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RÉSUMÉ
La soudure aluminothermique constitue la dernière étape permettant de réaliser une voie continue à partir des LRS (longues barres soudées) électriquement. Le procédé est simple de mise en oeuvre, exige peu de personnel, mais du personnel qualifié. Il permet une remise en service provisoire ne ralentissant les circulations que peu de temps après son exécution, ceci étant particulièrement apprécié dans le cas de soudage de coupons de réparation. Le procédé consiste à fabriquer de l'acier liquide, formé par la réaction chimique entre de l'aluminium et des grains d'oxydes de fer, coulé entre des abouts de rails distants de 25 millimètres et des moules latéraux étanches, en matière réfractaire. Le lingot, après solidification, a refondu les deux extrémités des rails et les a rendus solidaires.
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Raymond DEROCHE : Ingénieur des mines de Nancy - Ex chef de produit rail à Sacilor-Unimetal
INTRODUCTION
La soudure aluminothermique constitue la dernière étape permettant de faire une voie continue à partir des LRS, longues barres soudées électriquement.
Le procédé est simple de mise en œuvre, exige peu de personnel, mais du personnel qualifié.
Il permet une remise en service provisoire de la voie, ne ralentissant les circulations que peu de temps après son exécution ; cela est particulièrement apprécié dans le cas de soudage de coupons de réparation.
Le procédé consiste à couler de l'acier liquide, formé par la réaction chimique entre de l'aluminium et des grains d'oxydes de fer, entre des abouts de rails distants de 25 mm et des moules latéraux étanches, en matière réfractaire. Le lingot, après solidification, a refondu les deux extrémités des rails et les a rendus solidaires.
Cette soudure, pratique et souple, est d'une bonne qualité quoique encore sensiblement inférieure à celle de la soudure électrique, et nécessite un minimum de surveillance en voie.
Sa facilité de mise en œuvre lui a valu un succès mondial depuis des décennies.
Il convient de préciser qu'avec le développement de la soudure électrique et son application aux barres longues, le champ d'application de la soudure aluminothermique se développe sur les voies utilisant des rails courts (25 m comme aux États-Unis, Canada, Chine, Australie), en général des voies minières nécessitant également de plus nombreux coupons de rails de réparation pour éliminer des défauts non tolérables.
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MOTS-CLÉS
rails de chemins de fer creuset moule surchauffe abouts basalte
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Vitesse de réaction
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5. Description du matériel et mise en œuvre
• La charge est réalisée en série sur machine multidoseuse remplissant des sacs plastiques avec les quantités de composants requises.
• Ces sachets, dûment fermés, sont transportés en voie avec les creusets de réaction et les moules d'étanchéité destinés à être fixés sur les abouts de rails à souder.
• La charge est vidée dans le creuset, équipé en son fond d'un trou de coulée obturé par un réfractaire fondant de manière automatique à une température prédéterminée (vers 2 300 oC). Un chapeau réfractaire recouvre la charge après qu'on ait allumé celle-ci à l'aide d'un tison fournissant la chaleur d'activation de la réaction. Celle-ci se propage très vite, de l'ordre de 20 à 30 s, et l'ouverture pour coulée dans le moule se produit en moyenne au bout de 24 s (figure 2).
• Le moule est constitué de deux ou trois pièces moulées en produit réfractaire (figure 3), de forme adaptée au rail à souder et maintenues par un système simple, constitué de deux carcasses de maintien. L'étanchéité de raccord des moules entre eux et avec le rail est assuré par un lut réfractaire (figure 3).
• L'acier remplit l'espace interrails, tandis que le corindon (Al2O3), plus léger, remonte et s'écoule dans un bac latéral de récupération (figure 2). Au préalable, les abouts de rails ont été préchauffés au chalumeau oxypropane à une température de l'ordre de 700 oC.
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Description du matériel et mise en œuvre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BENARD (J.) - Oxydation des métaux. - Tome 1 (1962).
-
(2) - LEVENSPIEL (O.) - Chemical reaction engineering. - Illinois Institute of Technology, Dpt. of Chemical Engineering (1965).
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(3) - STEFANESCU (D.M.) - Behaviour of insoluble particles at the solid/liquid interface. - Metal Handbook, 9th Edition, vol. 15.
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(4) - POPPMEIER (W.) - Contribution to the problem of columnar crystallisation during solidification of steel. - Kapfenberg works (1966-1967).
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(5) - HURTUK (D.J.), TSAVARAS (A.A.) - The effect superheat and chemistry on steel solidification structure. - Republic Steel, USA.
-
(6) - CAMPBELL (J.) - Solidification technology in the foundry and casthouse. - Metal Society (1980).
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