Soldadura Aluminotérmica

Ing. Alfonso Plaza

Generalidades

• Reseña Histórica. • Soldadura de riel ¿Porque?• Principio de la Soldadura.• Clasificación de soldadura Aluminotérmica• Procedimiento para realizar la Soldadura

Aluminotérmica.

Su inventor fue el Aleman Hans Goldschimidt, descubrió la forma de obtener industrialmente ciertos metales a partir de sus oxidos.

El metal más usado como reaccionante es el Aluminio, pero se pueden usar otros.

Este proceso se comenzó a usar desde 1.902 para unir rieles.

Reseña Histórica

Soldadura de riel.

¿Por qué?

• La junta con eclisa es un punto delicado de la vía.

• Deterioro de la plataforma y de sus características elásticas, generan con el tiempo un asentamiento de la zona eclisada.

• Desgaste de las puntas de los rieles, aumento del riesgo de fisura.

• Fatiga del riel y del material rodante.• Costos de mantenimiento.• Aumento de la continuidad eléctrica

Principio de la soldadura Aluminotérmica

Oxido de Hierro + aluminio Hierro + Oxido de Aluminio +Calor

Fe203 + 2 Al 2 Fe+Al2O3

Se basa en una reacción química, fuertemente exotérmica, que se produce al reducir a óxidos de hierro con aluminio.

Principio de la soldadura Aluminotérmica

El calor producido por la reacción, y no producto de una fuente exterior de

energía, licua en un tiempo muy breve los metales contenidos en el crisol.

Para desencadenar la reacción Aluminotérmica, en el interior del crisol se

utiliza una bengala de encendido.

La reacción se realiza en el interior de un crisol cerámico refractario.

Principio de la soldadura Aluminotérmica

Tapa Antiproyección

Crisol

Tapa inferior

Llenado de abajo hacia arriba

Entrada de material fundido

Clasificación de la soldadura

Soldadura con precalentamiento

• Se caracteriza por un tiempo de precalentamiento largo (900°C , rojo Cereza).

• El precalentamiento aporta las calorías necesarias para fundir el riel.

• La carga es mas pequeña.• Costo bajos de consumible.• Calidad metalúrgica perfecta.

Soldadura con ligero precalentamiento

• Se caracteriza por un tiempo de calentamiento corto.

• La carga aporta la mayoría de las calorías necesarias para fundir el riel.

• Aplicación mas fácil y fiable, tiempo de aplicación mas corto

• El costo de consumible mas elevado, proceso más delicado por su margen de seguridad mas pequeña.

Por el tipo de precalentamiento utilizado

Clasificación de la soldaduraPor el tipo de precalentamiento utilizadoCP = con precalentamiento.PL = Precalentamiento Ligero.

Método Tiempo(min)

CP

Temperatura externa del

riel °C

Presión(Bar)

Tiempo(min)

LP

Temperatura externa del

riel °C

Presión (Bar)

Oxigeno propano 9 850

1,5 0,4 5 350

1,5 0,4

Aire propano 6 850

0,256 lib 5 350

0,256 lib

Clasificación de la soldaduraPor la cala Utilizada

25 (mm)

Tolerancia ± 2 (mm)

Cala Normal

50 (mm)

Tolerancia± 2 (mm)

Cala Larga

68 (mm)

Tolerancia± 5 (mm)

Cala Extra Larga

Clasificación de la soldaduraPor el tipo de Combustible Implementado

Propano

Oxigeno AireCP

Aire Propano

Oxigeno propano

LPAire

Propano

Oxigeno Propano

Procedimiento para realizar la soldadura Aluminotérmica (Railtech)

Antes de salir al sitio de

trabajo

Preparación de la junta de

soldar

Ajuste de la junta

Sellado de los moldes

Colocación de los moldes

Apertura del kit Precalentamiento

Colocación del tapón

Crisol

Procedimiento para realizar la soldadura Aluminotérmica (Railtech)

Colada

Retiro de la cubeta de corindon

Retiro del crisol

Esmerilado de desbaste

Corte de las Pipas

Corte de la mazarota

Acabado de la soldadura

Ciclo de preguntas

Herramientas de Control (cinta métrica, regla de 1 metro ( 36 pulgadas), cuñas, cepillo de alambre, galga de cala,

Juego completo de equipo de aplicación (placa de fondo, placas laterales, prensa para moldes, cubeta, etc.

Propano y oxigeno suficientes para el trabajo, así como reguladores, mangueras, calentador y su soporte necesario.

El número adecuado de kits y los kits de tamaño apropiado para el trabajo a realizarse.

Artículos de seguridad aprobados por los entes reguladores.

Consumibles (pasta fusal, arena seca, encendedores o bengalas)

Crisoles suficientes (desechables, convencionales o estandar)

Materiales para la preparación y acabado ( cortadora de riel, , discos abrasivos, esmerilador, piedras de esmerilar, mandarria, corta frio,

etc.

martillo , cronometro, tiza de herrería, extintores, lima, lápiz térmico u otro dispositivo de medición de temperatura.

Equipos y materiales1.Tapa Crisol 2. Alza del Crisol 3. Crisol Enfundado 4. Aro Porta crisol. 5. 4 Tornillos M10 x 90 6. Soporte de Crisol 7. Prensa Universal 8. Soporte del Quemador 9. Placa Guía Centrado del Crisol 10. Juego Placas Porta moldes Laterales 11. Soporte Placa Inferior Soldadura con Cala Normal 12. Soporte Placa Inferior Soldadura con Cala Ancha 13. Cubeta de Escoria 14. Mango Cubeta de Escoria y Varilla Destape Automático 15. Pasta de Sellado ( Fusal )16. Bengalas 17. Caballete de Alineación 18. Protección para riel Crisol Convencional

Equipos y materiales1. Crisol desechable y Tapa 2. Aro del Crisol 3. Prensa Universal "Crisol desechable" 4. Soporte del Quemador 5. Juego de Placas Laterales 6. Juego de Suplementos Placas Portamoldes 7. Soporte Placa Inferior Soldadura con Cala Normal 8. Soporte Placa Inferior Soldadura con Cala Ancha 9. Cubeta de Escoria 10. Mango Cubeta de Escoria y Varilla Destape Automático 11. Bote de Pasta de Sellado 12. Bengalas 13. Caballete de Alineación 14. Capota Protección de Carril

Montaje de los Accesorios

Crisol Convencional Crisol Desechable

Preparación de la junta a soldar

Verifique si existen grietas en las puntas de los rieles y barrenos.

Revise las puntas de los rieles por si están golpeados o si existen dobleces o deformaciones.

Desoxide por flameo con soplete y limpie con el cepillo de alambre unos 10 a 15 cm hacia atrás de las puntas del riel para eliminar óxido, grasa, pintura y

cascarillas de laminado. Una punta de riel limpiada inadecuadamente, da como resultado zonas porosas

Desmonte las fijaciones en 2 o 3 durmientes en cada lado de la junta (más si se trata de una curva, dependiendo de su radio).

Separe los durmientes si es necesario 10 cm (4”) mínimo desde el borde del riel al borde del durmiente.

Ajuste de la Junta a soldar

Determina la calidad

dimensional de la soldadura y

su vida útil

Cala

Alineación horizontal

Torsión (viro)

Alineación vertical

Ajuste de la junta a soldar

Cala• Este es el espacio entre los dos

rieles que se soldarán. Esta cala debe ser de 25 mm ± 2 mm (1” ±1/16”).

• Esta dimensión debe medirse con una galga o una cinta métrica

• La cala debe permanecer constante durante la operación.

Ajuste de la junta a soldar

Ajuste horizontal• La cara interna del hongo o

cabeza de los carriles o rieles (hilo activo) a soldar debe de quedar en perfecta alineación, a ambos lados de la cala.

• para realizar el ajuste se necesita de: Regla metálica de longitud

mínima un metro. Caballetes de alineación,

cuñas de madera, mesa de alineación.

Ajuste de la junta a soldar

Ajuste vertical• Se realiza sobre la superficie de

rodadura de los hongos del carril, a ambos lados de la cala.

• Los extremos de los rieles deben quedar ligeramente en punta, con un valor tal que una vez a temperatura ambiente y terminada, la unión no resulte cóncava.

• La regla metálica se colocara de canto y centrada con respecto a la cala la distancia “S” entre cada extremo de la regla, como se observa en la figura.

Ajuste de la junta a soldar

Torsión• Deben verificarse ambos rieles por

torsiones (viro).

• Verifique la superficie interna en el lado interno del hongo del riel y la base del riel interno.

• Deben estar nivelados o rectificados con respecto a la regla y/o alma.

Kit de Soldadura• Deben almacenarse en un sitio seco donde

no puedan sufrir daño alguno• Deben conservarse en su empaque original,

cerrado y sin ningún daño o rastros de humedad.

• La identificación del proceso, tipo y tamaño del riel se encuentran en el empaque del Kit.

• Asegúrese que el Kit corresponde a los rieles que se soldarán.

• La etiqueta en la bolsa de plástico de la carga de soldadura indica la fecha de lote y los números de referencia de la carga.

• Esta etiqueta debe retirarse de la bolsa de la carga de soldadura y colocarse en la hoja de registro correspondiente a la operación de soldadura.

Colocación de los moldes• Cada conjunto molde/placa, porta

molde, se colocara de forma, que el eje de la cámara de soldadura coincida con el eje de la cala.

• Los 2 portamoldes deben coincidir perfectamente y estar perpendiculares al eje longitudinal de los carriles.

• Esmerile cualquier excedente en el riel que impida que los moldes se ajusten herméticamente al riel.

• Termine el centrado del conjunto de las dos mitades de molde y apriételos con l la prensa.

• Después de apretar, recomendamos cubrir la parte superior de los moldes con cartón para impedir que entre cualquier material dentro de los moldes.

Sellado de los moldes

• Una ves realizado el montaje de los moldes sobre el riel, es necesario sellar perfectamente el contorno:

molde / riel, Molde / molde, Moldes / placa inferior Molde / cubeta

• Aplique uniformemente con la mano la pasta Fusal alrededor del perfil completo del riel, incluyendo la parte inferior de la base.

• Colocar un cordón de pasta entre el molde y la cubeta de escoria.

• Verificar y repasar con pasta

Precalentamiento• Elimina la humedad residual

existente en los moldes y pasta de sellado.

• Aportar calorías a los rieles y moldes para que exista un buen equilibrio térmico.

• Es importante revisar las presiones de Oxígeno y Propano antes de realizar cada precalentamiento.

• Asegúrese que los cilindros de propano y oxígeno estén lo suficientemente llenos para completar la operación.

• La flama tendrá una longitud de aprox. 35 cm

• El tiempo de precalentamiento será en un lapso de 4 a 5 minutos

Colocación del tapón

• Aproveche del precalentamiento para calentar ligeramente el tapón.

• Retire el calentador de los moldes, asegurándose de no dañar las paredes internas de los moldes.

• Coloque el tapón calentado en los moldes y presione con cuidado, no pegue.

Crisol

• Inspeccione el crisol en búsqueda de fisuras.

• Limpie cualquier arena suelta en el interior.• Abra y vacíe la carga en el crisol.• Coloque el crisol en un cartón cerca del

área de trabajo y tenga una bengala lista.• Coloque la horquilla de CJ cerca del área

de trabajo.

Retiro de la cubeta• Retire la cubeta de corindón después de

no menos de 3 minutos de haberse completado la colada.

• Usando guantes, tome la cubeta de corindón a nivel, transpórtela a nivel, coloque a nivel en un lugar seco.

Colada• Encender la bengala e inmediatamente,

introducirla en el centro de la carga.• Cerrar el crisol con una tapa. Una vez iniciada

la reacción de la carga, poner en marcha el cronómetro.

• Mientras se está llevando a cabo la reacción todo el personal debe estar apartado del área.

Retiro del crisol• Tres y medio (3 1/2) minutos después de

que se ha detenido el flujo de material líquido a la cubeta de corindón, el Crisol puede retirarse suavemente.

• Este deberá levantarse de manera recta y nivelada, haciendo una pausa momentánea, para asegurar que todo el material de soldadura se haya drenado del crisol dentro de los moldes.

Corte de la mazarota• Para la eliminación del sobrante de

soldadura. Se recomienda el uso de una cortadora hidráulica.

• Este método asegura una mejor alineación de la soldadura y evita desgarres.

• La altura de las cuchillas debe ajustarse a no menos de 1.5 mm arriba de la superficie de rodamiento.

• Después de cinco minutos de que se haya completado la colada empuje lentamente, con un martillo, la mitad de la parte superior de los moldes sobre una pala.

• Coloque la corta mazarota sobre el área soldada

Corte de las pipas

• Las pipas de base pueden doblarse ligeramente de tal manera que pueda llevarse a cabo el esmerilado de desbaste

• El ángulo entre la pipa de base y el hongo de riel no debe exceder más de 45º.

• Debe tener cuidado cuando flexione las pipas para no crear una separación caliente en la parte superior de la base y cuando la rompe en frío de no desgarrar el patín.

Esmerilado de desbaste

• El esmerilado de desbaste del hongo de riel de la soldadura Aluminotérmica puede realizarse después de que se haya completado el corte.

• El esmerilado de desbaste de la superficie de rodamiento del riel debe realizarse con una piedra de esmerilado de superficie aprobada.

• El esmerilado de desbaste se completa cuando el exceso de material de soldadura se reduce a aproximadamente 0.75 milímetros

Troquelar con la enumeración de la soldadura y las iniciales de

certificación del soldador

Limpiar el sobrante en las zonas del alma y patín de riel

Tomar un tiempo de enfriamiento para realizar la recepción de soldadura con una regla metálica de acabado y calibrador.

Preguntas ??????????????