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" Joint d'abouts de rails "
L'accroissement de la vitesse dans la circulation des trains a pour conséquence d'accroître également les efforts mécaniques auxquels est soumise la superstructure . En par- ticulier, les joints des abouts de rails doivent à ce point de vue faire l'objet d'un soin tout particulier. Les extré- mités voisines de deux rails sont, en général, réunies par des éclisses dont la constitution et le mode de fixation aux rails ont une influence considérable sur la solidité du joint. On a, de différentes façons, cherché à éviter les joints ouverts en soudant, à la soudure autogène, les rails entre eux ou avec les éclisses et en accroissant, en outre, la solidité mécanique des endroits soudés par des pièces de renfort soudées sur le patin et sur l'âme du rail.
Hais les lignes de soudure qui relient les pièces de renfort au rail diminuent, à leur tour, la résistance mécanique du joint,car le rail est modifié et affaibli le long de la ligne desou- dure, affaiblissement qui équivaut à une entaille pratiquée
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sur le rail au point correspondant aux lignes de soudure. La condition pour la réalisation d'un bon joint de rail est que les moyens\qui servent à la fixation des éclisses possè dent la résistance la plus grande possible et soient soumis aux efforts spécifiques les plus faibles possibles. Le moyen de fixation le plus approprié des éclisses paraît être le rive- tage, parce que les rivets s'appliquent exactement contre les parois des trous percés dans les pièces à réunir et, par suite, ne trav.illent qu'au cisaillement.
On peut, suivant l'invention, obtenir un accroissement de la résistance au cisaillement des rivets sans accroître le diamètre de cuei-ci grâce au fait que le trou des rivets s'élargit au voisinage de la surface de contact des deux parties à réunir entre el- les et que la matière dont est constitué le rivet est, lors de la pose de ce dernier, refoulée dans cet élargissement.
Pour obtenir que le rivet soit soumis uniquement à un effort de cisaillement sans moment fléchissant supplémentaire, on utilise des éclisses qui s'appliquent étroitement le long de l'âme du rail. En outre, les éclisses s'appuient, suivant l'invention, contre le champignon ou le patin du rail ou con- tre ces deux parties à la fois. L'éclisse permet ainsi une répartition régulière de la charge sur tous les rivets, ce qui évite totalement la surcharge de quelques uns d'Entre eux.
A l'endroit du joint de deux rails voisins, les champi- gnons de rail sont soudés l'un à l'autre à la soudure auto- gène . L'emplacement de chacune de ces soudures est déchargé des efforts par les éclisses et agit principalement comme surface de roulement.
Pour la soudure des champignons de rail, il n'est pas indiqué de recourir à des procédés de soudure dont l'emploi conduit à des températures voisines du point de fusion du métal, tels que la soudure à la thermite, la soudure électri- que par résistance ou aux procédés analogues, parce que la
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température élevée modifie la texture moléculaire du rail, de sorte que les propriétés de résistance mécanique exigées à la fabrication du rail peuvent être altérées et que les em- placements des soudures peuvent produire l'effet d'une en- taille dans le rail.
Les différentes parties du rail : @ champignon, âme et patin, ont des sections différentes, c'est-à-dire, d'une part, des contours différents et, d'autre part, des sections différentes; l'échauffement et le refroidissement ul térieurs (ou la solidification) du champignon, de l'âme et du patin n'ont donc pas la même durée. Cette circonstance a pour con- séquence une déformation irrégulière des divers points de la section , après soudure, d'où résultent des tensions internes dans la matière. Celles-ci peuvent donner lieu à une rupture brusque à l'endroit des lignes de soudure, même pour une très faible élévation des efforts résultant de la circulation des trains.
Pour ces raisons, il faut préférer des procédés de soudure qui nécessitent de faibles dégagements de chaleur, tels que les soudures à froid (soudure à l'arc ou soudure oxy-acétylénique ) dont l'emploi ne met en jeu que des quan- tités de chaleur faibles et qui ne nécessite, autant que possible, aucune fusion de la matière même du rail.
Les éclisses sont, de préférence, reliées les unes aux autres par rivetage à chaud. On obtient une liaison parti- culièrement rigide et sûre en soudant les têtes de rivets à l'éclisse en quelques points ou sur tout leur pourtour.
Comme pour le rivetage des éclisses, on emploie des ri- vets portés au blanc, le col du rivet, qui est écrasé pendant le rivetage, remplit complètement le trou du rivet, de sorte que, pour cette raison seule, on obtient déjà une grande sta- bilité de tout le dispositif .Après refroidissement, les rivets appliquent les éclisses contre les rails avec une grande pression.
Si on utilise, pour la liaison, des rivets dont les
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têtes sont soudées aux éclisses, les éclisses et les rivets forment alors un corps unique rigide qui r.:unit les unes aux autres les extrémités des rails, sous pression. Il est abso- lument impossible, en pratique, que cette liaison cède ou se rompe par suite des vibrations qu'elle reçoit en cours d'uti- lisation.
Avant la fixation des éclisses au rail, on recouvre les surfaces destinées à venir en contact, avec un enduit anti- rouille ou bien on place entre les éclisses et les rails des plaques minces- déformables, par exemple en métal mou ou en une autre matière appropriée, qui empêchent complètement la pénétration de l'humidité. Les trous des rivets des éclisses peuvent avoir toute forme voulue, par exemple ronde ou polygonale . Ducôté de la tête du rivet; les trous sont fraisés mécaniquement, de sorte que la tige du rivet portée au rouge blanc prend exactement pendant le rivetage la forme du trou et s'élargit vers la tête, d'où résulte pour la tête du rivet une répartition des efforts sensiolement plus fa- vorable.
Pour accroître la résistance au cisaillement, les trous des rivets sont également fraisés à l'endroit des surfaces de contact entre les rails et les éclisses dans un sens tel que ces trous s'élargissent dans la direction de la surface de contact. Les rivets étampés au rou,e remplissent égale::lent ces évasements, de sorte que, aux endroits qui sont exposés aux efforts de cisaillement, il se forme une tête supplémen- taire et que, à l'endroit de l'intervalle entre les deux pièces , le rivet possède une section plus grande. Même si le rivet s'arrache et tombe, le bourrelet obtenu par écrase- ment reste dans son logement périphérique et constitue ainsi une sécurité contre le déplacement relatif des pièces réunies par le rivet, en cas d'avarie de ce dernier.
Pour transformer des joints d'abouts de rails déjà exis-
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tants et munis d'éclisses boulonnées, en joints suivant l'invention, il suffit de remplir la fente existant entre les abouts de rails par une pièce profilée intermédiaire qui se trouve maintenue contre les éclisses par sa partie de champignon et par sa partie de patin.
Sur les dessins, on a représenté un mode de réalisation de l'invention, à titre d'exemple.
La figure 1 montre un joint d'abouts de rails en pers- pective.
La figure 2 est une coupe.
La figure 3 est une coupe du joint montrant le renforce- ment des rivets obtenu par écrasement.
La figure 4 est une pièce profilée en perspective.
Les extrémités des rails destinées à être reliées sont placées exactement côte à côte. Les champignons 1 sont chan- freinés au voisinage des tables de roulement,, de façon à ob- tenir une entaille, 2, en forme de V,destinée à être remplie au cours de la soudure. Contre l'âme 3 du rail, on place, des deux côtés, des éclisses 4 qui franchissent le joint et qui ont une forme très exactement adaptée à celle des rails, de sorte qu'elles s'appliquent d'une façon parfaite aussi bien contre l'âme que contre le champignon et la patin. Les éclis- ses et les rails sont percés de trous à travers lesquels pas- sent les rivets 5. Les trous des éclisses et des rails sont fraisés aux deux extrémités, de sorte qu'ils s'évasent en cône vers l'extérieur.
Les rivets, introduits à l'état rou- ge, remplissent, lorsqu'ils sont écrasés, les espaces creux créés par les fraisures, de sorte que chaque rivet possède, comme conséquence de la formation d'un bourrelet circulaire à la surface de contact de l'éclisse et du rail, une section plus considérable à cet endroit et, par suite, une résistance plus élevée au cisaillement. L'accroissement d'épaisseur de la Lige du rivet vers la tête de ce dernier procure une meil-
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leure répartition des efforts sur la tête.
Il est avantageux, lors de l'écrasement de la tête du rivet, de former par écrasement sur son pourtour un anneau,10,qui vient s'appliquerà plat contre l'éclisse.On évite ainsi que pendant l'écrasement du rivet le bord de la tête du rivet pénètre dans le métal de l'éclisse et produise un affaiblissement de ce dernier.
L'anneau plat 10,qui peut fléchir légèrement versl'extérieur le long de son bord, lorsqu'il est soumis à des efforts,agit à la ma- nière d'un arrondi.
Les évasements coniques de l'éclisse et de l'âme du rail,à l'endroit de la surface de joint soumise à l'effort de cisaille- ment,peuvent être obtenus sur le chantier par fraisage des organes prêts à être rivés.
Pour protéger la rivure de l'humidité,on place entra les é- clisses et l'âme du rail des plaques d'étanchéité en une matière molle ou bien encore on dépose sur les rails et les éclisses,le long des surfaces en contact,une couche ou un revêtement anti-roui le.
On accrott encore la résistance du joint d'abouts de rails en soudant les têtes de rivets aux éclisses,soit sur tout leur pourtour,soit simplement en quelques points.
Les patins,9,des rails peuvent également être soudés ensemble mais ceci n'est pourtant pas absolument nécessaire,car la résistan- ce du joint n'en est que peu augmentée.
Au cours de la soudure des rails,on utilise,de préférence, des baguettes de métal d'apport de duretés différentes,par exemple si l'on a recours à la soudure à l'arc,des électrodes de duretés différentes.Pour la soudure de la partie inférieure du champignon, on utilise tout d'abord un métal d'apport relativement tendre, tan- dis que la couche supérieure et la surface de roulement sont obte- nues avec un métal spécial d'una dureté correspondant à celle du métal dont est fait le rail.
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L'avantage de l'invention réside dans le fait que la soudure, qui constitue par elle-même un point critique qui ne peut sans inconvénient supporter les efforts dus au passage des trains,est, ou supprimée ou complètement déchargée mécaniquement des efforts, par la rivure des éclisses et 1'âme et,en particulier,par la ri- vure des éclisses.Cette soudure peut,par suite, remplir complète- ment sa fonction qui est de faire passer sans heurts la roue du véhicule d'un rail au suivant.
L'exécution,conformément à l'invention,de la liaison,par éclisse, donne aux joints une solidité extrêmement élevée en raison de l'heureuse répartition des efforts sur tous les éléments du joint.
Etant donné que les abouts de rails ne peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre lorsqu'ils sont réunis suivant l'inven- tion, il n'est pas nécessaire de tenir compte de la dilatation due à la chaleur.On peut donc maintenir les extrémités des rails suf- fisamment rapprochées pour que le passage du joint ne soit prati- quement pas ressenti, de sorte que la soudure devient même inutile.
Le roulement répété des roues sur le joint a pour effet de produi- re une sorte de martelage sur les deux champignons des rails pla- ces bout à bout et de les réunir pratiquement sans interruption.
Pour obtenir un intervalle aussi faible que possible entre deux rails successifs,on dresse les tranches des extrémités des rails.