ES2275366A1 - Metodo de endurecimiento superficial de cruzamientos de vias de ferrocarril. - Google Patents
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Abstract
Método de endurecimiento superficial de cruzamientos de vías de ferrocarril. Consiste en la generación de frecuencias elevadas mediante resonancia por un equipo de ultrasonidos provocando impactos sónicos que son transmitidos a un conjunto de varillas que se adaptan al contorno de la superficie a endurecer, ocasionando un impacto mecánico contra la superficie de los cruces de vías obteniendo una capa endurecida. A continuación se efectúa una explosión aplicada sobre la superficie mediante un explosivo aumentando la profundidad de la capa endurecida.
Description
Método de endurecimiento superficial de
cruzamientos de vías de ferrocarril.
La presente invención se refiere a un método de
endurecimiento superficial que emplea la técnica de ultrasonidos
combinada con la de endurecimiento por explosión para su aplicación
en los cruzamientos de vías de ferrocarril.
Es objeto de la invención conseguir superficies
endurecidas de los raíles y corazón del cruzamiento por el
tratamiento de impacto por ultrasonidos en combinación con el método
de endurecimiento por explosivos, de modo que el endurecimiento por
ultrasonidos constituye un tratamiento previo que sustituye
parcialmente al de explosivos para evitar la aparición de poros,
contracciones o fisuras que pudiera ocasionar el simple
endurecimiento por explosivos efectuado en varias fases.
Se trata por tanto de reducir el número de
explosiones efectuando este tratamiento previo por ultrasonidos
que contribuye a endurecer y al mismo tiempo a mejorar las
características internas del material del cruzamiento endurecido
determinando una mayor durabilidad.
Los cruzamientos de vías de ferrocarril
presentan con el tiempo una serie de defectos superficiales en
distintos sectores de los raíles entre los que caben destacar los
desgastes en los bordes de la cabeza de los raíles, la fusión
parcial y deformación del corazón del cruzamiento, desprendimientos
de material de la superficie del raíl, fisuras sobre la cabeza o
lateral del raíl.
Para subsanar estos defectos generalmente se
recurre a efectuar las labores de reparación in situ,
resultando habitual el método de aportación de cordones de
soldadura para regenerar las superficies afectadas por las
deformaciones.
Con objeto de reducir en lo posible la aparición
de estos defectos se recurre a técnicas de endurecimiento de los
cruzamientos de vías, que han sido consideradas eficientes en cuanto
a disminución de desgastes, mejora del comportamiento a la fatiga y
minimización de la deformación del perfil de la cabeza debido a
impactos.
La técnica actualmente empleada se basa en
someter a raíles y corazón del cruzamiento a unas explosiones
controladas mediante la utilización de explosivos tales como el
PETN, efectuándose estas explosiones varias veces para conseguir
una dureza y penetración elevadas de la capa endurecida, así por
ejemplo para obtener una dureza de 300 HB a 10 Mm. por debajo de la
superficie se requiere efectuar 3 detonaciones con PETN.
Por medio de este método se consigue una buena
penetración, sin embargo resulta un método caro debido al coste de
los explosivos y de la mano de obra especializada en manipular
explosivos, así como constituye un riesgo evidente su manipulación,
produce un impacto acústico en el medio ambiente y puede ocasionar
grietas.
Por otra parte es conocido el empleo de la
técnica de ultrasonidos para mejorar la resistencia de las uniones
soldadas y eliminar las tensiones internas y los defectos
ocasionados por éstas, así como para aumentar la resistencia a la
fatiga y su durabilidad, resultando de aplicación en las fases de
fabricación, mantenimiento o reparación.
Este es el caso por ejemplo de la patente de
invención US 6,171,415 que se refiere a un "Método de impacto por
ultrasonidos para tratamiento de estructuras soldadas"
consistente en la aplicación de pulsos de energía ultrasónica para
tratamiento del metal en las proximidades o en la propia junta de
soldadura para reducción de las tensiones y aumento de sus
resistencia.
La utilización de técnicas de ultrasonidos para
endurecimiento superficial de los cruzamientos de vías de
ferrocarriles combinado con las técnicas de endurecimiento por
explosión constituye el objeto de esta invención que a continuación
se describe.
El método de endurecimiento superficial de
cruzamientos de vías de ferrocarril que constituye el objeto de
esta invención consiste en efectuar un endurecimiento previo
mediante ultrasonidos sustituyendo a parte de las fases de
explosión efectuadas por medio del método de endurecimiento por
explosivos, obteniendo una mejora de las características de la
pieza endurecida a un coste más reducido.
El método de endurecimiento por ultrasonidos
consiste en utilizar un equipo de ultrasonidos para producir
mediante resonancia unas frecuencias muy elevadas que provocan
impactos sónicos que son transmitidos a un conjunto de varillas que
se adaptan al contorno de la superficie a endurecer y que provocan
un impacto mecánico contra el material endureciéndolo hasta
alcanzar unas magnitudes iguales o superiores a las obtenidas por
medio del método de endurecimiento por explosivos.
Las varillas se pueden ubicar en un útil que
desplace con el aparato generador de ultrasonidos de modo que las
varillas se apliquen perpendicularmente sobre los puntos de la
superficie del cruzamiento de vía a endurecer.
Los resultados obtenidos en cuanto a la
profundidad de capa endurecida por medio del método de ultrasonidos
pueden equivaler a los conseguidos tras la aplicación de dos
detonaciones por medio del método de endurecimiento por
explosión.
La aplicación de las técnicas de ultrasonidos
constituye una alternativa al empleo del método de endurecimiento
exclusivo a base de explosivos, ya que por medio del primero se
reduce la formación de microporos y su propagación, formación de
microcontracciones, así como la aparición de huecos al lado de las
inclusiones, problemas que se encuentran normalmente asociados al
método de endurecimiento a base de explosivos.
Esta invención propone combinar los dos métodos,
ya que por medio del método de endurecimiento por explosivos se
consigue mayores penetraciones, por lo que se considera efectuar un
endurecimiento previo por medio del método de ultrasonidos para
obtener una calidad óptima de la pieza y una dureza aceptable,
seguido de una explosión aplicando el método de endurecimiento por
explosivos que determina una mayor penetración de la capa
endurecida.
Sorprendentemente se ha observado que la
utilización combinada de ambas técnicas de endurecimiento ha llevado
consigo un aumento del grado de endurecimiento en correspondencia
con un mayor aumento de la profundidad de la capa endurecida.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra un gráfico en el que se
aparece la representación de las curvas de
dureza-distancia de penetración en un cruzamiento
de vía correspondientes a tres métodos de endurecimiento:
endurecimiento por explosión con 2 explosiones, endurecimiento por
explosión con 4 explosiones, endurecimiento por ultrasonidos.
Figura 2.- Muestra un gráfico en el que aparece
la representación de las curvas de dureza-distancia
de penetración correspondientes a tres métodos de endurecimiento:
endurecimiento por explosión con 4 explosiones, endurecimiento por
ultrasonidos, endurecimiento por ultrasonidos combinado con una
explosión.
Se han llevado a cabo diferentes ensayos de
endurecimiento aplicados sobre cruces de vías siguiendo los métodos
de endurecimiento por explosivos, y de acuerdo con el método de
ultrasonidos dando lugar a los resultados aparecidos en la gráfica
de la figura 1.
Se ha empleado un equipo con una frecuencia de
ultrasonidos de 27 Hz que se transforma en un impacto mecánico de
300 Hz de frecuencia y dispone de una potencia de 1,5 Kw. con un
generador de corriente alterna de 120 V, así como emplea varillas
de impacto de 3 Mm. de diámetro y 15 Mm. de longitud.
Por otra parte los explosivos utilizados
consisten en una manta de 3 mm de espesor de explosivo PETN (Penta
eritritol tetranitrato) adherido con adhesivos a la superficie y
lateral del perfil a tratar.
A la vista de la figura 1 se observa que para
conseguir una dureza de 300 HB a 10 Mm. de la superficie se
requiere efectuar 3 explosiones. Por otro lado de acuerdo con el
método de endurecimiento por ultrasonidos se consiguen durezas de
300 HB con una profundidad de penetración de 1,3 Mm., coincidente
con la dureza y penetración obtenidas tras 2 explosiones.
A la vista de los resultados se estima
conveniente seguir el método de endurecimiento por ultrasonidos en
lugar de aplicar 2 explosiones, ya que resulta más económico y se
evita la aparición de microporos.
El método de ultrasonidos da lugar a un aumento
de dureza para reducidas profundidades de penetración, por lo que
cuando se pretende obtener durezas a mayores profundidades se
recurre a aplicar una explosión a continuación.
En la figura 2 se pueden apreciar los resultados
de llevar a cabo esta explosión, pasando de una dureza de 300 HB a
1,3 Mm. empleando el método de ultrasonidos únicamente, a una dureza
de 300 HB a más de 10 Mm. cuando se aplica una explosión a
continuación.
La combinación de ambos métodos resulta
satisfactoria en términos de dureza, profundidad de penetración de
la capa endurecida y calidad del material endurecido.
Claims (2)
1. Método de endurecimiento superficial de
cruzamientos de vías de ferrocarril caracterizado porque
consiste en las siguientes fases:
- -
- endurecimiento inicial mediante la aplicación de impactos sónicos obteniendo una capa endurecida,
- -
- endurecimiento posterior mediante la acción de explosivos aumentando la profundidad de la capa endurecida.
2. Método de endurecimiento superficial de
cruzamientos de vías de ferrocarril según reivindicación 1
caracterizado porque los impactos sónicos son provocados por
generación de frecuencias elevadas mediante resonancia por un
equipo de ultrasonidos, impactos sónicos que se transmiten a un
conjunto de varillas que se adaptan al contorno de la superficie a
endurecer determinando un impacto mecánico de las varillas contra la
superficie del cruzamiento de vías obteniendo la capa endu-
recida.
recida.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200301852A ES2275366B1 (es) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Metodo de endurecimiento superficial de cruzamientos de vias de ferrocarril. |
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|---|---|---|---|
| ES200301852A ES2275366B1 (es) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Metodo de endurecimiento superficial de cruzamientos de vias de ferrocarril. |
Publications (2)
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|---|---|
| ES2275366A1 true ES2275366A1 (es) | 2007-06-01 |
| ES2275366B1 ES2275366B1 (es) | 2008-05-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200301852A Expired - Fee Related ES2275366B1 (es) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Metodo de endurecimiento superficial de cruzamientos de vias de ferrocarril. |
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|---|---|
| ES (1) | ES2275366B1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59116324A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-05 | Kasuya Seikou Kk | 内燃機関の動弁用パイプ成形カムシヤフト |
| RU2159292C1 (ru) * | 1999-05-26 | 2000-11-20 | Государственный научно-исследовательский институт машиностроения | Способ упрочнения рабочих поверхностей сердечников стрелочных крестовин и устройство для его осуществления |
| US20020189726A1 (en) * | 1998-09-03 | 2002-12-19 | Uit, L.L.C. Company | Ultrasonic machining and reconfiguration of braking surfaces |
-
2003
- 2003-08-04 ES ES200301852A patent/ES2275366B1/es not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| RU2159292C1 (ru) * | 1999-05-26 | 2000-11-20 | Государственный научно-исследовательский институт машиностроения | Способ упрочнения рабочих поверхностей сердечников стрелочных крестовин и устройство для его осуществления |
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| ES2275366B1 (es) | 2008-05-01 |
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