top corners of the rail head. At the start of the reforming operation, the rail metal is preferably at a dark red heat from the welding operation.
If, for some reason, sufficient welding heat does not exist at the start of this operation, the rail joint is preferably heated by a welding torch prior to the cutting operation. When the rail steel is preheated prior to the cutting and flame reforming operation, and is subsequently reheated in the manner described herein for the annealing operation, after the reforming operation, the rail steel is not damaged, and it is possible to ensure welded joints having strengths and other properties equivalent to those of the metal of the unwelded rail, thus resulting in welded rails extremely suitable for service in; harsh traffic conditions.
The reformed or trimmed rail is then brought to the annealing station, where it is subjected to a heat treatment. previously described manner, at temperatures preferably close to 900 C, while the heating flames are made to move back and forth across the welded joint over a stroke of selected length a little longer than twice that employed in the operation of welding. By this series of operations carried out at high temperatures in immediate succession, significant savings in heat and labor are achieved for the handling of the rails and the operation of the apparatus, the reforming and annealing operations effectively using the residual heat left in the welded joint by the previous operation.
After the joints have been annealed and cooled a little, the reshaped parts of the top and sides of the rail head and the edges of the shoes can be ground.
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to make them flush with the rest of the rail, in a well-known manner.
It is preferable to use, in the process, rails which have not been drilled, close to their ends, for the attachment of fish plates. In the case where drilled rails are employed, in the present process it is preferable to plug the existing holes in the rail webs before starting the welding.
The use of the invention results in significant savings in time, labor and materials which heretofore has not been possible to achieve. These savings result, on the one hand, from the correlation of the welding, deburring and annealing operations which are carried out concurrently on rail joints spaced a length of rail apart. Each movement of a finished rail joint from a welder to a deburring station simultaneously delivers a deburring joint to an annealing station. The advancement of the welded rail is intermittent but there are selected, uniform time intervals between successive movements of the rail joint from post to post. This involves little loss of time or labor, compared to the methods employed prior to the invention.
In cases where the deburring operation is performed by a thermochemical agent, an additional advantage is the saving of time and heat, which further lowers the cost price of a finished joint.
As an indication, in an industrial application of the invention for the butt welding, under pressure, of 50 kg rails, using for welding a welding temperature of about 1250 C and by making the burners over a 75 mm long stroke at a speed of about 40 cycles per minute, while pushing the rails against each other
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the other under a pressure of about 175 kg per cm2, we give below the average time, in minutes, for each operation: butt welding of each rail joint - 11 annealed of each rail joint - 5
The deburring operation, using oxyacetylene flames, requires less time than the annealing operation.