Brevet FR2265493A1 — publié le 19751024

On connait deux modes de réalisation d'un coeur de croisement pour voies ferrées. Le premier consiste dans l'emploi de rails de profil normal qui sont usinés puis assemblés en ménageant à l'intersection des deux rails les lacunes nécessaires, un tel assemblage étant réalisé par boulonnage. Le manque de rigidité qui en résulte, générateur de frais d'entretien élevés, a conduit à remplacer l'assemblage par boulonnage par un assemblage soudé qui confère une rigidité satisfaisante mais qui exclut nécessairement l'emploi d'aciers non soudables tels que les aciers Hadfield à 13% de manganèse dont les propriétés de résistance à l'usure sont remarquables. L'autre mode consiste. à réaliser un ensemble en acier moulé, solution alliant la rigidité à la possibilité d'emploi d'acier à hautes caractéristiques mécaniques; ceux-ci peuvent alors être choisis parmi les aciers non soudables tels qu'acier Hadfield qui est précisément le seul acier utilisé pour la fabrication des coeurs moulés.Mais cette solution présente à son tour des inconvénients qui sont dûs d'une part au mode de fabrication cwest-à-dire à l'obligation de créer un moule, même pour des coeurs n'existant qu'en un nombre très réduit d'exemplaires, d'autre part à la présence possible de défauts de fonderie et à l'absence de corro#yage par suite de la structure coulée du métal, enfin aux très grandes difficultés de réparation par soudage à l'arc, des avaries survenant en service, et à l'impossibilité de souder ces coeurs aux rails adjacents par emploi des techniques classiques de soudage. Toutes ces difficultés se trouveraient surmontées si l'on disposait d'une méthode de soudage permettant aussi bien de simplifier et d'accélérer les travaux de réparation que de construire des coeurs entièrement soudés constitués de rails usinés et d'une pointe en acier Hadfield également soudée. De tels coeurs pourraient également être constitues d'une pointe centrale en acier Hadfield sur laquelle seraient soudés des rails convenablement coudés et usinés. C'est ce que l'on se propose, par la présente invention, qui a pour premier objet une méthode rapide de soudage des aciers Hadfield comportant mise en oeuvre de brouillards obtenus par la détente de gaz carbonique, soit dans les cavités des pièces à souder, soit dans des caissons entourant les parties desdites pièces situées hors des zones de soudage. Le fait de refroidir les portions en acier Hadfield par un jet de gaz carbonique détendu permet en augmentant le débit du jet, d'accroitre notablement la vitesse de dépôt, et par suite d'utiliser un fil en place d'électrodes, la température de l'acier Hadfield étant constamment contrôlée. La présente invention a pour second objet 1 'application de cette méthode à la construction de coeurs de croisement pour voies ferrées, coeurs comprenant une pointe en acier ~Hadfield, le refroidissement par brouillard de gaz carbonique permettant le soudage de la pointe en acier Hadfield tant sur les patins des rails latéraux que sur les abouts des rails adjacents. Le manque de soudabilité des aciers Hadfield (ou des aciers austénitiques qui en sont dérivés) est dû à leur instabilité sous l'influence d'un choc thermique qui provoque la précipitation des carbures, ce qui réduit considérablement leurs propriétés caractéristiques de résistance à la fatigue et à l'abrasion. Il est donc important d'éviter tout échauffement du métal de base, la méthode de l'invention consistant à maintenir au cours du soudage les éléments en acier Hadfield à basse température, en entretenant un brouillard de gaz carbonique résultant de la détente du gaz comprimé, ce brouillard étant emprisonné soit sous le coeur à réparer, en prévoyant une plaque de néoprène alvéolaire entre le coeur et la table de travail, soit dans des caissons disposés de part et d'autre des pièces à souder. Le dépôt est réalisé à laide d'un fil en place d'électrodes, l'emploi d'un fil permettant d'importants gains de temps évitant, d'une part les -changements d'électrodes2 et considérant d'autre part que la résistivité des fils est très inférieure à#celle des électrodes, qu'ils peuvent être fondus avec une forte intensité, procurant un important dépôt de métal par unité de temps sans qu'il y ait élévation de température nuisible à la qualité du métal dépose. Enfin, l'intérêt du refroidissement par emploi du gaz carbonique détendu est de pouvoir adapter le débit de gaz carbonique, c' est-à-dire la quantité de frigories produites, aux conditions du soudage, la constance de la température des pièces en acier Hadfield étant vérifiée par emploi de crayons thermochromes (ou autre moyen simple et efficace analogue) entre la tempér#ature ambiante et 100-1200C La méthode rapide de soudage qui vient d'être décrite est appliquée à la construction de coeurs composites de la manière suivante: entre les deux rails latéraux coudés à chaud on insère une pointe de coeur en acier Hadfield, coulé ou mieux forgé.La forme de cette pointe est telle qu'elle peut être soudée directement sur les ailes de patin des rails l'encadrant.' Au cours du soudage les deux rails sont préchauffés à l'aide de rampes, le débit des brûleurs étant réglé de façon à éviter la déformation des pièces au cours du dépôt. Simultanément, la pointe est refroidie par brouillard de gaz carbonique. Le soudage en bout des deux rails adjacents à la pointe se fait également par emploi d'un fil dont la fusion est assurée dans un coffrage disposé autour des joints à souder; le préchauffage des rails se faisant dans les conditions habituelles. Les détails de l'invention apparaitront de la description en référence aux dessins annexés. La fig.1 montre, en élévation, un montage pour le refroidissement d'un coeur en acier au manganèse moulé pour y effectuer une réparation. La fiv.2 est une coupe transversale d'un coeur en acier au manganèse moulé selon l'invention, avec refroidissement par brouillard de gaz carbonique détendu. Lå fig.3 est une coupe transversale d'un caisson alimenté en gaz carbonique détendu, pour le refroidissement d'un coeur monobloc selon l'invention. La fige4 est un schéma d'intersection de deux rails avec soudage d'une pointe en acier au manganèse. La fig.5 montre l'utilisation d'un caisson de refroidissement pendant le soudage -de la pointe en acier au manganèse dans un coeur composite. La fig.6 est une vue perspective montrant la soudure en coffrage de la base de la pointe en acier au manganèse sur les deux éléments de rails adjacents. Sur ces figures, 1 est un coeur en acier au manganèse moulé à réparer, sous lequel est placée une plaque de néoprène 2 que traverse un brouillard de gaz carbonique détendu 3, en vue de maintenir à basse température le coeur, pour éviter l'altération de ses caractéristiques de résistance à la fatigue et à l'abrasion. 4 est un caisson alimenté en gaz carbonique détendu, permettant le refroidissement de la section pleine d'un coeur monobloc. Dans la réalisation présentée sur la fig.4, entre les deux rails coudés 5 et 6 on insère une pointe de coeur 7 en acier Hadfield, de préférence forgé, dont chacun des deux côtés est soudé longitudinalement sur les ailes internes de patins des deux rails 5 et 6. La base de la pointe étant soudée en coffrage en bout des deux éléments de rails adjacents 9 et 10. Un caisson 11 étant préalablement placé sous la pointe et refroidi par un brouillard de gaz carbonique détendu. Sous l'intervalle entre la base de la pointe de coeur et chacun des deux rails adjacents 9 et 10 est placée une plaque de cuivre 12 pour la soudure en coffrage. L'invention a été décrite en détail dans une réalisation préférée, à laquelle des modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Méthode de soudage rapide des aciers à 13% de manganèse, caractérisée par l'emploi d'un brouillard givrant de gaz carbonique détendu dont le débit est adapté aux conditions de soudage, et qui permet de maintenir la température des pièces à souder entre la température ambiante et 100-120 C, ainsi que l'emploi pour le soudage, en place d'électrodes, d'un fil à faible résistivité procurant un important dépôt de métal par unité de temps. 2. Application de la méthode de soudage rapide selon la revendication 1, à la réalisation d'un coeur de croisement de voie ferrée, comportant une pointe en acier à 13% de manganèse coulé ou forgé, dont les deux côtés sont soudés sur les ailes internes des deux rails latéraux et dont la base est soudée en bout des deux éléments de rails adjacents.