ES2293513T3 - Procedimiento de renovacion de corazones de via por recargue utilizando soldeo por arco y enfriamiento combinados. - Google Patents

Procedimiento de renovacion de corazones de via por recargue utilizando soldeo por arco y enfriamiento combinados. Download PDF

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ES2293513T3 ES05364018T ES05364018T ES2293513T3 ES 2293513 T3 ES2293513 T3 ES 2293513T3 ES 05364018 T ES05364018 T ES 05364018T ES 05364018 T ES05364018 T ES 05364018T ES 2293513 T3 ES2293513 T3 ES 2293513T3
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Abstract

Procedimiento de renovación de un corazón de vía de acero austenítico de alto contenido en manganeso, donde el procedimiento comprende una etapa de recargue de una zona deteriorada (100, 200, f) por soldadura por arco y una etapa de mecanizado para poner la zona recargada a las dimensiones de origen, estando el recargue realizado mediante un acero que tiene un contenido ponderal: - de 12 a 19% en manganeso, - de 2, 5 a 4, 5% en níquel, - inferior a 0, 8% en carbono, caracterizado porque el acero de recargue está depositado en cordón (a, b, c, d, y) transversalmente a la zona deteriorada, y durante el recargue: - se mide la temperatura del corazón alrededor del cordón de soldadura depositado, y, si la temperatura sobrepasa 100ºC, se interrumpe la soldadura para hacer enfriar el corazón, y eventualmente se acelera el enfriamiento, - se mide y se controla la tensión y la intensidad del arco con vistas a limitar el aporte en energía a 20 kilojoules por centímetro de cordón depositado.

Description

Procedimiento de renovación de corazones de vía por recargue utilizando soldeo por arco y enfriamiento combinados.
La presente invención se refiere a un procedimiento de renovación de los corazones de cruce o de travesías de conformidad al preámbulo de la reivindicación 1 (ver por ejemplo US 3 708 856 A).
Estas piezas son, con las agujas a las cuales están asociadas en la constitución de los aparatos de vía, las principales piezas de desgaste de las redes ferroviarias.
Los corazones permiten sea, para los corazones de travesía, el cruce de dos vías distintas, sea para los corazones de cruce, los más frecuentes, el paso por las ruedas de los convoyes ferroviarios de la zona donde se cruzan la vía desviada y la vía principal en un aparato de vía.
La tecnología que proporciona los mejores resultados en términos de seguridad, de duración de vida y de coste es un corazón de vía llamado "corazón soldado" constituido de una pieza moldada de acero austenítico de alto contenido en manganeso - del tipo acero Hadfield - cuyas cuatro extremidades están soldadas a antenas, es decir a trozos de carril de acero de carbono, vía unos insertos de acero austenoferrítico bajo en carbono.
La elección de un material de acero de alto contenido en manganeso está liada a las propiedades destacables de resistencia a los choques y al desgaste por la aptitud al endurecimiento por conformación en frío y al endurecimiento superficial conservando a la vez tenacidad y flexibilidad para un coste que es sin embargo moderado.
El corazón así realizado está empalmado al resto de la red por 4 soldaduras aluminotérmicas (de ahí su apelación de corazón soldado).
La soldadura de los corazones sustituye cada vez más la unión por embridado de los corazones a la red porque los asientos y los agujeros de embridados de las extremidades del corazón sufren deterioraciones que hacen necesaria la sustitución de los corazones. La soldadura asegura por otra parte la continuidad metálica del corazón con el resto de la red, lo que mejora el confort de rodamiento y la seguridad de transmisión de informaciones de naturaleza eléctrica.
A continuación, el acero de alto manganeso de tipo Hadfield constituyendo la materia del corazón de vía obtenido por moldeo se llama metal de base.
La tendencia al aumento de velocidad y de las cargas de convoyes ferroviarios somete el corazón de vía a solicitaciones repetidas cada vez más severas de choques, especialmente durante la recaída de la rueda en la zona llamada de rebajamiento de punta, de rozamientos, de deslizamientos y a tensiones alternadas de tracción-compresión o de flexión.
Estas condiciones de servicio exigentes ocasionan la formación de averías y, con el tiempo, la retirada y la substitución del corazón. Estás averías son esencialmente de dos tipos, a saber un desgaste localizado y una formación de grietas del corazón de vía.
El desgaste es principalmente localizado en la zona llamada de punta o de "rebajamiento de punta" y en las patas de liebre. Este desgaste corresponde a unos arrancamientos, escamas, eliminaciones o hundimientos, y deformaciones del metal de base que ocasionan una alteración de la geometría del corazón tal que éste no puede ya asegurar su función de transfer, en particular el paso por la rueda de tren de la laguna situada entre patas de liebre y "rebajamiento de punta". Este desgaste se encuentra principalmente en las zonas del corazón donde circulan las ruedas de los trenes ferroviarios o a proximidad de dichas zonas. Para explicar estas zonas de desgaste. La figura nº 1 representa una vista en perspectiva de un corazón de cruce, tipo de corazón de una sola punta más frecuente que el corazón de travesía que comprende 2 puntas: la zona señalada 100 es la punta del corazón o "rebajamiento de punta" y las 2 patas de liebre forman la zona señalada 200. Por razones de seguridad de funcionamiento ligadas a la naturaleza geométrica de un corazón, teniendo el paso de la laguna (zona situada entre la punta y las patas de liebre) que realizarse con una recaída de la rueda de tren en la zona de punta, del lado bueno y evitando que el flanco de llanta venga a tocar en el fondo de garganta del carril, este desgaste solo afecta un espesor muy limitada, del orden de algunos milímetros a uno o dos centímetros, en unas zonas limitadas de la pieza. Durante el desmontaje para sustituir un corazón, la parte que se ha quitado por desgaste solo representa una parte muy pequeña - menos de algunas decenas de kilogramos aproximadamente) - del peso inicial de la pieza moldada, superior a aproximadamente una tonelada. Esta limitación de desgaste diferencia claramente este uso del acero de alto contenido en manganeso de otro uso bien conocido de este acero, las piezas de desgaste de trituradoras giratorias y machacadoras de mordazas: en este caso en efecto, las piezas de acero de alto contenido en manganeso utilizadas pueden gastarse de manera mucho más acentuada antes del desmontaje de sustitución.
La grieta es una rotura localizada y más o menos profunda del metal de base, que se inicia a menudo en las zonas fuertemente expuestas a los choques o solicitadas por tensiones alternadas de tracción-compresión o de flexión y/o zonas donde preexisten imperfecciones metalúrgicas inherentes al procedimiento de fundición tales como por ejemplo aflojamiento de grano, inclusiones, segregación de solidificación. Cuando la o las grietas alcanzan un tamaño y una geometría crítica demasiado importante, el corazón debe quitarse y sustituirse. Las averías no tienen forzosamente una localización en las zonas donde hay circulación o a proximidad de dichas zonas: se pueden encontrar especialmente en unas zonas próximas de los patines de apoyo de los corazones sobre las travesías de vía o sobre las partes de los flancos del corazón.
Así como expuesto anteriormente, el acero de alto manganeso de tipo Hadfield tiene características mecánicas remarcables - especialmente la aptitud al endurecimiento superficial por endurecimiento en frío - así como un coste de producción moderado que hacen uno de los mejores materiales para esta aplicación; pero presenta sin embargo, en particular debido a su contenido elevado en carbono, una soldabilidad muy mediocre.
Ningún proceso fiable de reparación de las grietas se ha descrito teniendo en cuenta las dificultades antes expuestas; ciertas descripciones se sirven de soldadura según las buenas prácticas de soldadura mientras su puesta en práctica que comprende el mantenimiento del corazón, durante las operaciones de soldadura, en un baño de agua ligeramente debajo de las zonas a soldar, no puede evidentemente aplicarse a grietas atravesadoras. Este término de buena práctica de soldadura es sin valor práctico cuando se sabe que el acero Hadfield tiene un comportamiento radicalmente diferente a la casi totalidad de los otros aceros cualificados de difícilmente soldables a causa de su carbono equivalente elevado (superior a 0,5%).
Se conoce del documento US nº 3 821 840 un procedimiento de recarga de las zonas gastadas de los corazones buscando una productividad unitaria máxima del depósito de soldadura y utilizando colocaciones de cordones longitudinales sobre toda la longitud de zona a recargar. El corazón está mantenido, durante las operaciones de soldadura, en un baño de agua de nivel ligeramente debajo de las zonas a soldar. Este procedimiento presenta varios inconvenientes:
- una deformación longitudinal importante del corazón, incluso una torsión, durante la contracción de enfriamiento de los cordones de soldadura. Esta curvatura está compensada sea por una predeformación del corazón, antes y durante la soldadura, en el sentido "convexo" inverso al sentido de deformación "cóncava" generado durante el enfriamiento de los cordones de soldadura longitudinales, sea por unas entalladuras transversales hechas en las partes de placas de apoyo y los flancos laterales del corazón, incluso cortes transversales completos que están después soldados de nuevo después de enderezamiento longitudinal del corazón. Esto genera sea sistemas complejos de fijación y de predeformación de los corazones no siempre fiables des operaciones suplementarias de soldadura y de enderezamiento no despreciables. Estas operaciones someten el corazón a tensiones de deformación más allá del límite elástico que son desfavorables a su comportamiento en servicio.
- una ausencia de hipertemple al agua del cordón de soldadura colocado. La presencia de un baño de agua de nivel ligeramente debajo de las zonas soldadas asegura una mejor evacuación de calor y evita un calentamiento prejudicial al metal de base pero no asegura un hipertemple al agua del cordón de metal colocado puesto que este depósito se efectúa encima del nivel del agua. La estructura austenítica del metal de alto manganeso depositada no es pues, después de enfriamiento, garantizada.
- un fuerte riesgo de formación de grietas en el metal de base, a pesar del mantenimiento a baja temperatura por el baño de agua, debido a las tensiones de contracción durante el enfriamiento de los cordones de soldadura. En una gran longitud de cordón, estas tensiones pueden localmente sobrepasar el límite de rotura del metal de base; un cordón de 200 mm de largo depositado en una pasada de soldadura, lo que no es elevado en comparación con la longitud de las zonas desgastadas a recargar, se retractará de aproximadamente 5 mm hasta su enfriamiento completo lo que corresponde a unos esfuerzos localizados de tracción considerables sobre el metal de base.
En ciertos casos, se utiliza para la reparación, un metal de naturaleza diferente del metal de base. Esta soldadura llamada heterogénea se práctica con un acero de tipo "inox 18-8", de bajo contenido ponderal en carbono (< 0,07%), un contenido ponderal en cromo superior a 18% y en níquel superior a 8% con eventualmente otros aditivos (molibdeno, manganeso) de contenidos más bajos. Este metal de aporte tiene una muy buena capacidad de alargamiento en frío y en caliente que minimiza las tensiones sobre el metal de base pero no tiene la misma aptitud al endurecimiento superficial que un acero de tipo Hadfield, resulta pues un desgaste claramente más rápido de las zonas de circulación así reparadas.
Un objetivo de la invención es proponer un procedimiento que permite renovar, por un coste a menudo inferior al de un corazón nuevo, un corazón desgastado y esto con todas las garantías de seguridad necesarias para su reutilización en unas condiciones similares a las de un corazón nuevo.
A tal efecto, se prevé, según la invención, un procedimiento de renovación de un corazón de vía de acero austenítico de alto contenido en manganeso de conformidad con la reivindicación 1.
Este procedimiento no necesita sistema complejo de fijación muy rígida y/o de predeformación del corazón y garantiza una estructura austenítica al metal de alto contenido en manganeso depositado así como una ausencia de riesgo de formación de grietas en el metal de base. Su productividad unitaria - el tiempo de recargue de todas las zonas desgastadas - es ciertamente más baja que la de los procedimientos precedentes pero esto es ampliamente compensado por la ausencia de operaciones de predeformación o de creación y después de soldeo de entalladuras, por la simplicidad de los sistemas de fijación y de manutención del corazón en altura de trabajo y pos la posibilidad de trabajar en taller alternativamente sobre varios corazones a la vez pasando de uno a otro para asegurar distensión y enfriamiento.
Otras ventajas y características se harán evidentes a la lectura de la descripción detallada que sigue de un modo de realización particular no limitativo de la invención.
Se hará referencia a los dibujos anexos entre los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un corazón de vía,
- la figura 2 es una sección transversal de la cubeta de metal extraído alrededor de una grieta,
- la figura 3 es una sección transversal mostrando la disposición de los cordones de soldadura realizando el llenado de la cubeta,
- la figura 4 es una vista en planta de la cubeta realizada con el añadido de una chapa de cierre terminal en el caso de una grieta que se inicia sobre un borde de superficie,
- la figura 5 es una vista lateral lado borde libre de la chapa de cierre terminal para una grieta que se inicia sobre un borde de superficie,
- la figura 6 es una sección transversal de la cubeta realizada con el añadido de una chapa de fondo en el caso de una grieta que desemboca,
- la figura 7 es una sección transversal de la cubeta realizada con el añadido de una chapa de fondo en el caso de una grieta cuyo fondo está a menos de 10 mm de la superficie inferior,
- la figura 8 es un esquema de encadenamiento del orden de colocación de los cordones transversales para el recargue de las zonas desgastadas.
El procedimiento de soldadura homogénea por arco está aquí descrito en aplicación a la reparación de grietas. Comprende las etapas de:
- realizar uno o unos puntos de parada a o a las extremidades de la grieta, o ligeramente más allá de la extremidad es decir entre 2 cm y 1,5 vez el espesor local en extremidad de grieta; cada punto de parada tiene forma de una cavidad cóncava con bordes redondeados, forma que anula cualquier concentración de tensión por efecto de ángulo y para así cualquier evolución de la grieta.
- crear, por extracción de metal alrededor de la grieta y añadido eventual de una chapa de apoyo de acero Hadfield, una cubeta cuya geometría, gracias a unos radios de curvatura importantes (superiores a 10 mm) y un ángulo de abertura entre sus flancos (superior a 90º), va a minimizar las tensiones durante la contracción tanto sobre el metal de base como sobre el metal de misma naturaleza recargado por soldadura por arco eléctrico.
- llenar esta cubeta mediante cordones de soldadura por arco eléctrico depositados en varias etapas, teniendo cada cordón siempre una longitud individual relativamente corta es decir no sobrepasando 10 cm aproximadamente, y depositados según una regla de alternancia minimizando el calentamiento de las capas de metal subyacente es decir que los cordones depositados están espaciados lateralmente de aproximadamente 3 veces la anchura de cordón y que el recubrimiento entre cordones solo se efectúa después de enfriamiento completo de los primeros cordones depositados.
Se realizan análisis no destructivas de contenido en fósforo en diferentes zonas del corazón y especialmente las zonas de grietas a reparar con un espectrómetro portátil correctamente y regularmente calibrado; cuando el contenido ponderal en fósforo sobrepasa 0,035%, se precisan precauciones complementarias porque el fósforo fragiliza fuertemente el acero Hadfield.
En el caso de cavidades cuya anchura de abertura sobrepasa 8 cm aproximadamente o si localmente el contenido ponderal en fósforo sobrepasa 0,035%, una primera capa de cordones llamados de "enganche" está dispuesta sobre las partes de la cubeta de metal de base siguiendo el eje de la cubeta; esta primera capa de enganche diluye el fósforo - el metal de aporte tiene un contenido en fósforo muy bajo es decir inferior a 0,01% - y permite colocar un metal de tipo Hadfield menos sensible a las tensiones de soldadura.
Las capas sucesivas de metal están después depositadas transversalmente el eje de la cubeta con una geometría no rectilínea de gran radio de curvatura, superior a 10 mm, en la zona de empalme entre flancos y fondo.
Detalladamente, el procedimiento se inicia por una operación de desmontaje envía que se realiza cortando la soldadura aluminotérmica de cada antena de manera de manera a guardar dimensiones de antenas rigurosamente idénticas a las del corazón nuevo, sea con un chorro de agua alta presión (superior a 1000 bars) o bien con un disco carburo fino con riego líquido: estos 2 dispositivos correctamente utilizado tienen un corte muy limpio, minimizan el espesor del trazado de corte y no crean calentamiento prejudicial a la estructura metálica del carril.
El corazón desmontado y traído en el taller donde sufre un decapado completo de su superficie exterior e interior (zona en frente del suelo en posición de servicio); un arenado es preferible a un martelado con granalla. Este decapado está seguido de una resudación completa para examinar la salud superficial y en particular para visualizar todas las grietas.
Las grietas están reparadas según 3 casos de figura posibles.
Si la grieta no es atravesadora y no se inicia sobre el borde de superficie, unos puntos de parada se realizan a cada extremidad de la grieta, a aproximadamente 2 cm más allá de la extremidad. En caso de dificultad de acceso para realizar los puntos de parada por perforación con una broca carburo, se preperfora por escopleado arco-aire con lápiz pequeño de 8 mm hasta crear un agujero que no desemboca de 20 mm aproximadamente y de un radio de fondo de
10 mm aproximadamente cuya superficie se limpiará por fino esmerilado. Según la geometría y las facilidades de acceso, el metal de base se extrae alrededor de la grieta por mecanizado o esmerilado o escopleado arco-aire; en este último caso, las pasadas de escopleado serán espaciadas en el tiempo para limitar el calentamiento del metal de base y las superficies finales limpiadas por esmerilado fino.
La figura 2 representa una sección transversal de la cubeta así realizada; la profundidad de cubeta es superior de aproximadamente 10 mm al fondo de la grieta (f) de origen. El trazado en trazos mixtos representa la geometría del metal de base antes de la abertura.
El ángulo entre flancos de cubeta es superior a 90º, la anchura en fondo de cubeta de aproximadamente 20 mm con un gran radio de acoplamiento, superior a 10 mm, entre flancos y fondo.
Si la anchura L máxima de cubeta sobrepasa 8 cm aproximadamente y/o si el contenido local en fósforo sobrepasa 0,035%, se deposita una primera capa de cordones de "enganche" sobre los bordes de la cubeta y según su eje; después las capas sucesivas de llenado están depositadas transversalmente al eje de la cubeta siguiendo la geometría corvada del perfil de cubeta.
La figura 3 representa una sección transversal de la cubeta después de llenado con la arquitectura de los cordones de soldadura depositados; los cordones de enganche están simbolizados "X" y las capas de llenado "Y".
Si la grieta no es atravesadora y se inicia sobre el borde de superficie, se procede de manera idéntica al caso precedente; en este caso evidentemente hay un solo punto de parada.
Cuando la abertura de cubeta en el metal base está terminada, en la extremidad de la cubeta que desemboca en el borde libre, se suelda por puntos una chapa de "cierre terminal" de acero Hadfield de espesor mínima 3 mm aproximadamente y preformada en forma de medio embudo de un pendiente de 50º aproximadamente que se acopla a los bordes de la cubeta para formar una pared de cierre lateral de la cubeta; las figuras 4 y 5 muestran respectivamente una vista en planta y una vista lateral lado borde libre de a cubeta así realizada.
En caso de grieta atravesadora, o si una grieta tiene su fondo a menos de 10 mm aproximadamente de la superficie inferior del corazón, las reglas de punto de parada y de geometría de abertura son similares a los casos precedentes. Después de abertura, no hay fondo y, si la grieta desemboca sobre un borde libre o muy cerca de un borde libre, no hay parte terminal cerrada.
Después de haber redondeado los ángulos de acoplamiento de los flancos de la abertura con la superficie inferior, se suelda por puntos una chapa "de fondo" de acero Hadfield de espesor mínimo 3 mm aproximadamente preformada para formar una cubeta poco profunda y que se acopla con los flancos de abertura en el metal de base.
Asimismo para la extremidad sobre el borde libre donde se suelda por puntos una chapa "de cierre terminal" en forma de medio embudo de pendiente 50º aproximadamente, soldadura por puntos solidarizando está chapa a la vez a la chapa "de fondo" anteriormente fijada y a los bordes libres de metal de base.
Las figuras 6 y 7 representan cada una una sección transversal de la cubeta formada después de abertura y acoplamiento de la chapa "de fondo"; el trazado en trazos mixtos representa la geometría del metal de base ante de abertura con los 2 casos posibles de una grieta atravesadora o cuya profundidad está a menos de 10 mm aproximadamente de la superficie inferior.
Las reglas de soldadura son similares en todos los lados y están expuestas a continuación.
Las zonas desgastadas a recargar primero se mecanizan con baja velocidad de corte para uniformizar la superficie de inicio y quitar si posible la zona endurecida en frío martensítica. La uniformización de superficie de inicio sirve esencialmente a facilitar la utilización de un robot de soldadura programado; este equipo, no indispensable, facilita el respeto de los esquemas calculados de encadenamientos de pasadas, de velocidades de avance y de la energía de soldadura.
Los corazones están dispuestos sobre caballetes rotativos a fin de que la superficie de cubeta de reparación de grieta o de zona desgastada en curso de recargue esté siempre en posición "plana" para la soldadura en curso y la superficie opuesta a la superficie en curso de recargue esté eventualmente regada por enérgicos chorros de agua fría para limitar el calentamiento del metal de base. Para tener una fijación que permite una colocación y un desmontaje del corazón, antes y después de los trabajos de soldadura, fácil y rápido, los caballetes rotativos serán colocados ventajosamente cerca de las extremidades moldeadas del corazón, donde el perfil es idéntico al de un carril y por consiguiente de una altura constante para un tipo de carril. La fijación del corazón sobre los caballetes rotativos se efectúa por ataduras rápidas clásicas, tales como por ejemplo correas de pestillo utilizadas para la sujeción de las cargas sobre las plataformas de camiones.
Se procede después al recargue.
Los cordones de soldadura están aquí depositados respectando las reglas siguientes:
- la energía de soldadura, en corriente continuo con el metal de base en el polo negativo (masa, está limitada a 20 kJ por centímetro de cordón depositado, lo que corresponde a un baño líquido de arco más pequeño posible. Esta energía está constantemente controlada por medida de la tensión y de la intensidad de arco.
- la temperatura del metal alrededor del cordón de soldadura está vigilada y mantenida inferior a 100º aproximadamente y con preferencia a 80ºC (2 cm aproximadamente) de las zonas en curso de soldadura. La temperatura del metal de base subyacente o del metal ya depositado por soldadura está controlada sea mediante cretas termocromadas sea por medida de temperatura infrarroja a fin de no sobrepasar 80º: si es el caso, las operaciones de soldadura son entonces interrumpidas en las zonas concernidas y se acelera eventualmente el enfriamiento pulverizando un gas neutro frío tal como el nitrógeno procedente de una botella de neutrógeno líquido.
- el recubrimiento por cordones solo se hace cuando el cordón precedente está totalmente enfriado a la temperatura ambiente.
- el metal de aporte empleado, en electrodos para soldadura manual o en hilo para soldadura MIG semiautomática, tiene una composición ponderal de 13-1/+6% en manganeso, 3 -0,5/+1,5% en níquel, e inferior o igual a 0,8% en carbono. El acero puede eventualmente comprender un contenido ponderal en molibdeno de 1 -0,5/+0,7%. El contenido en níquel superior a 2,5% asegura una estructura austenítica del cordón de metal depositado durante el enfriamiento al aire; el níquel y el molibdeno favorecen la estabilidad de la estructura austenítica del metal depositado. El carbono menos elevado que en el metal de base disminuye el riesgo de grietas.
Para evitar la deformación y minimizar las tensiones a la contracción sobre el metal de base, las soldaduras de recargue están hechas sobre longitudes cortas (10 cm máximo), "el eje" de depósito de estos cordones de soldadura es imperativamente transversal y la forma del cordón cuando su longitud sobrepasa 6 cm es ligeramente ondulada como la de "s" con gran radio de curvatura. Los cordones de soldadura no están yuxtapuestos y se deja un espaciamiento lateral de aproximadamente 3 veces la anchura del cordón (sea aproximadamente 12 a 20 mm) entre los cordones sucesivos. Luego se vuelve para yuxtaponer, con un cierto recubrimiento clásico en soldadura, un nuevo cordón al lado del primer cordón depositado solamente cuando éste está totalmente enfriado a la temperatura ambiente.
Este procedimiento garantiza la ausencia de deformación: la forma geométrica de los corazones les asegura en efecto una rigidez en el sentido transversal muy superior a la rigidez en el sentido longitudinal.
Las tensiones sobre el metal de base debidas a la contracción durante el enfriamiento de los cordones son muy débiles porque las longitudes de cordones depositados son muy cortas.
Un ejemplo de esquema de encadenamiento de los cordones está ilustrado a la figura 8 para una porción de zona a recargar. Estas zonas son esencialmente la zona triangular llamada "de punta" o ``de rebajamiento de punta cuyas dimensiones aproximadas a recargar son de 1 m de largo por 10 a 15 cm de ancho máximo en su base, y las zonas rectilíneas o casi rectilíneas de "patas de liebre" sobre longitudes de aproximadamente 1 m y unos anchuras de 5 a 6 cm. Para la comodidad de comprensión, sobre esta figura 8, solo están representados los "ejes" de los cordones de depósito, correspondiendo su anchura real a un recubrimiento completo de la superficie a recargar entre cada eje de cordón. Los cordones "a" - simbolizados a la figura 8 por un trazo continuo - están depositados en primero, por ejemplo de izquierda hacia derecha, con un espaciamiento de aproximadamente 3 veces la anchura de cordón, luego cuando los cordones "a" están a temperatura ambiente, los cordones "b" - simbolizados a la figura 8 por un trazo discontinuo - están depositados entre cada cordón "a" y volviendo a coger el mismo orden de depósito, es decir de izquierda a derecha.
Los cordones "c" - simbolizados en la figura 8 por "+++++" - están depositados entre los cordones "a" y "b", en el orden de izquierda a derecha, cuando los cordones "a" y "b" están a temperatura ambiente, asegurando así con el recubrimiento clásico en soldadura la creación de superficies "abc". Finalmente, cuando las superficies "abc" están a temperatura ambiente, los cordones "d" - simbolizados en la figura 8 por "......" - están depositados entre las superficies "abc", en el orden de izquierda a derecha, asegurando así un recubrimiento completo de la zona desgastada a recargar.
En el caso en que varias capas de depósitos sean necesarias para reencontrar y sobrepasar las cuotas de origen de un corazón no gastado, la segunda capa y/o las otras capas sucesivas están depositadas según un procedimiento idéntico.
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La soldadura se realiza pues en unas condiciones relativamente lentas en comparación con la soldadura de otros aceros más fácilmente soldables; incluso debe interrumpirse frecuentemente para dejar la pieza distenderse y enfriarse pero esto no es molestia porque se puede, en taller, trabajar sobre varios corazones a la vez.
Cuando las soldaduras de recargue están terminadas y después de enfriamiento completo a la temperatura ambiente, se mecanizan o se esmerilan las superficies recargadas para obtener unas superficies geométricas idénticas a las de un corazón nuevo. Un preendurecimiento en frío de la punta y de las patas de liebre o de las otras zonas de circulación recargadas puede realizarse después, por prensado en particular. La estructura del acero de alto contenido en manganeso depositado tiene un grano fino en comparación con la talla del grano de origen correspondiente al procedimiento de fundición; esto acarrea un comportamiento en servicio superior o igual a la del metal de base.
En cada caso, cuando todas las soldaduras están terminadas y enfriadas, se procede a la regularización de las superficies exteriores por mecanizado o esmerilado a fin de facilitar los controles ulteriores por resudación y la vigilancia de la vía.
Todas las zonas renovadas por recargue están luego radiografiadas y resudadas para asegurarse de la ausencia de cualquier defecto interno o externo.
La geometría de los depósitos de cordones sucesivos minimiza las tensiones de contracción al enfriamiento de los cordones, no crea deformación sensible del corazón renovado y, por su textura, facilita el comportamiento frente a la fatiga en servicio en esta zona renovada.
Esta reparación puede eventualmente practicarse sobre la vía, de manera parcial y sobre todo para las grietas cuya geometría permitirá la reparación por soldadura "de plano" y en un tiempo no sobrepasando las posibilidades de inmovilización de la red. El corazón renovado puede entonces utilizarse sobre la vía en las mismas condiciones que un corazón nuevo y esto para un coste a menudo inferior al de un corazón nuevo.
La experiencia práctica proporciona en efecto rápidamente el coste de realización de la reparación de las averías de grietas en función de su localización y su geometría, lo que da los límites económicos del procedimiento en comparación con el coste de un corazón nuevo.
Los corazones son a menudo económicamente renovables, a pesar de los cuidados necesarios y las bajas velocidades de depósito de metal para asegurar una soldadura de calidad sin defectos, puesto que las cantidades de metal a depositar son pocas (algunas decenas de kilogramos como máximo) y las superficies a mecanizar de nuevo son escasas, lo que explica el coste menor con relación a un corazón nuevo; en las zonas deterioradas donde existían imperfecciones de fundición, la renovación suprime estas imperfecciones.
El procedimiento permite el recargue de zonas deterioradas tales como zonas desgastadas y/o teniendo una o unas grietas.
En el caso de zonas desgastadas, el procedimiento comprende un recargue por soldadura homogénea por arco eléctrico realizando un depósito de una o varias capas de acero de alto contenido en manganeso por cordones de soldadura muy cortos y según un eje transversal al corazón para garantizar la ausencia de deformación del corazón y la ausencia de formación de defectos de fisura en el metal de base subyacente. Las reglas de soldadura (espaciamiento y longitud de los cordones, temperatura del metal subyacente, aporte de energía y naturaleza del metal de recargue...) son las mismas que las expuestas arriba. El recargue está seguido de un mecanizado para poner la zona a las características geométricas de origen.

Claims (7)

1. Procedimiento de renovación de un corazón de vía de acero austenítico de alto contenido en manganeso, donde el procedimiento comprende una etapa de recargue de una zona deteriorada (100, 200, f) por soldadura por arco y una etapa de mecanizado para poner la zona recargada a las dimensiones de origen, estando el recargue realizado mediante un acero que tiene un contenido ponderal:
- de 12 a 19% en manganeso,
- de 2,5 a 4,5% en níquel,
- inferior a 0,8% en carbono,
caracterizado porque el acero de recargue está depositado en cordón (a,b,c,d,y) transversalmente a la zona deteriorada, y durante el recargue:
- se mide la temperatura del corazón alrededor del cordón de soldadura depositado, y, si la temperatura sobrepasa 100ºC, se interrumpe la soldadura para hacer enfriar el corazón, y eventualmente se acelera el enfriamiento,
- se mide y se controla la tensión y la intensidad del arco con vistas a limitar el aporte en energía a 20 kilojoules por centímetro de cordón depositado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la zona deteriorada es una zona desgastada (100, 200), el acero de recargue (a,b,c,d,) está depositado transversalmente a un eje longitudinal del corazón.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, cuando la zona desgastada presenta una grieta (f), el acero de recargue está depositado en cordón (y) transversalmente a la grieta (f) y porque el procedimiento comprende las etapas previas de:
- realizar un punto de parada a proximidad de cada extremidad de grieta,
- ensanchar la grieta en cubeta de tal manera que la cubeta presente unas paredes dispuestas para minimizar esfuerzos de tensión sobre el acero del corazón y el acero de recargue.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque, cuando la grieta (f) es atravesadora o casi atravesadora, el procedimiento comprende la etapa de fijar sobre el corazón una chapa de acero austénitico de alto contenido en manganeso para formar una pared de la cubeta.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque, la cubeta que tiene una anchura máxima superior a 8 cm aproximadamente o cuando el contenido ponderal del acero en fósforo es superior a 0,035% en la zona de la grieta (f), el procedimiento comprende la etapa de depositar sobre las paredes de la cubeta una primera capa de cordones de soldadura (x) según el eje de la cubeta.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque:
- cada cordón (a,b,c,d,x,y) tiene una longitud desarrollada inferior a 10 cm aproximadamente,
- los cordones (a,b,c,d,x,y) están espaciados de una distancia superior a 3 veces la anchura de un cordón,
- un recubrimiento parcial o total entre cordones (a,b,c,d,x,y) se realiza solamente cuando el cordón a recubrir tiene una temperatura cerca de la temperatura ambiente.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una etapa de preendurecimiento en frío de las zonas recargadas.
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