SoldaduraDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Soldadura por arco.

Se le llama soldadura a la unión de dos materiales (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de un proceso de fusión en el cual las piezas son soldadas derritiendo ambas y agregando metal o plástico derretido para conseguir una "pileta" que al enfriarse forma una unión fuerte.

La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico, pero la soldadura puede ser lograda mediante rayos láser, rayos de electrones, procesos de fricción o ultrasonido.

La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.

Normalmente se suelda en ambientes industriales pero también se puede hacerlo afuera, debajo del agua o en el espacio. Es un proceso que debe realizarse siguiendo normas de seguridad por los riesgos de quemadura, intoxicación con gases tóxicos y otros riesgos derivados de la luz ultravioleta.

La abertura de electrodos es la distancia que entre los electrodos en una soldadura recalcada o a tope se mide con las piezas en contacto, pero antes de comenzar o inmediatamente después de completar el ciclo de soldadura.

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Tipos de soldadura Soldadura TIG Soldadura MAG Soldadura MIG Soldadura por arco

Soldadura en frío Soldadura explosiva Soldadura por fricción Soldadura por fusión Soldadura a gas Soldadura por inducción Soldadura mixta Soldadura por plasma Soldadura por puntos Soldadura de choque Soldadura con rayo de electrones Soldadura por rayo láser Soldadura ultrasónica Soldadura aluminotérmica Soldadura GMAW Soldadura sin plomo

Soldadura aluminotérmicaDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Soldadura aluminotérmica terminada.

La soldadura aluminotérmica es un procedimiento de soldadura utilizado en carriles de vías férreas. Se basa en el proceso, fuertemente exotérmico, de reducción del óxido de hierro por el aluminio, según la fórmula

Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + calor

Desarrollada en 1902, esta soldadura se realiza mediante un molde refractario colocado en los extremos de los carriles a unir, dentro del cual se vierte el acero fundido producto de la reacción, la cual se inicia con un fósforo.

El óxido de hierro y el aluminio, finamente molidos, provienen de la porción de soldadura, la cual se dispone dentro de un crisol situado encima de los carriles a soldar. Una vez alcanzada la temperatura adecuada, del orden de los 2000 °C, se produce el destape del crisol, mediante un fusible situado en la base, y el colado del metal fundido, que llena el molde.

Una vez iniciada la reacción el proceso es muy rápido, y el material fundido fluye dentro del molde, de manera estudiada, quedando el acero entre los extremos a soldar y vertiendo la escoria de corindón en una cubeta.

Existen diversos tipos de soldadura, atendiendo a la composición del acero de los carriles y a la geometría de estos, aunque generalmente se utilizan soldaduras que requieren del calentamiento previo de los extremos a soldar y del molde donde se verterá el metal fundido. El calentamiento se realiza mediante mezcla de oxígeno y propano, o mezcla de oxígeno y gasolina.

Luego del vertido se espera un lapso especificado por el fabricante de la porción de soldadura y se procede a romper el molde y cortar las rebabas, mediante trancha o cortamazarota, para luego realizar el pulido de la superficie de rodadura del carril.

Vía férreaDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Vía férrea.

Doble vía

Se denomina vía férrea a la parte de la infraestructura ferroviaria, formada por el conjunto de elementos que conforman el sitio por el cual se desplazan los trenes. Las vías férreas son el elemento esencial de la infraestructura ferroviaria y constan, básicamente, de carriles apoyados sobre traviesas que se disponen dentro de una capa de balasto. Para su construcción es necesario realizar movimiento de suelos y obras de arte (puentes, alcantarillas, muros de contención, drenajes, etcétera).

En las vías modernas se complementa la infraestructura básica con sistemas de señalización y, en el caso de líneas electrificadas, con el tendido eléctrico que provee de energía a las locomotoras.

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Elementos de la infraestructura

Balasto Traviesas Sujeción de vía Carriles Aparatos de vía Catenaria Circuitos de vía y bloqueo Señalización Estación Enclavamiento

Se denomina trocha o ancho de vía a la separación entre los carriles, la cual debe coincidir con la separación entre ruedas del material rodante. Se mide entre caras internas, tomando como punto de referencia el ubicado entre 10 mm y 15 mm por debajo de la cara superior del carril, diferencia esta que depende del tipo de carril y de las normas aplicables en el país.

La vía trabaja como una viga sobre lecho elástico debido a su propio peso y la forma de comportarse del balasto, elemento destinado al apoyo y a la distribución de cargas en el

terreno, y a contención. La palabra "balasto" proviene del inglés "ballast" (lastre). Desde el inicio de los ferrocarriles se utilizaban carriles de longitudes reducidas, con juntas de dilatación entre ellos, lo que producía el característico traqueteo de los ferrocarriles, con traviesas de madera tratada para evitar la putrefacción.

En la actualidad se utilizan principalmente durmientes o traviesas de hormigón pretensado y materiales plásticos sobre los que apoyan raíles soldados con longitudes relativamente grandes y juntas de dilatación más separadas gracias a un diseño más perfeccionado. En la foto se aprecia el aspecto de una vía moderna.

AceroDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Bobina de cable de acero trenzado.

Los aceros son aleaciones de hierro-carbono forjables, con porcentajes de carbono variables entre 0,008 y 2,14%. Se distinguen de las fundiciones, también aleaciones de hierro y carbono, en que éstas tienen una proporción de carbono que puede variar entre 2,14% y 6,70%, aunque la mayoría de las fundiciones comerciales no superan el 4,5% de carbono.

La diferencia fundamental entre ambos materiales es que los aceros son, por su ductilidad, fácilmente deformables en caliente utilizando forjado, laminación o extrusión, mientras que las fundiciones son frágiles y se fabrican generalmente por fundición.

Además de los componentes principales indicados, los aceros incorporan otros elementos químicos. Algunos son perjudiciales (Impurezas) y provienen de la chatarra, el mineral o el combustible empleado en el proceso de fabricación; es el caso del azufre y el fósforo. Otros se añaden intencionalmente para la mejora de alguna de las características del acero (Aleantes); pueden utilizarse para incrementar la resistencia, la ductilidad, la dureza, etcétera, o para facilitar algún proceso de fabricación como puede ser el mecanizado. Elementos habituales para estos fines son el níquel, el cromo, el molibdeno y otros.

La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3.

Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles, siendo éstos de diferentes características según su forma y dimensiones y debiéndose usar específicamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares.

Tabla de contenidos[ocultar]

1 Composición del acero o 1.1 Fases de equilibrio o 1.2 Fases fuera de equilibrio o 1.3 Impurezas del acero

1.3.1 Azufre 1.3.2 Fósforo 1.3.3 Aluminio

2 Clasificación según la norma Une 36001 3 Véase también

4 Enlaces externos [editar]

Composición del acero

La estructura del acero se compone de una mezcla de fases, con diversas propiedades mecánicas. Las proporciones de estas fases y sus composiciones serán determinantes del comportamiento de este material.

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Fases de equilibrio

Diagrama de fase hierro-carbono (Fe-C), permite visualizar les condiciones de existencia de las fases que conforman el acero

Estas fases se obtienen a temperatura ambiente mediante el enfriamiento lento de un acero. Las principales son:

La Ferrita (α) es blanda y dúctil. Su estructura es cúbica centrada en el cuerpo, es estable hasta los 721 ºC

La Austenita (γ) es la más dúctil de las fases del diagrama Fe-Fe3C. La cementita (Fe3C)es un compuesto intermetálico de fórmula Fe3C, con un

contenido de carbono de 6,67%, es dura y frágil. La Perlita es el microconstituyente eutectoide que se forma a los 727 ºC a partir

de austenita con 0.77 % de carbono. Es una mezcla bifásica de ferrita y cementita de morfología laminar. Sus propiedades mecánicas serán intermedias entre la ferrita blanda y la cementita dura que la compone.

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Fases fuera de equilibrio

Estas condiciones se alcanzan mediante el uso de tratamientos térmicos como el temple (enfriamiento rápido) y el revenido (recalentamiento sostenido) para lograr la formación de martensita, bainita y otros microconstituyentes que tienen como propiedades ser duros y frágiles.

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Impurezas del acero

Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades mínimas.

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Azufre

Límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre forma con el hierro sulfuro, el que conjuntamente con la austenita da lugar a un eutéctico cuyo punto de fusión es bajo y que por lo tanto aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material.

Se controla la presencia de sulfuro mediante el agregado de manganeso. El manganeso tiene mayor afinidad por el azufre que hierro por lo que en lugar de FeS se forma MnS que tiene alto punto de fusión y buenas propiedades plásticas. El contenido de Mn debe ser tal que se asegure que todo el azufre se encuentre en forma de MnS.

El resultado final, una vez eliminados los gases causantes, es una fundición menos porosa de mayor calidad.

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Fósforo

Límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta perjudicial ya sea al disolverse en la ferrita, pues disminuye la ductilidad, como así también por formar FeP (Fosfuro de hierro). El fosfuro de hierro forma junto con la austenita y la cementita un eutéctico ternario denominado esteadita el cual es sumamente frágil y posee punto de fusión relativamente bajo, por lo cual aparece en bordes de grano, transmitiéndole al material su fragilidad.

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Aluminio

Se suelen añadir pequeñas proporciones de aluminio de cara a mantener constantes las propiedades mecánicas (sobre todo el alargamiento) en largos períodos de almacenaje (calmado al aluminio).

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Clasificación según la norma Une 36001

La norma UNE 36001 clasifica las aleaciones férricas según las denominadas series F; a los aceros les corresponden las series F100 a F700, a las fundiciones la F800 y a otras aleaciones férricas la F900. Según dicha norma, los aceros se clasifican en:

Aceros para construcción (F100) (engloba la mayoría de aceros de uso genérico) o Aceros al carbono (F110) ésta es la más genérica de todas o Aceros aleados de temple y revenido (F120) soportan grandes esfuerzos o Aceros para rodamientos (F130) su alto contenido en Cromo los hace

resistentes al rozamiento o Aceros para muelles (F140) presentan una elevada elasticidad o Aceros de cementación (F150) se emplean en la construcción de

engranajes por su resistencia y tenacidad o Aceros de nitruración y cianuración (F170) Son duros por fuera y tenaces

por dentro Aceros especiales (F200) estos aceros presentan ciertas propiedades concretas.

o Aceros de fácil mecanizado (F210) o Aceros de fácil soldadura (F220) o Aceros con propiedades magnéticas (F230) o Aceros de alta y baja dilatación (F240) o Aceros de resistencia a la fluencia (F250)

Aceros inoxidables y anticorrosión (F300) o Aceros inoxidables (F310)

Aceros de emergencia (F400) presentan alta resistencia a ciertos factores o Aceros de alta resistencia (F410) o Aceros para cementar (F430)

SOLDADURA ALUMINOTERMICA DE CARRILES “KLK-SOLDAL”

En la actualidad, prácticamente todas las compañías ferroviarias han adoptado la tecnología del carril continuo, por múltiples razones.Algunas de las más importantes, desde el punto de vista económico y del montaje de la vía son:

a) reducción de coste de mantenimiento del material, tanto fijo como móvil.b) mayor estabilidad y velocidad permisible a los convoyes.c) menor consumo energético.d) mayor confort en los trenes.

La obtención del carril continuo se compone de dos fases:

· Proceso de soldadura eléctrica, efectuado en instalaciones habitualmente fijas, para obtener barras largas de 144 a 288 m. de longitud.· Proceso de soldadura aluminotérmica "in situ" de carriles simples (18/36 m) o de barra larga (144/288 m).

Este proceso de soldadura por aluminotermia comporta una serie de ventajas:

· Puede realizarse “in situ”de forma sencilla y eficaz.· Requiere un equipamiento mínimo.· No precisa de fuentes de energía externas de importancia.

Tales ventajas hacen de este proceso el más adecuado en los trabajos de mantenimiento.

Principio de la soldadura aluminotérmica de carriles

El proceso de soldadura aluminotérmico está basado en la reacción:

Oxidos de hierro + Aluminio + Aleantes » Acero + Escoria + Calor.

La mezcla de granos citada anteriormente se hace reaccionar en un crisol, provocando su ignición con un cebador, resultando, al cabo de pocos segundos, su transformación en acero fundido y escoria.

El acero va al fondo del crisol y la escoria flota como consecuencia de su menor densidad. Este acero, que está a más de 2000ºC se cuela automáticamente en el conjunto refractario que contiene los extremos de los carriles entre los que se realiza su soldadura por fusión (Fig. 2).

El producto de la reacción, el acero aluminotérmico tiene una composición química, micro estructura y dureza preestablecidas, acordes con el carril a soldar.

 

Preparación Cala

Alineación con caballetes

Colocación y Centrado Moldes

Sellado de los moldes

Precalentamiento

Reacción y Colada

Corte de la mazarota

Esmerilado de la soldadura

Soldadura finalizada

Materiales para la realización de la soldadura aluminotérmica de carriles.

Los materiales básicos para la realización de la soldadura de los carriles son:

· Kit de soldadura y otros consumibles· Equipo de soldadura· Equipo de precalentamiento

Los Kits de soldadura KLK-SOLDAL se componen de una carga de polvo aluminotérmico, un dispositivo de destape automático y un molde refractario prefabricado.

Las cargas aluminotérmicas están formadas por una mezcla de granallas de óxidos de hierro, aluminio y aleantes. El proceso de fabricación, selección, pesado y mezcla de los componentes se realiza con gran precisión. Un parámetro clave y fundamental en la calidad de nuestro producto es la gran pureza exigida a los componentes que dan lugar al acero aluminotérmico.

Las piezas cerámicas del Kit están fabricadas con materiales refractarios adecuados a las condiciones que deben soportar durante el proceso de soldadura. El conjunto de dos semi-moldes + placa base, permite una gran libertad de diseño y de elección de materiales, facilitando la optimación de resultados.

Kit KLK SOLDAL

Hay que resaltar que la dureza en pista de rodadura preestablecida debe encuadrarse en un intervalo de ± 20 HBW, cualesquiera que sean el tipo de acero, perfil del carril y procedimiento de soldadura empleados.

Tan estrictas características de composición química, dureza y resistencia mecánica exigidas al acero aluminotérmico se obtienen utilizando dispositivos de colada y geometría de moldes particularmente idóneos para evitar tanto los defectos físicos (rechupes, porosidades, grietas de contracción), como los químicos (micro y macro-segregaciones).

Ningún acero de contenido en carbono ligeramente hipoeutectoide o eutectoide puede considerarse fácilmente soldable, por ello y para evitar excesivas velocidades de enfriamiento, que producirían constituyentes de no equilibrio (bainita, martensita), el precalentamiento de los carriles resulta obligatorio.

La separación entre carriles: cala y la modalidad de precalentamiento son parámetros que definen los procedimientos de soldadura.

Equipo de soldadura montado

Caballetes alineación CAL-600

Equipo Precalentamiento Propano-Aire Inducido

Equipo Precalentamiento Oxígeno-Propano

Equipo Precalentamiento Aire-Gasolina

Cortamazarotas con bomba manual

Cortamazarotas con bomba motorizada

Procedimientos de soldadura

Disponemos de varios procedimientos de soldadura diseñados para adaptarnos a las necesidades actuales de los distintos ferrocarriles.

Estos procedimientos tienen en común que durante el precalentamiento no es necesario controlar la temperatura de los carriles. Solamente es necesario controlar el tiempo de precalentamiento, con lo se simplifica la realización de la soldadura.

La energía total necesaria para soldar dos carriles es específica y constante, cualquiera que sea el procedimiento de soldadura elegido. Por ello, cada procedimiento de soldadura se caracteriza por la cantidad de esa energía, proporcionada por el precalentamiento y por la propia carga aluminotérmica.

PRECALENTAMIENTO CORTO “PC”

Es el procedimiento de menor precalentamiento posible y, por tanto, el más rápido. La energía mayoritaria es la aluminotérmica, por lo que es el de resultados más estables. Imprescindible para tiempos de ejecución cortos.

PRECALENTAMIENTO MEDIO “PCM”

Precalentamiento mínimo posible en procedimientos sin control de temperatura. Aplicable en ferrocarriles donde los criterios económicos y de explotación deben ser optimados.

CALA ANCHA “CA”

Para reparaciones. Nuestras soldaduras “PC” y “PCM” están diseñadas para que, en caso de fallo, sean sustituidas por una soldadura de cala ancha “CA”, con lo que se evita la colocación de un cupón de varios metros que requeriría dos soldaduras. La soldadura “CA” sólo se ejecuta con el sistema de precalentamiento “PC”.

Los resultados obtenidos con cualquiera de estos procedimientos son similares, siempre que la ejecución sea realizada de acuerdo con las especificaciones de nuestros procedimientos.

Variaciones de estos procedimientos se utilizan para la soldadura de los carriles tranviarios (carriles de garganta) o para grúas.

A continuación, se relacionan los principales parámetros de cada uno de ellos.

Procedimiento de Precalentamiento

Cala(mm)

Temp.(ºC)

Combustible Tiempo(min.)

Corto  

400-500

Propano-Aire inducido 6 a 6,5Cala normal "PC" 25±2 Oxígeno-Propano 1 a 2Cala ancha "CA" 50±3 Aire compr.-Gasolina 4 a 6    Oxígeno-Acetileno 3 a 4Corto-Medio  

600-700Oxígeno-Propano 3 a 4,5

Cala normal "PCM" 24±2 Aire compr.-Gasolina 6 a 8Oxígeno-Acetileno 6 a 6,5

La temperatura del carril se da exclusivamente como orientación y no es preciso controlarla.

El tiempo de precalentamiento oscila, dentro de los valores indicados, dependiendo del tamaño del carril a soldar.

ENSAYOS

Para garantizar el cumplimiento de las especificaciones exigidas a la soldadura por las normativas en vigor en las diferentes administraciones ferroviarias, KLK dispone en laboratorios propios o colaboradores de los equipos necesarios para la verificación y control de:

· Composición química del acero aluminotérmico.· Exámenes macrográficos y micrográficos para verificación de las zonas de fusión y afectadas por el calor y la estructura del acero del carril y del aluminotérmico.· Dureza del acero aluminotérmico en la superficie de rodadura del carril.· Perfil de durezas bajo la superficie de rodadura en el carril y en el acero aluminotérmico.· Ensayos de flexión estática.· Ensayos de fatiga.

Ensayo de Dureza Brinell

Ensayo de Flexión Estática

Facies de rotura

Ensayos de Flexión Dinámica

Macrografía Sección Longitudinal y Patín