Brevet FR2667629A1 — publié le 19920410

PROCEDE DE MEULAGE DE RAILS ET APPAREILS POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE L'invention concerne le meulage et i usinage des rails de voie ferrée. Dans ce domaine, le meulage intervient lors de la soudure des abouts de rails entre eux pour eliminer le surplus de matiere issu de la soudure et rattraper le profil du champignon du rail, en finition de voie neuve pour donner au rail le profil le plus proche de l'idéal possible, en entretien de voie pour supprimer l'usure ondulatoire ou tous autres défauts de la surface du rail 5 enfin lors du meulage et de l'usinage des cordons de soudure rapportés sur le rail. Actuellement, le meulage des soudures s'effectue au moyen dtune meule unique actionnée a la main par le soudeur ou montée sur un bâti fixe au rail. Malgre la dextérité du personnel effectuant le meulage et les precautions prises dans le réglage et le maniement des outils, les resultats obtenus ne sont pas satisfaisants, car il est difficile d'empêcher la formation de traces de meulage voire de blessures du rail qui peuvent conduire au refus de la soudure et a l'obligation correlative de la recommencer. Quand au meulage de la voie proprement dite elle nécessite actuellement la mise en oeuvre de trains de meulage tres lourds (150 t. environ) d'une puissance importante (800 a 1000 CV environ) et travaillant en plusieurs passes a tres faible vitesse (3 km/h) avec un enlevement de matière d environ 3/100 mm 5/100 mm sur la surface totale de roulement du rail a chaque passe. On conçoit que pour supprimer une usure dune profondeur de 1 mm cinq a six passes successives de la machine sont necessaires, dfou une duree d'intervention importante et une immobilisation prolongée de la voie. L'invention vise a procurer un nouveau procede d'usinage et de meulage de voie ferree susceptible d'être mis en oeuvre avec des moyens tres légers et capables de travailler cadence très rapide avec une précision telle qufil soit adapte aussi bien au meulage des soudures qu la finition de voies neuves et au rattrapage de l'usure ondulatoire. L'invention vise egalement a procurer un nouvel appareil de meulage de voie ferrée. Le procede selon l'invention consiste a utiliser au moins une meule dont la partie abrasive est de la composition - Nitrure de bore cubique : de 20 à 60% - Cobalt : de 8 a 25% - Bronze : de 8 a 16% - Argent : de 0,1 à 6% - Cuivre : de 5 20% - Etain : de O 10% et que l'on fait travailler avec un angle de traîne par rapport a la direction horizontale de déplacement de la meule le long du rail. Par angle de train il faut entendre que la meule est inclinée vers 1 l'arrière par rapport au sens de son deplacement le long du rail. En fonction du diametre de la meule et de la nature du travail désiré l'angle de trame sera compris entre 0,5 et 10 selon le tableau ci-apres DIAMETRE DES MEULES ANGLE DE TRAINE FIN MOYEN PROFOND de 60 â 80 mm 2 2 4 4 a 6 de 80 a 100 mm 2 2 a 4,5 4,5 â 6,5 de 100 a 120 mm 1 1,5 a 50 50 a 7 de 120 a 140 mm 1 10 6 6 a 8 de 140 a 160 mm 0,5 0,5 â 6 6 a 90 de 160 a 200 mm 0,5 0,5 a 70 7 a 100 Pour plus de facilité dans la suite de la description le mot meule désignera une meule telle que celles décrites dans la demande de brevet français du meme jour au nom de la demanderesse. Gracie a ce procedé, on obtient un meulage ou un usinage extrêmement precis et efficaces du rail avec des meules legeres, d'une grande longévité, qui ne s encrassent pratiquement pas et qui n'ont besoin que d'une faible puissance pour leur entrainement (1,5 CV environ) Du fait de son inclinaison, la meule travaille sur une faible largeur et ne subit pas dssechauffement nuisible susceptible de la degrader et d'affecter les qualités mécaniques du rail. La gamme de réglage de l'angle d*incl inaison de la meule permet d'adapter celle-ci a la nature du travail a effectuer et au diametre de la meule utilisée : avec un angle de traîne compris entre 0,5 et 2 on réalisera un meulage fin, avec un angle compris entre 4 et 10 on oralisera un meulage profond, la valeur de l'angle pour un meulage moyen étant comprise entre 0,5 et 7 , ainsi que cela resulte du tableau ci-dessus. Le procede selon l'invention permet d'envisager l'utilisation d'engins de meulage tres légers, comparativement aux trains actuellement connus pour cette tache. A cet effet l'invention concerne egalement un chariot de meulage automoteur et autoporteur muni d'au moins une meule caractérisé en ce qu'il est constitué de deux longerons parallèles, formant chassais, chaque longeron etant muni a l'arrière d*un galet , ou dune roulette, motorisé(e) et a l'avant d'un patin équipé de rouleaux monté de maniere a pouvoir osciller sur un axe horizontal et en ce que chaque longeron porte au moins une meule dont les mouvements sont commandés par un verin de deplacement latéral, un verin de deplacement vertical, et un verin de reglage dinclinaison par rapport à la direction horizontale de déplacement le long du rail De preference le verin de reglage dinclinaison est regle pour donner a la meule en fonction de son diametre un angle de traîne compris entre 0,5 et 10 par rapport a sa direction horizontale de deplacement le long du rail Chaque longeron porte au moins une et de préférence plusieurs meules entraînées et réglables individuellement, chaque meule étant capable de se déplacer latéralement en suivant le profil du champignon du rail tout en gardant l'angle de traîne qui lui a été assigné. Un tel chariot est approprié pour le meulage d'usinage3 de finition ou de rectification de l'usure ondulatoire des rails. Pour le meulage ou usinage des soudures, l'invention prévoit d'autre part un bâti fixe muni de deux glissieres le long de chacune desquelles une meule est capable d'effectuer des mouvements de va-et-vient de faible amplitude le long du rail. L'invention sera mieux comprise a l'aide la description qui va suivre de deux exemples de réalisation d'engins de meulage en reference aux dessins annexes dans lesquels - la Figure 1 est une vue schématique de profil d'un tronçon de voie sur lequel circule un chariot de meulage selon l'invention ; - la Figure 2 est une vue schematique partielle du chariot de la figure 1 a plus grande echelle, une seule meule tant représentée. - la Figure 3 est une vue schematique en perspective de l'avant d'un dispositif d'articulation du chassis du chariot ; - la Figure 3 bis est une vue de detail agrandie de la figure 3 qui montre l'application de la meule sur le rail - la Figure 4 est une vue schématique de profil d'un appareil de meulage de soudures selon l'invention. En se reportant aux figures 1 3 bis qui concernent un chariot automoteur de meulage et d'usinage pour la finition de voie ou la rectification de l'usure ondulatoire, on vo i t que ce chariot 1 est constitué par deux longerons 2 munis a l'arrière d'un galet motorisé 3 qui roule sur le rail 4 et a lavant dun patin 5 muni de rouleaux 6, le dit patin etant articule au longeron autour d'un axe horizontal 7. Le sens de l'avancement est materialise par la flèche A. La reference 4t indique les traverses. Entre le galet 3 et le patin 5, le longeron 2 porte une pluralite de meules rectifieuses 8, au nombre de six dans l'exemple représenté sur la figure 1. Comme on le voit sur la figure 2, chaque meule 8 comporte un bottier 9 enfermant un moteur, ledit bottier étant monté sur le longeron 2 par trois vérins : un verin 10 de réglage de l'angle d'inclinaison vers 1 l'arrière, un verin 11 de commande de déplacement vertical et un vérin 12 de déplacement latéral Le vérin 10 assure que conformement à l'invention 7a partie abrasive 13 de la meule soit, en fonction de son diametre qui peut être compris entre 60 et 200 mm, appliquée sur le rail 4 par sa périphérie avec un angle de trains a compris entre 0,5 et 10 par rapport a la direction horizontale de deplacement A.Cet angle de traîne a sera mieux visualisé en se reportant a la figure 3 bis. Comme cela est schématisé sur la figure 1, le chariot porte un groupe electrogene 14 produisant l'énergie necessaire a la motorisation des galets 3 et a 1 *entraînement des meules 8. Il emporte salement un calculateur 15 qui prend en charge l'asservissement entre les differentes parties mécaniques. Bien que sur la figure 1, toutes les meules aient été representees avec le même angle de traîne pour des raisons de simplicit, on comprendra que chacune peut avoir un angle different en fonction des défauts traites et des caracteristiques d'usinage souhaitées. Comme indique precedemment, la partie abrasive 13 de la meule est de la composition suivante - Nitrure de bore cubique * de 20 a 60% - Cobalt : de 8 a 25% - Bronze . de 8 a 16% - Argent : de 0,1 a 6% - Cuivre : de 5 a 20% - Etain : de O a 10%. En variante, le nitrure de bore cubique peut être remplace par du diamant synthetique ou naturel ou un mélange de nitrure de bore cubique et de diamant synthétique ou naturel De preference , on utilisera la composition suivante - Nitrate de bore cubique : 60%, - Cobalt : 8%, - Bronze : 8%, - Argent 9%, - Cuivre : 5% - Etain : 10%, Le corps de la meule est de préférence de forme tronconique et en alliage leger tel que l'aluminium. A titre indicatif le chariot 1 est d'une longueur d'environ 4 m, le patin avant a une longueur comprise entre 0,5 m et 1,5 m et de préférence de 0,8 m, chaque meule a un diamètre compris entre 60 et 200 mm et de préférence environ 150 mm, le groupe électrogène développe une puissance d'environ 20 a 50 CV et 1 *ensemble pese environ 1 t. Le patin avant assure une parfaite horizontalite du chariot car il est de longueur suffisante pour porter toujours sur au moins deux crêtes de deformation du rail Les meules de chaque cote du chariot etant reglables indépendamment les unes des autres, chaque groupe peut traiter spécifiquement les déformations de la file de rail sur laquelle il travaille sans être perturbe par le travail sur l'autre file. Selon une caracteristique avantageuse, comporte des moyens de reglage en ecartement de maniere a pouvoir s'adapter aux divers écartements de voie. Un exemple de dispositif pour un tel réglage est représenté sur la figure 3 uniquement pour la partie avant du chariot, la même construction s*appl iquant egalement la partie arrière. Selon cet exemple deux goussets 16 et 17 sont articulés sur un axe 18 horizontal et parallèle a l'axe median du chariot. A l'oppose de laxe 18 chaque gousset est fixé a un longeron 2 par des pattes 19 munies de lumieres oblongues 20, la fixation est assuree par des boulons non représentés. Ainsi l'invention procure un appareil de meulage suffisamment leger et compact pour être transporte par camion directement sur le site de son utilisation ce qui affranchit de la nécessité actuelle de neutraliser la voie pour 1 *acheminement du train de meulage. De plus le poids du chariot permet de le manutentionner sur site avec un simple bras de levage porte par son camion de transport, ce qui autorise son enlevement provisoire pour permettre la circulation des trains.Enfin, la qualité des meules préconisées par le procédé alliee a un travail selon un angle de traîne ci compris entre 0,5" et 100 assure un enlèvement de matiere beaucoup plus efficace qu'avec les trains de meulage actuels ce qui reduit a un le nombre de passes nécessaire pour un travail de qualite au moins équivalente sinon supérieure. Bien que la vitesse d'avancement instantanée du chariot soit environ deux fois moins élevée que celle des trains de meulage connus (environ 20 m/mn), sa capacité a travailler en une seule passe lui permet dfassurer une progression du chantier 2 a 3 fois plus rapide. La figure 4 montre un exemple de realisation dun appareil de meulage selon l'invention spécialement prevu pour effectuer le meulage ou l'usinage des soudures d'abouts de rails ou des cordons de soudure rapportes sur les rails pour corriger les grosses deformations. Dans ce cas, il ne s'agit pas comme dans exemple précédent de rattraper les déformations du rail lui-même sur une grande distance, mais de supprimer les apports excessifs de soudure sur une faible distance et cela sans nuire à la qualité de la soudure et sans endommager le rail. La mise en oeuvre du procédé selon 1 1invention à l'aide de l'appareil decrit ci-après permet de parvenir à ces résultats. Cet appareil se compose essentiellement d'un bdti amovible 21 constitue par deux longerons 22 dont au moins une partie forme coulisse pour un support de meule 23. Le bti 21 est muni de pieds 24 , trois de chaque ctê dans cet exemple de réalisation, equipes de mâchoires 25 permettant d*îmmobiliser le bâti dans la position voulue sur le rail 4. L'appareil représente dans cet exemple est en effet conçu pour travailler sur une seule file de rail à la fois. Le bati 21 sert de plate-forme pour un groupe électrogène 26 et un boîtier electronique 27 qui comporte les moyens de programmation et d'asservissement de la meule 28 portée par le support coulissant 23.Un capotage 29 recouvre la partie travaillante du bati. La soudure est matérialisée par la référence 30. Dans l'exemple représenté, la meule 28 est immobilisee en inclinaison le long du montant supérieur du support coulissant 23 selon un angle de traîne &alpha; fixe. Elle est cependant associee à deux verins, non representes, qui comme dans l'exemple précédent assurent son déplacement latéral et vertical pour lui permettre de travailler sur tout le pourtour du champignon du rail. On conçoit que cette disposition simplifiée necessite de changer le support 23 lorsqu on veut travailler selon un angle de traîne différent.C'est pourquoi l'invention prévoit la possibilité de munir la meule 28 d*un vérin supplémentaire de réglage de I *angle de traîne , de maniere analogue à ce qui a été decrit pour l'exemple de réalisation précédent pour pouvoir prendre tout angle requis entre 0,5" et 100, en fonction du diamètre de la meule et de la nature du travail requis. Comme precedemment, la partie abrasive de la meule 28 est de la composition suivante - Nitrure de bore cubique : de 20 à 60% - Cobalt : de 8 à 25% - Bronze : de 8 à 16% - Argent : de 0,1 à 6% - Cuivre : de 5 à 20% - Etain : de O à 10%. En variante, le nitrure de bore cubique peut être remplacé par du diamant synthétique ou naturel ou un melange de nitrure de bore cubique et de diamant synthetique ou naturel. De préférence, on utilisera la composition suivante - Nitrate de bore cubique : 60%, - Cobalt : 8%, - Bronze : 8%, - Argent 9%, - Cuivre : 5% - Etain : 10%. Le corps de la meule est egalement de forme tronconique et en alliage léger tel que l'aluminium. L'appareil ci-dessus decrit assure un meulage ou un usinage extrêmement precis des soudures sur les rails et cela sans intervention manuelle, les moyens d'asservissement étant prevus pour commander le relevage automatique de la meule en fin de deplacement longitudinal, le retour du support coulissant à sa position d'origine et l'abaissement de la meule sur le rail pour un nouveau cycle. Outre la precision de travail, la combinaison de l'usage dune meule de la composition indiquee avec l'inclinaison de la meule selon un angle de traîne assure un bon refroidissement de la partie abrasive ce qui non seulement augmente sa longevite mais surtout évite de porter atteinte à la qualité de la soudure. Dans l'exemple ci-dessus, la meule est tronconique et travaille par la périphérie de sa partie abrasive, On peut en variante monter sur le support 23 coulissant une meule à disque travaillant sur champ. L'invention n est pas limite aux modes realisation qui viennent d'être décrits. Notamment, i *appareil de meulage des soudures pourrait sans sortir du cadre de l'invention être equipe de mâchoires à serrage automatique pour sa fixation au rail en position de soudure et/ou de roulettes escamotables pour assurer son deplacement dune soudure à l'autre. Il pourrait egalement être construit en deux parties symetriques de maniere à pouvoir traiter simultanement deux files de rails. Il peut être équipé de moyens de détection des soudures de maniere à rendre son fonctionnement entierement automatique. Enfin aussi bien le chariot decrit dans le premier exemple de réalisation que l'appareil de meulage des soudures décrit dans le second peuvent être équipés de tout type de meule approprie. REVENDICATIONS 1. Procede de meulage de voie ferrée caracterise en ce que l'on utilise au moins une meule (8,28) dont la partie abrasive (13) est de la composition suivante - Nitrure de bore cubique : de 20 à 60% - Cobalt : de 8 à 25% - Bronze : de 8 à 16% - Argent : de 0,1 à 6% - Cuivre : de 5 à 20% - Etain : de O à 10% et en ce que l'on fait travailler la dite meule en fonction de son diamètre avec un angle de traîne (&alpha;) compris entre 0,5 et 10 par rapport à la direction horizontale de deplacement de la meule le long du rail. 2. Procede de meulage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie abrasive de la meule (13) est de la composition suivante : vante - Nitrate de bore cubique : 60%, - Cobalt : 8%, - Bronze : 8%, - Argent : 9%, - Cuivre : 5% - Etain : 10%. 3. Procédé de meulage selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le nitrure de bore cubique est remplacé par du diamant synthetique ou naturel ou un mélange de nitrure de bore cubique et de diamant synthetique ou naturel 4. Procédé de meulage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que pour un meulage fin l'angle de traîne () est compris entre 0,50 et 2 5. Procede de meulage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caracterise en ce que pour un meulage moyen angle de traîne (a) est compris entre 0,5 et 7 . 6. Procédé de meulage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérise en ce que pour un meulage profond sangle de traîne () est compris entre 4 et 10 . 7. Chariot de meulage pour rails de voie ferree caractérisé en ce qu'il est constitué de deux longerons (2) paralleles, formant chassis, chaque longeron étant muni à l'arrière d'un galet (3), ou d'une roulette, motorisê(e) et à l'avant d'un patin (5) équipe de rouleaux (6) monté de manière à pouvoir osciller sur un axe horizontal (7) et en ce que chaque longeron porte au moins une meule (8) dont les mouvements sont commandes par un verin de deplacement (12) latéral un vérin de deplacement vertical (11) et un verin de réglage d'inclinaison (10) par rapport à la direction horizontale de deplacement le long du rail. 8. Chariot de meulage selon la revendication 7 caractérisé en ce que le verin de reglage d'inclinaison (10) permet à la meule (8) de prendre un angle de traîne (a) compris entre 0,5 et 10 . 9. Chariot de meulage selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la partie abrasive (13) de la ou des meules (8) est de la composition suivante - Nitrure de bore cubique : de 20 à 60% - Cobalt : de 8 à 25% - Bronze : de 8 à 16% - Argent : de 0,1 à 6% - Cuivre : de 5 à 20% - Etain : de O à 10% 10. Chariot de meulage selon la revendication 7 ou 8 caracterise en ce que la partie abrasive (13) de la ou des meules (8) est de la composition suivante - Nitrate de bore cubique : 60%, - Cobalt : 8%, - Bronze : 8%, - Argent : 9%, - Cuivre : 5% - Etain : 10%. il. Chariot de meulage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16-20) de reglage en écartement, 12 Chariot de meulage selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il comporte deux goussets (16,17) articulés sur un axe (18) horizontal et parallele à l'axe médian du chariot, chaque gousset etant fixe à un longeron (2) par des pattes (19) munies de lumières oblongues (20) dans lesquelles passent des boulons. 13. Appareil de meulage de soudures pour rails de voie ferree caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bâti amovible (21) fait de deux longerons (22) dont au moins une partie forme coulisse pour un support (23) de meule (28), et en ce que le bâti (21) est muni de pieds (24) équipés de moyens (25) permettant de l'immobiliser par rapport au rail (4). 14. Appareil de meulage selon la revendication 13 caractérisé en ce que le bati (21) est pourvu de roulettes escamotables. 15. Appareil de meulage selon la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que le support coulissant (23) comporte un verin de deplacement lateral et un vérin de déplacement vertical pour la meule (28) et en ce que la meule est immobilisée en inclinaison le long de la barre superieure du support (23) selon un angle de traîne () par rapport à la direction horizontale de deplacement le long du rail. 16. Appareil de meulage selon la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que le support coulissant (23) comporte un verin de déplacement latéral , un verin de deplacement vertical et un vérin de réglage de l'angle de traîne () de la meule (28) par rapport à la direction horizontale de deplacement le long du rail (4). 17. Appareil de meulage selon la revendication 16 caractérisé en ce que le verin de reglage permet à la meule (28) de prendre un angle de traîne (a) compris entre 0,5 et 100. 18. Appareil de meulage selon l*une quelconque des revendications 13 à 17 caractérisé en ce que la partie abrasive de la meule (28) est de la composition suivante - Nitrure de bore cubique : de 20 à 60% - Cobalt : de 8 à 25% - Bronze : de 8 à 16t - Argent : de 0,1 à 6% - Cuivre : de 5 à 20% - Etain : de O à 10% 19. Appareil de meulage selon la revendication 18 caractérisé en ce que la partie abrasive de la meules(28) est de la composition suivante - Nitrate de bore cubique : 60%, - Cobalt : 8%, - Bronze : 8%, - Argent : 9%, - Cuivre : 5% - Etain : 10%.