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 PDFInfo
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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.
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.
\newpage
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.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP05364018A EP1736601B1 (fr) | 2005-06-22 | 2005-06-22 | Procédé de renovation de coeurs de voie par rechargement utilisant le soudage à l'arc et un refroidissement combinés |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2293513T3 true ES2293513T3 (es) | 2008-03-16 |
Family
ID=35285288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05364018T Active ES2293513T3 (es) | 2005-06-22 | 2005-06-22 | Procedimiento de renovacion de corazones de via por recargue utilizando soldeo por arco y enfriamiento combinados. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1736601B1 (es) |
| AT (1) | ATE373743T1 (es) |
| DE (1) | DE602005002549D1 (es) |
| ES (1) | ES2293513T3 (es) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2038178A (en) * | 1935-06-07 | 1936-04-21 | Lincoln Electric Co | Electric arc welding |
| US2688180A (en) * | 1949-10-22 | 1954-09-07 | Union Carbide & Carbon Corp | Railroad track tread repairing process |
| US3708856A (en) * | 1971-09-03 | 1973-01-09 | Indiana Metal Treating Inc | Process for repairing worn and deformed railway frogs |
| US3821840A (en) | 1972-11-29 | 1974-07-02 | Teegarden P | Railway frog repair method and apparatus |
| FR2265493A1 (en) * | 1974-03-29 | 1975-10-24 | Sncf | Welding Hadfield manganese steel, esp. railways points - using expanding mist of carbon dioxide gas to ensure rapid cooling |
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| FR2407987A1 (fr) * | 1977-11-03 | 1979-06-01 | Creusot Loire | Acier austenitique au manganese moulable et soudable |
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| RU2136462C1 (ru) * | 1998-06-09 | 1999-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АГНИ-К" | Способ плазменной наплавки изделий из высокомарганцовистых сталей |
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2005
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- 2005-06-22 EP EP05364018A patent/EP1736601B1/fr not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1736601B1 (fr) | 2007-09-19 |
| DE602005002549D1 (de) | 2007-10-31 |
| ATE373743T1 (de) | 2007-10-15 |
| EP1736601A1 (fr) | 2006-12-27 |
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