FR3054153A1 - Procede et dispositif de controle du prechauffage d'une zone d'un rail avant une soudure alumiothermique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de contrôle du préchauffage d'une zone d'un rail métallique avant la mise en œuvre d'une soudure aluminothermique, caractérisé en ce qu'il comprend : - la mise en place d'au moins un capteur de température (4) sur le rail (1, 2) à distance de la zone à souder, - le suivi de l'évolution de la température mesurée par ledit capteur (4) au cours du préchauffage, - la mise en correspondance de la température mesurée avec une température de la surface du rail dans la zone préchauffée de sorte à déterminer un état du préchauffage à l'instant de la mesure, - l'affichage d'une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle du préchauffage d’une zone d’un rail métallique destinée à être soudée par soudure aluminothermique, ainsi qu’un système de soudure aluminothermique comprenant un tel dispositif de contrôle.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
La soudure aluminothermique est un procédé employé de longue date pour solidariser des rails métalliques, notamment de chemin de fer, mis bout à bout.
A cet effet, on dispose autour des extrémités des rails à souder un moule formé de plusieurs parties, on place sur ledit moule un creuset contenant une charge aluminothermique puis on allume ladite charge de manière à déclencher la réaction aluminothermique.
Le métal en fusion issu de cette réaction s’écoule alors dans le moule et remplit l’empreinte de moulage.
Après la solidification du métal et le retrait du moule, l’excédent de métal est retiré et la région de soudure est polie pour présenter une bonne continuité avec le profil des rails.
La mise en oeuvre de la soudure aluminothermique est précédée d’un préchauffage de la zone à souder, afin de porter les extrémités des rails à une température suffisamment élevée pour permettre un mélange intime avec le métal fondu provenant du creuset et assurer ainsi une bonne qualité de la soudure.
La qualité du préchauffage s’évalue par l’obtention d’une température donnée sur la surface destinée à être en contact avec le métal en fusion.
Cette opération est particulièrement délicate, un préchauffage mal exécuté étant la cause principale des défauts d’une soudure aluminothermique.
Le préchauffage peut être réalisé par exemple au moyen d’un chalumeau alimenté par une bonbonne de gaz, un manomètre agencé à la sortie de la bonbonne permettant d’ajuster la pression de gaz apportée au chalumeau, qui a une influence sur la température de la flamme générée. Le chalumeau est mis en place dans le moule, en regard des surfaces des rails destinées à être en contact avec le métal en fusion.
Les causes d’un mauvais préchauffage sont diverses.
D’une part, l’équipement utilisé peut être inadapté à l’application visée, usé ou défectueux.
D’autre part, l’environnement de la soudure, notamment l’altitude ou la température ambiante (par exemple si elle est très basse), mais aussi le vent, peuvent influer sur la température atteinte dans la zone à souder.
Un combustible de mauvaise qualité peut également empêcher l’obtention de la température souhaitée.
Enfin, la mise en place du chalumeau, qui est une opération manuelle, peut être sujette à une mauvaise manipulation de la part de l’opérateur, le chalumeau pouvant par exemple ne pas être centré par rapport à la zone à souder et/ou incliné par rapport au plan médian de la zone à souder.
Or, il est difficile pour un opérateur de détecter un mauvais préchauffage.
A ce jour, quatre méthodes sont principalement utilisées pour déterminer la température des rails dans la zone à souder au cours du préchauffage.
Une première méthode consiste à effectuer une mesure sur un coupon de rail percé dans lequel un thermomètre est introduit. Cette méthode est précise mais coûteuse car elle nécessite d’avoir un coupon adapté à chaque profil de rail.
Une deuxième méthode consiste à utiliser un crayon thermochrome, dont la couleur change à une température déterminée. Toutefois, cette technique est peu précise et difficile à mettre en oeuvre sur des préchauffages de courte durée (c’est-à-dire typiquement inférieurs à 8 minutes), qui sont principalement pratiqués.
Une troisième méthode consiste à utiliser un pyromètre infra-rouge, qui permet de faire une mesure à distance de la température atteinte sur la surface des rails. Toutefois, un tel appareil est onéreux et occasionne de forts risques d’erreur de lecture. D’autre part, son utilisation nécessite de retirer le chalumeau pour effectuer la mesure.
Enfin une quatrième méthode consiste à appliquer des capteurs de contact avec la surface du rail du rail pendant le préchauffage. Toutefois cette méthode endommage les capteurs et n’est pas applicable à une soudure en voie.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Un but de l’invention est donc de concevoir un procédé de contrôle du préchauffage d’une zone à souder qui soit plus fiable et plus aisé à mettre en œuvre que les procédés existants. Ce procédé doit en particulier permettre un contrôle en continu de la température sur une soudure en laboratoire ou sur la voie ferrée, sans qu’il soit nécessaire de retirer le chalumeau pour effectuer la mesure. Enfin, avantageusement, ce procédé doit permettre un asservissement de l’équipement de préchauffage de manière à automatiser au moins en partie le préchauffage.
Conformément à l'invention, il est proposé un procédé de contrôle du préchauffage d’une zone d’un rail métallique avant la mise en œuvre d’une soudure aluminothermique, caractérisé en ce qu’il comprend :
- la mise en place d’au moins un capteur de température sur le rail à distance de la zone à souder,
- le suivi de l’évolution de la température mesurée par ledit capteur au cours du préchauffage,
- la mise en correspondance de la température mesurée avec une température de la surface du rail dans la zone préchauffée de sorte à déterminer un état du préchauffage à l’instant de la mesure,
- l’affichage d’une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence.
De manière particulièrement avantageuse, lequel ledit au moins un capteur est placé à une distance inférieure à 200 mm par rapport au bord le plus proche de la zone à souder.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un capteur est aimanté.
Selon une forme d’exécution, au moins un capteur est positionné sur le patin du rail et au moins un capteur est positionné sur le champignon ou l’âme du rail.
Selon un mode de réalisation, la zone à souder comprend les abouts de deux rails à souder et au moins un capteur est mis en place sur chaque rail à distance de la zone à souder.
Selon un mode de réalisation, on calcule une moyenne arithmétique des températures mesurées par chaque capteur et l’on met en correspondance ladite température moyenne calculée avec une température de la surface du rail dans la zone à souder pour déterminer l’état du préchauffage à l’instant de la mesure.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé comprend l’affichage d’une alerte et/ou l’émission d’un signal sonore lorsque le préchauffage est terminé, la surface du rail dans la zone à souder ayant atteint un seuil attendu.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé comprend l’affichage d’une alerte et/ou l’émission d’un signal sonore lorsque l’état du préchauffage n’est pas conforme à l’état de référence.
De manière particulièrement avantageuse, le préchauffage est effectué au moyen d’un système asservi par l’état du préchauffage déterminé.
Selon un mode de réalisation, le système de préchauffage comprend :
- un chalumeau,
- un récipient contenant un gaz, configuré pour être sélectivement mis en liaison fluidique avec le chalumeau,
- un manomètre agencé pour mesurer la pression de gaz envoyée du récipient vers le chalumeau, ledit manomètre étant asservi par l’état du préchauffage déterminé de sorte que la pression de gaz est ajustée en fonction de l’état du préchauffage.
Un autre objet de l’invention concerne un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit plus haut, caractérisé en ce qu’il comprend :
- au moins un capteur de température,
- une unité de contrôle couplée audit capteur et comprenant un processeur configuré pour mettre en correspondance la température mesurée par le capteur avec une température de la surface du rail dans la zone préchauffée et déterminer un état du préchauffage à l’instant de la mesure,
- un afficheur couplé audit processeur et configuré pour afficher une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence.
Selon un mode de réalisation, le processeur de l’unité de contrôle est couplé à une mémoire dans laquelle est enregistrée au moins un abaque établissant une correspondance entre la température mesurée par ledit au moins un capteur de température et une température de la surface du rail dans la zone à souder.
Un autre objet de l’invention concerne un système de préchauffage pour une soudure aluminothermique, comprenant :
- au moins un chalumeau,
- au moins un récipient contenant un gaz, configuré pour être sélectivement mis en liaison fluidique avec le chalumeau,
- au moins un manomètre agencé pour mesurer la pression de gaz envoyée du récipient vers le chalumeau, ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de contrôle tel que décrit plus haut.
De manière particulièrement avantageuse, le manomètre est asservi par le dispositif de contrôle, de sorte que la pression de gaz est ajustée en fonction de l’état du préchauffage.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de soudure aluminothermique en place sur deux rails à souder bout à bout sur lequel des capteurs ont été positionnés, la figure 2 est une vue schématique d’un dispositif de contrôle du préchauffage selon un mode de réalisation de l’invention, la figure 3 est une vue schématique en coupe l’implantation de capteurs de température au voisinage de la zone à souder, la figure 4 est un exemple de relevé de température du préchauffage en deux points du rail pour différents réglages de la pression de gaz apportée au chalumeau, la figure 5 est un exemple de droites de référence construites à partir de différents essais de préchauffage, la figure 6 est un exemple d’abaque graphique permettant d’établir un lien entre la température mesurée par un capteur et la température de la surface préchauffée en fonction du temps.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Le contrôle du préchauffage est basé sur le principe suivant.
Bien qu’il ne soit pas possible, sur une soudure en voie, de mesurer avec précision la température de la zone à souder par un moyen de mesure placé directement dans cette zone, les inventeurs ont découvert qu’il était possible d’établir une relation entre la température mesurée par un capteur de température agencé en-dehors de la zone à souder (notamment à l’extérieur du moule) et la température de la surface du rail dans ladite zone à souder.
De manière avantageuse, on fait en sorte que le capteur de température soit situé à une distance comprise entre le bord de la zone à souder et 200 mm à partir de ce bord, de préférence inférieure à 120 mm par rapport à ce bord. Cette distance tient compte notamment de l’épaisseur de la paroi du moule et de l’épaisseur de la pâte à luter qui est généralement appliquée à l’extérieur du moule pour assurer une fixation étanche du moule sur les rails.
Ainsi, en agençant un ou plusieurs capteurs sur le rail à distance de la zone à souder et en suivant l’évolution de la température mesurée par chaque capteur au cours du préchauffage, il est possible, manuellement ou grâce à une unité de contrôle qui reçoit et traite les données de mesure de chaque capteur, de déterminer un état du préchauffage (typiquement, la température à la surface du rail dans la zone à souder). Cet état est déterminé à partir d’une relation préétablie entre la température mesurée par le capteur et la température de la zone à souder à l’instant de la mesure. Cette relation préétablie peut se présenter notamment sous la forme d’abaques, dont la figure 6 est un exemple.
Ladite relation préétablie dépend d’un certain nombre de paramètres, dont un ou plusieurs des paramètres suivants : la valeur de l’intercalaire (distance entre les deux abouts de rails), le profil des rails, la température ambiante, la présence ou non de vent, etc.
L’unité de contrôle est en outre configurée pour comparer ledit état de préchauffage avec un état de référence (par exemple, une température à atteindre dans la zone à souder ou dans une région déterminée de cette zone, ou encore une différence maximale de température entre deux régions de la zone à souder), pour déterminer si le préchauffage est conforme ou non.
Cette information sur la conformité du préchauffage est affichée à destination d’un opérateur qui est ainsi informé en temps réel de la qualité et de l’évolution du préchauffage mis en oeuvre.
Eventuellement, l’unité de contrôle est configurée pour émettre une alerte sonore et/ou visuelle lorsque le préchauffage est terminé, la température souhaitée dans la zone à souder ayant été atteinte.
Par ailleurs, l’unité de contrôle peut être configurée pour émettre une alerte sonore et/ou visuelle lorsque l’état du préchauffage n’est pas conforme à la qualité attendue. L’opérateur peut alors modifier les paramètres de préchauffage (par exemple, lorsque le préchauffage est effectué au moyen d’un chalumeau, ajuster la pression de gaz et/ou la position du chalumeau).
De préférence, on utilise plusieurs capteurs, ce qui permet d’obtenir davantage d’informations sur l’évolution et la qualité du préchauffage.
Ainsi, le fait de disposer des capteurs à des emplacements différents du rail (par exemple, à la fois sur le champignon et sur le patin) permet de contrôler la température atteinte dans ces deux zones et de détecter une éventuelle anomalie. Par exemple, la détection d’une température trop élevée du patin associée à une température trop faible du champignon traduit un positionnement trop bas du chalumeau. Une alerte sur cette situation doit alors conduire l’opérateur à remonter le chalumeau par rapport au moule. Inversement, la détection d’une température trop élevée du champignon associée à une température trop faible du patin peut traduire un positionnement trop haut du chalumeau ou un caractère trop oxydant de la flamme du chalumeau. Une alerte sur cette situation doit alors conduire l’opérateur à baisser le chalumeau par rapport au moule et/ou à ajuster la composition du mélange oxygène/gaz.
Par ailleurs, l’utilisation de plusieurs capteurs peut permettre de déterminer une température moyenne dans la zone à souder, qui peut également caractériser la qualité du préchauffage. Par « moyenne » on entend dans le présent texte une moyenne arithmétique des températures déterminées au moyen de la relation préétablie pour chaque capteur. Ainsi, une température moyenne trop basse par rapport à une température attendue traduit une position trop haute du chalumeau et/ou une pression trop faible de gaz dans le chalumeau. Une alerte sur cette situation doit alors conduire l’opérateur à mettre en œuvre au moins l’une des actions correctives suivantes : baisser le chalumeau, augmenter la pression de gaz dans le chalumeau, augmenter le temps de préchauffage, vérifier la ligne d’alimentation du chalumeau. Inversement, une température moyenne trop élevée par rapport à une température attendue traduit une pression trop élevée de gaz dans le chalumeau. Une alerte sur cette situation doit alors conduire l’opérateur à réduire la pression et/ou à vérifier la ligne d’alimentation du chalumeau.
Par ailleurs, l’utilisation de capteurs de part et d’autre de la zone à souder - de préférence de manière sensiblement symétrique par rapport à la zone à souder - peut permettre de détecter des défauts d’alignement du chalumeau par rapport au moule.
Ainsi, par exemple, une température plus élevée sur le champignon d’un rail que sur le champignon de l’autre rail traduit un décalage longitudinal du chalumeau et/ou un mauvais centrage du moule par rapport aux abouts des rails. Une alerte sur une telle situation doit donc conduire l’opérateur à réaligner le chalumeau et/ou à apporter davantage de soin au prochain réglage. Une température plus élevée sur le patin d’un rail que sur l’âme de l’autre rail traduit un mauvais centrage du moule par rapport aux abouts des rails. Une alerte sur une telle situation doit donc conduire l’opérateur à apporter davantage de soin au prochain réglage. Dans un autre cas, une surchauffe du champignon d’un rail et du patin de l’autre rail traduit un désalignement angulaire du chalumeau. Une alerte sur cette situation doit alors conduire l’opérateur à réajuster l’orientation du chalumeau.
Selon une forme d’exécution, l’unité de contrôle affiche uniquement une ou des températures déterminées à partir des mesures des capteurs. C’est alors à l’opérateur d’interpréter les informations affichées pour déterminer l’état du préchauffage et la qualité de celui-ci.
Selon une autre forme d’exécution, l’unité de contrôle est configurée pour, à partir de la(les) température(s) dans la zone à chauffer, déterminer un éventuel défaut du préchauffage et, le cas échéant, afficher une action corrective à effectuer.
Selon un mode de réalisation, le système de préchauffage est asservi par l’état du préchauffage. Ainsi, par exemple, le manomètre est commandé par l’unité de contrôle de sorte à ajuster automatiquement la pression de gaz en fonction de la situation détectée par l’unité de contrôle. Par ailleurs, l’unité de contrôle peut éventuellement commander un arrêt du préchauffage (fermeture de l’alimentation du chalumeau) lorsque la température attendue dans la zone à souder est atteinte.
Ainsi, l’intervention de l’opérateur est minimisée et le niveau de qualification de l’opérateur a moins d’influence sur la qualité du préchauffage.
La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de soudure aluminothermique en place sur deux rails 1, 2 à souder bout à bout.
Le dispositif de soudure aluminothermique comprend un moule 3 en plusieurs parties agencées de part et d’autre de la zone à souder de sorte à former une empreinte destinée à recevoir du métal en fusion provenant d’un creuset de soudure aluminothermique (non représenté). La constitution générale du moule est connue de l’homme du métier et ne nécessite pas d’être décrite plus en détail ici.
Plusieurs capteurs de température 4 sont agencés sur les rails, à l’extérieur du moule 3 et donc à distance de la zone à souder.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, les capteurs de température sont reliés de manière filaire (fils 40) à une unité de contrôle 5. Toutefois, une telle liaison filaire n’est présentée qu’à titre d’illustration et une liaison sans fil entre les capteurs et l’unité de contrôle pourrait également être mise en oeuvre sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
Par ailleurs, le nombre de capteurs représenté sur la figure 1 est uniquement exemplatif et ne saurait limiter l’invention, étant entendu qu’au minimum un capteur doit être placé sur au moins un rail à distance de la zone à souder.
De même, l’emplacement des capteurs n’est pas limitatif. Le(s) capteur(s) peu(ven)t se trouver sur le champignon du rail, sur le patin du rail et/ou sur l’âme du rail. Le(s) capteur(s) peu(ven)t être agencés sur un seul des deux rails ou sur les deux. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de contrôle du préchauffage comprend quatre capteurs, dont deux sont agencés sur le champignon de chaque rail et deux sont agencés sur le patin de chaque rail. Ce mode de réalisation offre un bon compromis entre la facilité de mise en oeuvre et la précision de la mesure, puisqu’il permet de déterminer une température moyenne de la zone à souder et de détecter d’éventuels défauts d’alignement du chalumeau.
La forme des capteurs peut dépendre de l’emplacement prévu sur le rail. Des capteurs de différentes formes peuvent ainsi être utilisés simultanément dans le dispositif de contrôle du préchauffage. Par exemple, certains capteurs peuvent se présenter sous la forme de tiges, permettant ainsi leur insertion plus près de la zone à souder, par exemple par coincement entre le moule et le rail.
Les capteurs peuvent être maintenus sur les rails par tout moyen approprié, par exemple mécanique (pince ou autre), magnétique (via une aimantation du capteur), etc.
La figure 2 est une vue schématique d’un dispositif de contrôle du préchauffage selon un mode de réalisation de l’invention.
Un chalumeau 6 est utilisé pour préchauffer la zone à souder à l’intérieur du moule
3. De manière connue en elle-même, ledit chalumeau 6 est relié fluidiquement à un récipient 7, tel qu’une bonbonne, d’un gaz. Le récipient 7 est équipé d’un manomètre 8 pour mesurer la pression de gaz envoyée du récipient vers le chalumeau.
Selon une forme d’exécution avantageuse, le manomètre est asservi par l’état du préchauffage déterminé par l’unité de contrôle à partir des données de mesure du(des) capteur(s) de température. Ainsi, en fonction de l’état du préchauffage, la pression de gaz envoyée dans le chalumeau peut être ajustée. La flèche s’étendant entre l’unité de contrôle 5 et le manomètre 8 symbolise cet asservissement. La liaison entre l’unité de contrôle et le manomètre peut être réalisée de manière filaire ou non.
Lorsque la liaison entre l’unité de contrôle 5 et les capteurs 4 est réalisée de manière filaire, l’unité de contrôle comprend des connecteurs 53 permettant de brancher l’extrémité de chaque fil 40.
L’unité de contrôle 5 comprend un processeur configuré pour, à partir des données de mesure des capteurs et à partir d’une ou plusieurs relations préétablies entre la température mesurée par un capteur et la température dans une région de la zone à souder, déterminer, à l’instant de la mesure, la température dans au moins une région de la zone à souder.
L’unité de contrôle 5 peut comprendre une mémoire dans laquelle la ou lesdites relations préétablies sont enregistrées.
De manière avantageuse, le processeur est également configuré pour comparer la ou les températures déterminées dans la zone à souder avec au moins un état de référence du préchauffage, par exemple une température à atteindre dans la zone à souder, une différence maximale entre différentes régions de la zone à souder, une température maximale et/ou minimale d’au moins une région de la zone à souder, etc. Ledit état de référence peut être enregistré au préalable dans la mémoire susmentionnée. La comparaison entre l’état du préchauffage déterminé à un instant donné et l’état de référence permet d’obtenir une indication sur la conformité du préchauffage.
L’unité de contrôle 5 est pourvue d’un afficheur 51 couplé au processeur et permettant d’afficher au moins une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence. Cette information peut être par exemple : la température de la surface de la zone préchauffée, une indication du fait que la température souhaitée dans la zone préchauffée est atteinte, etc. L’afficheur peut être un écran ou un simple voyant dont l’allumage dépend de la conformité du préchauffage.
L’unité de contrôle 5 peut également comprendre un ou plusieurs boutons 52 de commande, notamment pour la mise en marche ou l’arrêt du dispositif de contrôle du préchauffage, voire pour la programmation de l’unité de contrôle (par exemple, l’enregistrement d’une nouvelle relation préétablie entre une mesure d’un capteur et la température dans la zone à souder, ou l’enregistrement d’un nouvel état de référence).
De manière avantageuse, l’unité de contrôle se présente sous la forme d’un boîtier transportable et résistant, permettant son utilisation directement sur le site de la soudure.
La figure 3 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’implantation de capteurs de température au voisinage de la zone à souder.
Les éléments désignés par les mêmes signes de référence que sur les figures 1 et 2 sont identiques à ceux de ces figures. La zone à souder est désignée par le repère 15. Elle inclut les abouts 10 et 20 des rails 1 et 2 ainsi que l’intervalle (intercalaire) entre les deux abouts qui doit être comblé par le métal de soudure aluminothermique.
Le moule 3 s’étend autour de la zone à souder et est fixé sur les rails 1 et 2 par de la pâte à luter 30.
Un capteur 40 est fixé sur le patin du rail 1 à une distance d2 de la paroi extérieure du moule 3. Un autre capteur 40 est fixé sur le patin du rail 2 à une distance d1 de l’about du rail 2. Ce capteur présentant une forme de tige, il peut être inséré entre le moule et le rail pour être placé au plus près de la zone à souder 15. Les distances d1 et d2 sont choisies pour que la distance entre le capteur et le bord le plus proche de la zone à souder soit inférieure à 200 mm.
La figure 4 est un exemple de relevé de température du préchauffage en deux points du rail pour différents réglages de la pression de gaz apportée au chalumeau, pour un profil de rail donné et une valeur d’intercalaire donnée, une température ambiante de 20°C et en l’absence de vent. Les courbes 1 à 4 correspondent chacune à un réglage différent de la pression de gaz. Ce graphe indique la température T mesurée par le capteur en fonction de la durée t du préchauffage. Les données représentées par un cercle correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 620°C, celles représentées par une croix correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 660°C, et celles représentées par un triangle correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 720°C.
Naturellement, le relevé de la figure 4 n’est qu’un exemple et les relevés obtenus pourront varier en fonction du profil du rail, de la valeur de l’intercalaire, de la température ambiante et de la présence de vent.
La figure 5 est un exemple de droites de référence construites à partir de différents essais de préchauffage.
Cette figure établit une relation entre la température mesurée par le capteur (en ordonnées) au cours du temps et la température dans la zone à souder. Les données représentées par un cercle correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 620°C, celles représentées par une croix correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 660°C, et celles représentées par un triangle correspondent à une température To atteinte dans la zone à souder égale à 720°C.
La figure 6 est un exemple d’abaque graphique permettant d’établir un lien entre la température mesurée par un capteur et la température de la surface de la zone à souder en fonction du temps au cours du préchauffage. Les droites sont celles établies à la figure 5. Les points représentent des mesures successives de la température par un capteur au cours du préchauffage. En traçant des segments reliant les différents points, on détermine, en fonction de leur intersection avec les droites correspondant à une température To donnée de la zone à souder, l’instant du préchauffage auquel cette température doit être obtenue. Par exemple, dans le cas illustré à la figure 6, la surface de la zone à souder doit atteindre une température de 720°C à 7 min 55 s.
Cette information peut être utilisée comme état de référence afin de contrôler l’état du préchauffage pour un rail de même profil, un intercalaire de même valeur et des conditions de température et de vent identiques.
Naturellement, on construira autant d’abaques que de configurations différentes de rails et de conditions ambiantes à couvrir.
Enfin, il va de soi que les exemples que l’on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d’application de l’invention.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du préchauffage d’une zone d’un rail métallique avant la mise en œuvre d’une soudure aluminothermique, caractérisé en ce qu’il comprend :- la mise en place d’au moins un capteur de température (4) sur le rail (1, 2) à distance de la zone à souder,- le suivi de l’évolution de la température mesurée par ledit capteur (4) au cours du préchauffage,- la mise en correspondance de la température mesurée avec une température de la surface du rail dans la zone préchauffée de sorte à déterminer un état du préchauffage à l’instant de la mesure,- l’affichage d’une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un capteur (4) est placé à une distance inférieure à 200 mm par rapport au bord le plus proche de la zone à souder.
- 3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un capteur (4) est aimanté.
- 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel au moins un capteur est positionné sur le patin du rail et au moins un capteur est positionné sur le champignon ou l’âme du rail.
- 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la zone à souder comprend les abouts de deux rails (1, 2) à souder et au moins un capteur (4) est mis en place sur chaque rail (1, 2) à distance de la zone à souder.
- 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on calcule une moyenne arithmétique des températures mesurées par chaque capteur et l’on met en correspondance ladite température moyenne calculée avec une température de la surface du rail dans la zone à souder pour déterminer l’état du préchauffage à l’instant de la mesure.
- 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant l’affichage d’une alerte et/ou l’émission d’un signal sonore lorsque le préchauffage est terminé, la surface du rail dans la zone à souder ayant atteint un seuil attendu.
- 8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant l’affichage d’une alerte et/ou l’émission d’un signal sonore lorsque l’état du préchauffage n’est pas conforme à l’état de référence.
- 9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le préchauffage est effectué au moyen d’un système asservi par l’état du préchauffage déterminé.
- 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le système de préchauffage comprend :- un chalumeau (6),- un récipient (7) contenant un gaz, configuré pour être sélectivement mis en liaison fluidique avec le chalumeau (6),- un manomètre (8) agencé pour mesurer la pression de gaz envoyée du récipient (7) vers le chalumeau (6), ledit manomètre étant asservi par l’état du préchauffage déterminé de sorte que la pression de gaz est ajustée en fonction de l’état du préchauffage.
- 11. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend :- au moins un capteur de température (4),- une unité de contrôle (5) couplée audit capteur (4) et comprenant un processeur configuré pour mettre en correspondance la température mesurée par le capteur avec une température de la surface du rail dans la zone préchauffée et déterminer un état du préchauffage à l’instant de la mesure,- un afficheur (51) couplé audit processeur et configuré pour afficher une information sur la conformité du préchauffage par rapport à un état de référence.
- 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le processeur de l’unité de contrôle (5) est couplé à une mémoire dans laquelle est enregistrée au moins un abaque établissant une correspondance entre la température mesurée par ledit au moins un capteur de température et une température de la surface du rail dans la zone à souder.
- 13. Système de préchauffage pour une soudure aluminothermique, comprenant :- au moins un chalumeau (6),- au moins un récipient (7) contenant un gaz, configuré pour être sélectivement mis en liaison fluidique avec le chalumeau (6),- au moins un manomètre (8) agencé pour mesurer la pression de gaz envoyée du récipient vers le chalumeau, ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de contrôle selon l’une des revendications 11 ou 12.
- 14. Système selon la revendication 13, dans lequel le manomètre (8) est asservi par le dispositif de contrôle, de sorte que la pression de gaz est ajustée en fonction de l’état du préchauffage.1/3
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2009067029A2 (fr) * | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Brent Felix Jury | Améliorations du soudage des lignes de chemin de fer ou en rapport avec celui-ci |
| EP2415885A1 (fr) * | 2009-03-30 | 2012-02-08 | Nippon Steel Corporation | Procédé de refroidissement d'une section de rails soudés, dispositif pour refroidir une section de rails soudés et jonction de rails soudés |
| CN103643604A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 西南交通大学 | 一种线路锁定焊接和热处理一机化作业施工方法 |
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