ES2929574T3 - Conjunto de moldeo para la soldadura aluminotérmica de raíles y procedimiento de soldadura aluminotérmica de raíles - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un conjunto de moldeo para soldadura aluminotérmica de rieles metálicos (30), que comprende al menos una parte del molde (1, 50) configurada para entrar en contacto con al menos otra parte del molde (1, 50) y rieles (30).) a soldar para formar una cavidad de molde (102) en la que se disponen los extremos (31) de los raíles metálicos a soldar y en la que se cuela un metal fundido para soldar los raíles metálicos (30), la el conjunto de moldeo se caracteriza porque cada parte del molde (1, 50) comprende una superficie de apoyo (13) configurada para ponerse en contacto con al menos uno de dichos rieles (30), comprendiendo dicha superficie de apoyo (13) una ranura (60) en el que se aplica un producto sellante (40) de material intumescente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de moldeo para la soldadura aluminotérmica de raíles y procedimiento de soldadura aluminotérmica de raíles
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un conjunto de moldeo de soldadura aluminotérmica y a un procedimiento de soldadura aluminotérmica de perfiles metálicos, en particular unos raíles, que implementa dicho conjunto de moldeo.
Estado de la técnica
La soldadura aluminotérmica de dos perfiles metálicos consiste en alinear los dos perfiles metálicos con el fin de que sus extremos estén uno frente al otro, y después en verter un metal en fusión en el espacio que separa los extremos con el fin de soldar los perfiles.
Para realizar la soldadura, se utiliza un molde que comprende varias partes que pasan a aprisionar los perfiles metálicos, formando así una cavidad de moldeo que contiene los extremos de los perfiles metálicos que se van a soldar y destinada a recibir el metal en fusión.
Este tipo de soldadura se pone en práctica con mayor frecuencia para la soldadura de raíles metálicos, y en particular de raíles ferroviarios.
Debido a la estructura del molde en varias partes, y a las diferencias dimensionales existentes entre los raíles metálicos a soldar y el molde, las uniones entre las partes del molde por un lado, y entre una parte del molde y los raíles metálicos por otro lado, no son perfectas, y por lo tanto es necesario hacer que el molde sea estanco antes de verter el metal.
Esta operación, denominada "tapado de juntas", se realiza habitualmente mediante la aplicación de una pasta o de un recubrimiento, de arena, o también de un aglutinante aplicado con una pistola extrusora, en unos intersticios a rellenar, antes o después de la colocación del molde alrededor de los raíles metálicos que deben soldarse. Estos productos de tapado de juntas tienen unas propiedades refractarias, es decir que son aptos para resistir el contacto con el metal en fusión cuando este es vertido en la cavidad de moldeo y dan generalmente buenos resultados de estanqueidad.
A partir del documento US3113359A, se conoce un conjunto y un procedimiento de este tipo, que constituyen la base del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 9.
Sin embargo, la aplicación de estos productos de tapado de juntas es larga y laboriosa ya que necesitan ser depositados con gran precisión para asegurar una estanqueidad óptima del molde. Esto genera también un coste financiero suplementario para realizar la soldadura, debido a la compra y al transporte del producto de tapado de juntas, que a veces llega a representar varios kilogramos por soldadura.
Los productos de tapado de juntas generan por otro lado una cierta cantidad de residuos que es necesario evacuar y tratar, lo cual tiene un impacto negativo en el medio ambiente.
Exposición de la invención
La invención tiene por lo tanto por objetivo remediar los inconvenientes de la técnica anterior proponiendo un conjunto de moldeo que comprende un molde de soldadura aluminotérmica de raíles metálicos cuyo tapado de juntas se efectúa fácil y rápidamente.
La invención tiene asimismo por objetivo proponer dicho conjunto de moldeo cuyo tapado de juntas del molde se realiza con un coste financiero reducido y genera una menor cantidad de residuos, en comparación con los moldes del estado de la técnica.
Otro objetivo de la invención es proponer un procedimiento de soldadura aluminotérmica de raíles metálicos que implementa dicho conjunto de moldeo.
Con este fin, la invención se refiere a un conjunto de moldeo para la soldadura aluminotérmica de raíles metálicos, que comprende por lo menos una pieza de molde configurada para entrar en contacto con por lo menos otra pieza de molde y con los raíles que deben soldarse con el fin de formar una cavidad de moldeo en la que se disponen los extremos de los raíles metálicos que deben soldarse y en la que se vierte un metal en fusión para realizar la soldadura de los raíles metálicos, estando el conjunto de moldeo caracterizado principalmente por que cada pieza de molde comprende un tramo de superficie configurado para ser colocado en contacto con por lo menos uno de
dichos raíles, comprendiendo dicho tramo de superficie una garganta en la que se aplica un producto de tapado de juntas realizado en un material intumescente.
Opcionalmente, el conjunto de moldeo según la invención puede comprender las características siguientes: - la garganta comprende:
- un borde interno, configurado para cerrar la cavidad de moldeo,
- un borde externo configurado para separar la garganta del exterior del molde,
- un fondo que se extiende frente a los raíles que deben soldarse, y que une el borde interno y el borde externo,
- el producto de tapado de juntas está retirado con respecto al tramo de superficie, con relación al raíl; - el tramo de superficie está provisto de un revestimiento refractario compresible apto para entrar en contacto con el raíl cuando tiene lugar el montaje del molde, siendo el producto de tapado de juntas aplicado sobre dicho revestimiento refractario compresible;
- la pieza de molde comprende una pieza de fondo;
- el producto de tapado de juntas se presenta en forma de una banda;
- la banda es una banda termoformada o una banda obtenida por moldeo;
- la banda se puede adaptar a la pieza de molde;
- el material intumescente se selecciona de entre una o varias de las sustancias químicas siguientes: silicato de sodio, silicato de calcio, fosfato de amonio y cografito extruido.
Otro objeto de la invención se refiere a un procedimiento de soldadura aluminotérmica de raíles metálicos, en el que los extremos de los raíles metálicos que deben soldarse se disponen en una cavidad de moldeo de un molde de soldadura aluminotérmica, comprendiendo dicho molde por lo menos dos piezas de molde configuradas para entrar en contacto una con la otra y con los raíles que deben soldarse con el fin de formar dicha cavidad de moldeo, comprendiendo cada pieza de molde un tramo de superficie configurado para ser puesto en contacto con por lo menos uno de dichos raíles, comprendiendo dicho tramo de superficie una garganta, comprendiendo el procedimiento una etapa de vertido de un metal en fusión en la cavidad de moldeo, estando el procedimiento caracterizado principalmente por que comprende, previamente a la etapa de vertido del metal en la cavidad de moldeo, una etapa de aplicación de un producto de tapado de juntas realizado en un material intumescente en la garganta.
Opcionalmente, el procedimiento según la invención puede comprender las características siguientes:
- el procedimiento comprende una etapa de precalentamiento del molde previamente a la etapa de vertido del metal en la cavidad de moldeo, siendo el producto de tapado de juntas aplicado antes de dicha etapa de precalentamiento;
- el producto de tapado de juntas se aplica antes del ensamblaje de las piezas del molde con el raíl para formar la cavidad de moldeo;
- el producto de tapado de juntas se aplica de manera que quede retirado con respecto al tramo de superficie, con relación al raíl;
- como el tramo de superficie está provisto de un revestimiento refractario compresible apto para entrar en contacto con el raíl cuando tiene lugar el montaje del molde, se aplica el producto de tapado de juntas sobre dicho revestimiento refractario compresible;
- el producto de tapado de juntas se presenta en forma de una banda, comprendiendo el procedimiento una etapa de conformación de la banda previamente a su aplicación sobre una pieza de molde;
- la banda es una banda termoformada o una banda obtenida por moldeo;
- la banda se adapta a la pieza de molde cuando tiene lugar su aplicación;
- el producto de tapado de juntas se presenta en forma de un líquido, seleccionado preferentemente de entre masilla o enlucido;
- el procedimiento comprende además, antes del vertido del metal en fusión en la cavidad de moldeo, una etapa de aplicación del líquido sobre dicha por lo menos una superficie de la pieza de molde frente al raíl;
- la aplicación del líquido se realiza por medio de un pincel de una cuchilla, de una pistola extrusora, o de un pistón de alta presión;
- el material intumescente comprende silicato de sodio.
Descripción de las figuras
Otras ventajas y características de la invención aparecerán con la lectura de la descripción siguiente dada a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras adjuntas que representan:
- la figura 1, un esquema en perspectiva de una pieza de un molde de soldadura aluminotérmica de raíles metálicos, según un modo de realización de la invención;
- la figura 2, un esquema en perspectiva de la pieza de molde ilustrada en la figura 1, que está provista de un producto de tapado de juntas realizado en un material intumescente, que se presenta en forma de una banda termoformable;
- la figura 3, un esquema de una banda termoformable de material intumescente;
- la figura 4, un esquema en vista lateral y en sección de un molde formado ensamblando dos piezas idénticas a la de la figura 2 a uno y otro lado de los extremos de los dos raíles que deben soldarse con el fin de aprisionar dichos extremos de raíles, según un modo de realización de la invención;
- las figuras 5A a 5C, unos diagramas de bloques de las etapas sucesivas de colocación de una pieza de molde provista de un revestimiento refractario compresible de tipo fieltro sobre un raíl;
- las figuras 6A a 6D, unos diagramas de bloques de las etapas sucesivas de colocación de una pieza de molde sin revestimiento refractario compresible sobre un raíl;
- las figuras 7A a 7D, unos diagramas de bloques de las etapas sucesivas de colocación de una pieza de molde sin revestimiento refractario compresible, cuyo tramo de superficie comprende una garganta,
- las figuras 8A a 8D, unos esquemas de gargantas de diferentes formas,
- la figura 9, un esquema en perspectiva de una pieza de molde, cuyo tramo de superficie comprende unas gargantas tales como las ilustradas en las figuras 7A a 7D.
Descripción detallada de modos de realización de la invención
Un primer objeto de la invención se refiere a un conjunto de moldeo que comprende un molde de soldadura aluminotérmica de perfiles metálicos, y muy particularmente de raíles metálicos.
Dicho molde 100 se compone de dos piezas 1 de molde que tienen una estructura sustancialmente idéntica, de las cuales una pieza está representada en la figura 1 según un modo de realización, y una pieza de fondo 50. Las dos piezas 1 están adaptadas para ser ensambladas una con la otra, así como a la pieza de fondo 50, con el fin de formar el molde 100 que contiene los extremos 31 de los raíles a soldar 30.
Con referencia a la figura 1, cada pieza 1 de molde comprende una cara superior 2, una cara inferior 3, y unas caras laterales 4, 5 que unen las caras superior 2 e inferior 3. La pieza 1 de molde se compone de una parte superior 6 configurada para ser ensamblada a la parte superior correspondiente de una segunda pieza de molde, y de una parte inferior 7 configurada para entrar en contacto con los extremos 31 de los raíles con el fin de aprisionarlos.
Las piezas 1 y 50 de molde están realizadas en un material rígido y refractario, es decir un material que tiene una buena resistencia mecánica y que es apto para soportar temperaturas muy altas, y en particular, la temperatura del metal de soldadura en el estado líquido con el que entra en contacto.
La pieza 1 de molde está vaciada en toda su longitud, desde su cara superior 2 hasta su cara inferior 3, de manera que delimiten dos superficies laterales internas 9 una frente a la otra con respecto a un plano longitudinal P1, y unidas por un fondo 10. Las caras laterales internas 9 están vaciadas a su vez de manera que formen, con el fondo 10, una mitad de una cámara de vertido 101 (representada en la figura 4) del metal de soldadura en el estado líquido, procediendo este último habitualmente de un crisol de material refractario dispuesto por encima del canal de vertido.
Los términos direccionales y de posicionamiento tales como, en particular "por arriba", y "por debajo", "arriba", "abajo", "superior" o también "inferior" se refieren a la disposición de los diferentes elementos constitutivos de las piezas de molde, o de los elementos que cooperan con las piezas de molde, según una utilización convencional del molde, en la que las piezas de molde están montadas sobre un raíl cuyo patín se apoya sobre un soporte (generalmente el suelo) transversal al plano longitudinal P1 de las piezas de molde.
La cara frontal 4 de la pieza 1 de molde está provista de dos superficies de contacto 8 destinadas a entrar en contacto con las dos superficies de contacto correspondientes de la segunda pieza 1 de molde cuando tiene lugar el montaje del molde 100.
La parte inferior 7 de la pieza 1 de molde comprende dos bordes 11, denominados bordes internos, que se extienden desde el extremo inferior de las superficies de contacto 8 en el que forman unas rupturas de pendiente 12, hasta el extremo inferior de la pieza 1 de molde. Los bordes internos 11 están delimitados lateralmente por las superficies laterales internas 9 y por las superficies laterales externas 5 de la pieza de molde.
Cada borde interno 11 comprende un tramo de superficie 13 que se extiende a lo largo de dicho borde, configurado para entrar en contacto con un extremo 31 de raíl cuando tiene lugar el montaje del molde 100. Los tramos de superficie 13 delimitan, con las superficies laterales internas 9 y el fondo 10 del molde, una vez ensamblado dicho molde representado en la figura 4, una cavidad de moldeo 102, o cámara de moldeo, que contiene los extremos 31 de los raíles a soldar y el espacio entre los raíles 30, y destinada a recibir el metal líquido procedente de la cámara de vertido 101.
Los tramos de superficie pueden estar recubiertos con un fieltro. El fieltro es un material bien conocido en sí mismo, constituido por fibras refractarias y compresibles unidas por un aglutinante refractario, aplicado sobre los tramos de superficie de las piezas de molde por medio de una cola adaptada, con el fin de cerrar la cavidad de moldeo. Se podrá hacer referencia al documento WO 2007/031528 para una descripción de dicho molde provisto de fieltro.
En la continuación de la descripción, P2 designa el plano de simetría longitudinal que separa los raíles 30 en su longitud en dos lados de raíles situados a uno y otro lado de este plano, siendo el plano P2 perpendicular al plano P1 y transversal al plano del soporte de los raíles 30.
Cada uno de los dos tramos de superficie 13 está vaciado, de manera que defina un tramo de superficie alto 14, cuya forma corresponde a la de un lado de la cabeza 33 del raíl 30, un tramo de superficie intermedio 15, cuya forma corresponde a la de un lado del alma 34 del raíl, y un tramo de superficie bajo 16 cuya forma corresponde a la de un lado del patín 35 del raíl.
El tramo de superficie alto 14 se presenta en forma de un hueco. Comprende una parte alta 14a cuya forma corresponde a la parte superior de la cabeza 33 del raíl 30, una parte intermedia 14b cuya forma corresponde a un borde lateral de la cabeza 33, y una parte inferior 14c cuya forma corresponde a la base de la cabeza 33.
El tramo de superficie intermedio 15 se presenta en forma de un resalte cuya forma corresponde a la del alma 34 del raíl 30.
El tramo de superficie bajo 16 se presenta en forma de un hueco. Comprende una parte alta 16a cuya forma corresponde a la parte superior del patín 35 del raíl 30, y una parte baja 16b cuya forma corresponde a un borde lateral del patín 35.
Un borde interno 11 delimita un hueco externo 20 en la cara lateral externa 5 correspondiente de la pieza 1 de molde, a nivel de dicho borde 11. El hueco externo 20 se extiende a lo largo del borde 11, es decir desde el extremo inferior de las superficies de contacto 8 hasta la cara inferior 3 de la pieza 1 de molde.
El hueco externo 20 está formado a su vez por una primera superficie externa 21 que se extiende desde el tramo de superficie 13 de manera perpendicular a dicho tramo de superficie, y una segunda superficie 22 que se extiende desde la primera superficie 21 de manera perpendicular a dicha primera superficie, y por ello, de manera sustancialmente paralela al tramo de superficie 13.
Un chaflán 23 está realizado en el ángulo que une la superficie de la parte superior 6 de la pieza y el tramo de superficie alto 14. La forma del chaflán 23 corresponde a la parte superior de la cabeza 33 de un extremo de raíl.
La pieza 1 de molde comprende además un conducto de refrigeración 24 del cual uno de los extremos desemboca en la cara superior 3 de la pieza de molde hacia el exterior del molde 100, y el otro extremo desemboca en la cavidad de moldeo 102, a nivel del tramo de superficie alto 14. Unos recortes están realizados ventajosamente en las superficies de contacto 8 y en las caras laterales internas 9, y constituyen unos pasos de circulación del metal de soldadura en el estado líquido entre la cámara de vertido 101 del metal y los conductos de refrigeración 24.
Con el fin de montar el molde 100 representado en la figura 4 y proceder a la soldadura de los dos extremos de los raíles, dos piezas 1 de molde tales como la descrita anteriormente se ensamblan sobre la pieza de fondo 50. Las superficies de contacto 8 de las dos piezas 1 de molde entran en contacto unas con otras, a uno y otro lado del plano P2, formando así la cámara de vertido 101 del metal.
Para cada una de las piezas del molde, los tramos de superficie 13 de la parte inferior 7 pasan a entrar en contacto con un lado de los dos extremos 31 de los raíles 30 que deben soldarse.
En esta configuración, el fondo 10 de las piezas de molde se encuentra frente al espacio entre los dos extremos de raíles.
En detalle, un primer tramo de superficie 13 recubre un primer lado del primer extremo de raíl, un segundo tramo de superficie 13 recubre el primer lado del segundo extremo de raíl, de manera análoga al primer tramo de superficie.
Ocurre lo mismo respectivamente para la segunda pieza de molde montada sobre el segundo lado de los dos extremos de raíles.
Cuando las dos piezas 1 de molde están montadas en los extremos 31 de los raíles que deben soldarse, los dos tramos de superficie 13 de la primera pieza de molde montados contra cada uno de los dos extremos de raíl en un primer lado de dichos raíles, y los dos tramos de superficie de la segunda pieza de molde montados contra cada uno de los dos extremos de raíl en un segundo lado de dichos raíles, forman una cavidad de moldeo 102 que se extiende alrededor de los extremos 31 de raíles y del espacio que separa dichos extremos de raíles. La cavidad de moldeo 102 está cerrada preferentemente por la pieza de fondo 50 apta para conectarse a la superficie inferior 3 de cada pieza 1 de molde, de manera que unos tramos de superficie de dicha pieza de fondo 50 se conecten a los tramos de superficie 13 respectivos de las primera y segunda piezas 1 de molde.
Cuando tiene lugar el vertido del metal en forma líquida en el molde 100, el metal fluye a lo largo de la cámara de vertido 101 hasta la cavidad de moldeo 102 en la que llena el espacio entre los extremos 31 con el fin de soldar los raíles 30 por reacción aluminotérmica. Los vapores de metal y de los productos de la reacción aluminotérmica son evacuados del molde a través de los conductos de refrigeración 24.
Un producto de tapado de juntas 40, realizado en un material intumescente, se aplica sobre una o las dos piezas 1 de molde. Se puede aplicar sobre las piezas de molde antes de su ensamblaje sobre los raíles que deben soldarse o directamente sobre el molde 100 ensamblado.
Se denomina material "intumescente" por que es apto para hincharse bajo el efecto del calor provocado por un aumento de la temperatura del molde, en particular dentro de la cavidad de moldeo, de manera que forme un sistema expandido que se presenta por ejemplo en forma de una espuma o bien de una cubierta sólida. En la práctica, el material intumescente está configurado para expandirse cuando tiene lugar la implementación de una etapa denominada de precalentamiento realizada antes del vertido del metal en el molde, y que permite un aumento de temperatura progresivo del molde y del raíl con el fin de facilitar la fusión del metal y retirar la humedad del molde. La expansión del material intumescente se desencadena cuando es sometido a una temperatura denominada “temperatura umbral”, que depende de sus propiedades físicas y químicas. Se procurará por lo tanto que la temperatura umbral sea próxima a la temperatura de precalentamiento del molde, preferentemente inferior a dicha temperatura de precalentamiento.
Preferentemente, el material intumescente se selecciona de entre una o varias de las sustancias químicas siguientes: silicato de sodio, silicato de calcio, fosfato de amonio y cografito extruido.
Según un primer modo de realización, el producto de tapado de juntas 40 se presenta en forma de una banda 41 representada en la figura 3. La banda 41 está conformada con el fin de que su forma corresponda a la de la superficie de la pieza de molde sobre la que debe ser aplicada posteriormente.
La banda 41 puede ser termoformable ya que es conformada a alta temperatura, previamente a su montaje sobre la pieza 1o 50 de molde, dependiendo la temperatura de conformado de la banda de las características físicas y químicas del material intumescente, y siendo en la práctica muy inferior a su temperatura umbral.
Alternativamente, la banda 41 puede ser moldeada con el fin de presentar la forma deseada, y ser aplicada después sobre la pieza de molde.
La banda 41 puede ser flexible o rígida en función de la naturaleza de su material constitutivo y de sus dimensiones. Sin embargo, se preferirá una banda flexible con el fin de facilitar la adaptación de la banda a la pieza de molde. Este primer modo de realización ofrece la ventaja de proporcionar un producto de tapado de juntas "listo para
usar", ya que basta con aplicar la banda 41 ya formada sobre la superficie en cuestión, en particular por encolado, por ejemplo, lo cual es sencillo y rápido de realizar.
Según un segundo modo de realización, el producto de tapado de juntas 40 se presenta en forma de un producto líquido que debe aplicarse sobre la pieza de molde. El término "líquido" se refiere a un líquido de baja viscosidad (por ejemplo, una viscosidad cercana a la del agua, es decir aproximadamente 1*10-3 Pa.s) o de alta viscosidad (por ejemplo una viscosidad cercana a la de un aceite de motor, es decir aproximadamente 0,2 Pa.s). Sin embargo, se preferirá una viscosidad suficientemente elevada para poder aplicar fácilmente el producto sobre la o las superficie(s) en cuestión, evitando al mismo tiempo que el producto fluya sobre otras superficies sobre las que no está previsto aplicarlo. Se procurará también elegir un producto líquido que necesite un tiempo de secado reducido con respecto al de la operación de moldeo.
El producto líquido es preferentemente masilla o enlucido.
Este segundo modo de realización ofrece la ventaja de proporcionar un producto de tapado de juntas 40 que se puede aplicar en unas zonas de formas complejas, sin dejar zonas que deben protegerse, aunque no recubiertas con producto.
El producto de tapado de juntas permite aislar la cavidad de moldeo 102 del medio exterior, impidiendo que el metal líquido salga de la cavidad de moldeo durante la operación de moldeo.
Se posiciona el producto de tapado de juntas sobre por lo menos una superficie de la pieza 1 o 50 de molde, estando esta superficie configurada para ser colocada frente al raíl 30 que debe soldarse.
El producto de tapado de juntas tiende a deteriorarse cuando se expone a un calor demasiado elevado, en particular durante un largo período de tiempo. Así, se posiciona preferentemente el producto de tapado de juntas a distancia de los extremos de los raíles, con el fin de que se expanda durante la etapa de precalentamiento, evitando al mismo tiempo que se exponga demasiado al calor y que se degrade. Una degradación demasiado rápida de la estructura fisicoquímica del material intumescente constitutivo del producto de tapado de juntas conduciría en efecto a una incapacidad del producto de tapado de juntas para asegurar la estanqueidad del molde hasta la solidificación del metal.
El producto de tapado de juntas se aplica sobre las piezas de molde de manera que se encuentre cerca de la cavidad de moldeo 102, y preferentemente en el exterior de dicha cavidad de moldeo. Se asegura así la estanqueidad de la cavidad de moldeo 102 evitando al mismo tiempo un contacto directo entre el metal y el producto de tapado de juntas cuando tiene lugar el vertido del metal en el molde 100 que podría provocar unas rebabas a nivel de la unión entre el raíl y la superficie de apoyo del molde contra el raíl.
Sin embargo, se puede prever posicionar el producto de tapado de juntas a nivel de la unión entre el raíl y la superficie de apoyo del molde contra el raíl (en particular sobre un tramo de superficie 13, eventualmente revestido con un fieltro). En este caso, el producto de tapado de juntas es susceptible de entrar en contacto con el metal en fusión. Se selecciona por lo tanto un producto de tapado de juntas capaz de resistir estructuralmente el contacto con el metal en fusión.
El producto de tapado de juntas se expande en la unión durante la etapa de precalentamiento, llenando entonces dicha unión, y después el metal entra en contacto con el producto de tapado de juntas expandido durante la etapa de moldeo.
Cuando el tramo de superficie está recubierto por un fieltro, la expansión del producto de tapado de juntas comprime aún más el fieltro. Esto ofrece la ventaja de permitir que el fieltro compense la retracción del producto de tapado de juntas cuando dicho producto de tapado de juntas está al final de su vida útil.
Según este modo de realización, las características estructurales y mecánicas de las piezas de molde, y cuando hay fieltro presente, están adaptadas de manera que eviten cualquier desprendimiento de los tramos de superficie con respecto a los raíles que puede provocar una mala estanqueidad del molde.
Según un modo de realización preferido de la invención, con referencia a las figuras 2 y 3, el producto de tapado de juntas 40 se aplica en el hueco externo 20 delimitado por un borde interno 11 de la pieza de molde. Se aplica sobre la segunda superficie 22 del hueco de manera que recubra dicha segunda superficie. Además, en función del espesor del producto aplicado, recubre asimismo, por lo menos parcialmente, la primera superficie 21 del hueco. En el caso de que el producto de tapado de juntas sea una banda termoformable 41 tal como la representada en la figura 3, la parte alta 42 de la banda tiene una forma que corresponde a la del tramo de superficie alto 14 y se aplica sobre este. Asimismo, la parte intermedia 43 y la parte baja 44 de la banda 41 tienen una forma que corresponde a las del tramo de superficie intermedio 15 y del tramo de superficie bajo 16 respectivamente, y se aplican sobre estos.
Evidentemente es posible, si es necesario, aplicar el producto de tapado de juntas 40 en el hueco externo 20 de manera que únicamente recubra solo una parte de la segunda superficie 22, es decir una parte de su longitud que se extiende desde la ruptura de pendiente 12 hasta la cara inferior 3 de la pieza, y/o una parte de su anchura que se extiende desde la primera superficie 21 hasta la superficie lateral externa 5 de la pieza de molde. Esto puede resultar apropiado si el producto de tapado de juntas está únicamente destinado a aislar solo una parte de la cavidad de moldeo 102, y reduce de hecho el tiempo necesario para la aplicación de dicho producto de tapado de juntas así como la cantidad de producto necesaria.
En la etapa de precalentamiento del molde 100, la temperatura dentro del molde aumenta hasta una temperatura de precalentamiento cercana a la temperatura del metal en fusión vertido posteriormente. La temperatura de precalentamiento puede ser en particular igual a la temperatura del metal líquido. El aumento de temperatura del molde cuando tiene lugar el precalentamiento provoca un aumento de la temperatura dentro y en el exterior de la cavidad de moldeo 102, en particular cerca de la cavidad de moldeo. Cuando se alcanza la temperatura umbral, el producto de tapado de juntas 40 se expande y ocupa entonces todo el volumen del hueco externo 20, impidiendo que el metal salga de la cavidad de moldeo 102 a través de la unión entre los tramos de superficie 13 de las piezas de molde y los raíles 30.
Lo que se ha descrito anteriormente con respecto a la aplicación del producto de tapado de juntas sobre una superficie de una pieza 1 de molde se aplica asimismo a la pieza 50 de fondo. El producto de tapado de juntas puede aplicarse así en particular sobre los tramos de superficie 18 de la pieza 50 de fondo, de acuerdo con lo que se acaba de describir, comprendiendo los tramos de superficie 18 eventualmente un fieltro.
Las figuras 5A-C y 6A-D ilustran el comportamiento del producto de tapado de juntas cuando tiene lugar su aplicación sobre una pieza de molde de acuerdo con el modo de realización anterior, y cuando tiene lugar la operación de moldeo posterior. El producto de tapado de juntas 40 se aplica en el hueco externo 20 delimitado por un borde interno 11 de la pieza de molde.
Haciendo referencia a las figuras 5A, 5B y 5C, el molde 100 es un molde con fieltro. La presencia de un fieltro 17 permite librarse de una etapa a veces laboriosa de acortamiento del espesor del borde interno 11, en particular por rascado del exceso de arena cuando la pieza es de arena aglomerada, con el fin de ajustar la distancia entre la pieza 1 de molde y los raíles 30.
De acuerdo con la figura 5A, se aplica una cierta cantidad del producto de tapado de juntas 40 en el hueco externo 20, previamente al montaje del molde. El fieltro 17 constituye un borde de la pieza de molde cuyo tramo de superficie 13 está destinado a entrar en contacto con un raíl 30 a soldar. El fieltro 17 está en estado libre (no comprimido) y tiene un espesor predeterminado indicado Ef0. El tramo de superficie 11 del fieltro 17 y la superficie 45 del producto de tapado de juntas frente al raíl están desplazados uno con respecto a la otra por una retracción anotada R0.
De acuerdo con la figura 5B, el montaje de la pieza de molde sobre el raíl provoca la compresión del fieltro 17 cuyo espesor se reduce, pasando de Ef0 a Ef-i . La retracción R0 disminuye en función de la compresión del fieltro hasta un valor R1. El precalentamiento del molde, previamente al vertido del metal, provoca la expansión del producto de tapado de juntas 40 que llena entonces el volumen del hueco 20 y desborda ligeramente en el exterior del hueco, como se ilustra en la figura 5C.
Además de la preservación de su integridad estructural, el posicionamiento del producto de tapado de juntas 40 en el exterior de la cavidad de moldeo 102, y la presencia del borde interno 11 provisto de un fieltro que separa el producto de tapado de juntas y la cavidad de moldeo, permite evitar que el producto de tapado de juntas 40 se expanda en la unión entre los tramos de superficie 13 y los raíles 30, lo cual podría desembocar en un efecto inverso al buscado, es decir un ligero desprendimiento de los tramos de superficie 13 con respecto a los raíles 30 y una mala estanqueidad del molde.
La retracción R0 entre el tramo de superficie 13 del fieltro 17 y la superficie 45 del producto de tapado de juntas se selecciona ventajosamente de manera que permita una buena compresión del fieltro. En otras palabras, el fieltro 17 debe poder ser comprimido en el estado de compresión deseado, sin que sin embargo, el producto de tapado de juntas 40 entre en contacto con el raíl 30 antes de la expansión. Cuando se comprime el fieltro 17, el producto de tapado de juntas 40 permanece por lo tanto separado del raíl 30 por la retracción R1.
La retracción R1 que subsiste después de la compresión del fieltro permite que el producto de tapado de juntas se expanda convenientemente en todo el volumen del hueco 20, sin desbordar demasiado por el exterior de dicho hueco.
Haciendo referencia a las figuras 6A, 6B, 6C y 6D, el molde es un molde sin fieltro. El borde interno 11 está constituido por lo tanto por el mismo material que el resto de la pieza 1 de molde.
De acuerdo con la figura 6A, se aplica una cierta cantidad del producto de tapado de juntas 40 en el hueco 20,
previamente al montaje del molde.
De acuerdo con la figura 6B, el borde interno 11 se acorta a continuación, por ejemplo, rascando el exceso de arena cuando la pieza 1 es de arena aglomerada, con el fin de ajustar de la manera deseada el contacto entre la pieza 1 de molde y el raíl 30. Con ello, el grosor del borde 11 pasa de Eb0 a Eb1, y la retracción R0 entre el tramo de superficie del borde y la superficie del hueco 20 frente al raíl disminuye hasta un valor R1.
De manera similar al modo de realización anterior con el molde de fieltro, el borde interno 11 separa el producto de tapado de juntas 40 de la cavidad de moldeo 102, evitando así cualquier contacto directo entre el metal y el producto de tapado de juntas en una etapa posterior de vertido del metal en el molde.
Por otro lado, la retracción Ro entre el tramo de superficie 13 y la superficie 45 del producto de tapado de juntas se selecciona ventajosamente de manera que permita un acortamiento predeterminado del borde interno 11 con el fin de posicionar la pieza 1 de molde a una distancia deseada del raíl 30. En otras palabras, se debe poder acortar el borde 11 tal como se desee, sin que sin embargo, el producto de tapado de juntas 40 entre en contacto con el raíl antes de la expansión. Cuando se acorta el borde 11, el producto de tapado de juntas 40 permanece por lo tanto separado del raíl 30 por la retracción R1.
Resulta evidente que la invención no está limitada a la estructura del molde tal como la ilustrada, sino que se aplica a cualquier molde de soldadura aluminotérmica, sea cual sea el número y la forma de las piezas de molde que lo constituyen. Por otro lado, el producto de tapado de juntas intumescente puede ser aplicado sobre todas las piezas de molde, o sobre solamente una parte de ellas.
Las figuras 7A, 7B, 7C y 7D ilustran el comportamiento del producto de tapado de juntas cuando tiene lugar su aplicación sobre una pieza de molde tal como la descrita anteriormente y cuando tiene lugar la operación de moldeo posterior. A diferencia del modo de realización anterior descrito con ayuda de las figuras 6A a 6D, el tramo de superficie 13 comprende una garganta 60 separada del exterior del molde. Según el modo de realización representado, la garganta 60 está delimitada al mismo tiempo por el borde interno 11, y también por un borde externo 61 que está dispuesto de manera adyacente y a distancia del borde interno, con respecto a la longitud del raíl y que separa dicha garganta 60 del exterior del molde.
De acuerdo con la figura 7A, se aplica una cierta cantidad del producto de tapado de juntas 40 en la garganta 60, previamente al montaje del molde. El producto de tapado de juntas se puede aplicar sobre una o varias de las superficies de la garganta 60 como son la primera superficie 21, la segunda superficie 22 que forma el fondo de la garganta, y la tercera superficie 63 del borde externo 61.
De acuerdo con la figura 7B, el borde interno 11 y el borde externo 61 se acortan a continuación, por ejemplo rascando el exceso de arena cuando la pieza 1 es de arena aglomerada, con el fin de ajustar de la manera deseada el contacto entre la pieza 1 de molde y el raíl 30. Con ello, el grosor del borde interno 11 y del borde externo 61 pasa de Ebo a Ebi, y la retracción Ro entre el tramo de superficie 13 y la superficie 45 del producto de tapado de juntas 40 frente al raíl disminuye hasta un valor R1. Para un ajuste correcto del molde con el raíl, el borde interno 11 y el borde externo 61 se acortan al mismo espesor Ebi.
Con referencia a las figuras 7C y 7D, la pieza 1 de molde se monta a continuación en el raíl 30 y el precalentamiento del molde, previamente al vertido del metal, provoca la expansión del producto de tapado de juntas 40 que llena entonces el volumen de la garganta 60.
El borde externo 61 separa el producto de tapado de juntas 40 del exterior del molde, evitando así cualquier derrame del producto de tapado de juntas fuera de la garganta 60, en el exterior del molde, cuando tiene lugar su expansión.
El borde interno 11 separa el producto de tapado de juntas 40 de la cavidad de moldeo 102, evitando así cualquier contacto directo entre el metal y el producto de tapado de juntas en una etapa posterior de vertido del metal en el molde.
La retracción Ro entre el tramo de superficie 13 y la superficie 45 del producto de tapado de juntas se selecciona ventajosamente de manera que permita un acortamiento predeterminado del borde interno 11 y del borde externo 61 con el fin de posicionar la pieza 1 de molde a una distancia deseada del raíl 30. En otras palabras, el borde interno 11 y el borde externo 61 deben poder acortarse como se desee, sin que sin embargo, el producto de tapado de juntas 4o entre en contacto con el raíl antes de la expansión. Cuando el borde interno 11 y el borde externo 61 se acortan, el producto de tapado de juntas 40 permanece por lo tanto separado del raíl 30 por la retracción R1.
Con referencia a las figuras 8A, 8B, 8C y 8D, la garganta 60 puede presentarse en diferentes formas, siempre que haya una continuidad de los bordes interno 11 y externo 61 que delimitan la garganta, entendiéndose que la altura de dichos bordes interno y externo es susceptible de variar a lo largo de la garganta en función del espesor de arena que debe retirarse para ajustar el molde.
La garganta 60 puede ser por ejemplo redondeada, poligonal, o también angular.
La figura 9 ilustra una pieza de molde, cuyo tramo de superficie 13 comprende dos gargantas 60, estando cada una separada de la cavidad de moldeo por un borde interno 11 y separada del exterior del molde por un borde externo 61.
El producto de tapado de juntas 40 se aplica en las gargantas 60, previamente al montaje del molde. El producto de tapado de juntas 40 recubre el fondo 22 de la garganta, y recubre parcialmente la primera superficie 21 del borde interno 11 y la tercera superficie 63 del borde externo 61.
Claims (19)
1. Conjunto de moldeo para la soldadura aluminotérmica de raíles metálicos (30), que comprende por lo menos una pieza (1, 50) de molde configurada para entrar en contacto con por lo menos otra pieza de molde (1, 50) y con los raíles (30) que deben soldarse con el fin de formar una cavidad de moldeo (102) adaptada para disponer en ella los extremos (31) de los raíles metálicos que deben soldarse y adaptada para verter en ella un metal en fusión para realizar la soldadura de los raíles metálicos (30), comprendiendo cada pieza de molde (1, 50) un tramo de superficie (13) configurado para ser puesto en contacto con por lo menos uno de dichos raíles (30) y comprendiendo dicho tramo de superficie (13) una garganta (60), estando el conjunto de moldeo caracterizado por que comprende un producto de tapado de juntas (40) de un material intumescente adaptado para ser aplicado en dicha garganta (60).
2. Conjunto de moldeo según la reivindicación 1, en el que la garganta (60) comprende:
- un borde interno (11), configurado para cerrar la cavidad de moldeo (102),
- un borde externo (61) configurado para separar la garganta (60) del exterior del molde,
- un fondo que se extiende frente a los raíles (30) que deben soldarse, y que une el borde interno (11) y el borde externo (61).
3. Conjunto de moldeo según una de las reivindicaciones 1o 2, en el que el producto de tapado de juntas (40) está retirado con respecto al tramo de superficie (13) con relación al raíl (30).
4. Conjunto de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza (1, 50) de molde comprende una pieza (50) de fondo.
5. Conjunto de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de tapado de juntas (40) se presenta en forma de una banda (41).
6. Conjunto de moldeo según la reivindicación 5, en el que la banda es una banda termoformada o una banda obtenida por moldeo.
7. Conjunto de moldeo según una de las reivindicaciones 5 o 6, en el que la banda se adapta a la pieza de molde.
8. Conjunto de moldeo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material intumescente se selecciona de entre uno o varios de los productos químicos siguientes: silicato de sodio, silicato de calcio, fosfato de amonio y cografito extruido.
9. Procedimiento de soldadura aluminotérmica de raíles metálicos (30), en el que los extremos (31) de los raíles metálicos que deben soldarse están dispuestos en una cavidad de moldeo (102) de un molde (100) de soldadura aluminotérmica, comprendiendo dicho molde (100) por lo menos dos piezas (1, 50) de molde configuradas para entrar en contacto una con la otra y con los raíles (30) a soldar con el fin de formar dicha cavidad de moldeo (102), comprendiendo cada pieza de molde (1, 50) un tramo de superficie (13) configurado para ser colocado en contacto con por lo menos uno de dichos raíles (30), comprendiendo dicho tramo de superficie (13) una garganta (60), comprendiendo el procedimiento una etapa de vertido de un metal en fusión en la cavidad de moldeo (102), estando el procedimiento caracterizado por que comprende, previamente a la etapa de vertido del metal en la cavidad de moldeo (102), una etapa de aplicación de un producto de tapado de juntas (40) realizado en un material intumescente en la garganta (60).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende una etapa de precalentamiento del molde (100) previamente a la etapa de vertido del metal en la cavidad de moldeo (102), siendo el producto de tapado de juntas (40) aplicado antes de dicha etapa de precalentamiento.
11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el producto de tapado de juntas (40) se aplica antes del ensamblaje de las piezas (1, 50) del molde con el raíl (30) para formar la cavidad de moldeo (102).
12. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el producto de tapado de juntas (40) se aplica de manera que esté retirado con respecto al tramo de superficie (13), con relación al raíl (30).
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el producto de tapado de juntas (40) se presenta en forma de una banda (41), comprendiendo el procedimiento una etapa de conformación de la banda (41) previamente a su aplicación sobre una pieza (1, 50) de molde.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que la banda es una banda termoformada o una banda obtenida por moldeo.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 o 14, en el que la banda se adapta a la pieza de molde cuando tiene lugar su aplicación.
16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el producto de tapado de juntas (40) se presenta en forma de un líquido, seleccionado preferentemente de entre masilla o enlucido.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, que comprende además, antes del vertido del metal en fusión en la cavidad de moldeo (102), una etapa de aplicación del líquido sobre dicha por lo menos una superficie (21, 22) de la pieza (1, 50) de molde frente al raíl (30).
18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la aplicación del líquido se realiza por medio de un pincel, de una cuchilla, de una pistola extrusora o de un pistón de alta presión.
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 18, en el que el material intumescente comprende silicato de sodio.
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