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Soudage électrique des rails de chemins de ferArticle de référence | Réf : BM7781 v1
Auteur(s) : Raymond DEROCHE
Date de publication : 10 oct. 2013
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Soit la réaction :
L'énergie libre de cette réaction à la température T est :
avec ΔG0 en calories et T en kelvins.
La figure 1 présente le diagramme de Richardson pour différentes réactions.
La température maximale usuelle de la réaction aluminothermique étant de 2 300 oC soit 2 573 K :
En pratique, on retient ΔG0 = – 16 000 J/g Al.
Un poids de fer coulé optimal doit être défini : si le lingot est trop petit, il refroidit trop vite et entraîne des défauts du type fissures à chaud ; l'expérience montre que le poids optimal de fer à couler est 5,8 fois le poids de l'intercalaire.
pour un rail de 66 kg/m, soit 66 g/mm, l'intercalaire de 25 mm pèse 1 650 g. Le poids de fer à couler est donc de :
Le rapport stœchiométrique aluminium/fer = 54/(3 × 55,8) = 0,32. En pratique, on utilise un ratio de 0,30. La quantité d'aluminium à utiliser sera donc :
Donc la charge va contenir 2 871 × 16 000 = 46 MJ, soit 4 fois plus qu'une soudure électrique !
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(2) - LEVENSPIEL (O.) - Chemical reaction engineering. - Illinois Institute of Technology, Dpt. of Chemical Engineering (1965).
(3) - STEFANESCU (D.M.) - Behaviour of insoluble particles at the solid/liquid interface. - Metal Handbook, 9th Edition, vol. 15.
(4) - POPPMEIER (W.) - Contribution to the problem of columnar crystallisation during solidification of steel. - Kapfenberg works (1966-1967).
(5) - HURTUK (D.J.), TSAVARAS (A.A.) - The effect superheat and chemistry on steel solidification structure. - Republic Steel, USA.
(6) - CAMPBELL (J.) - Solidification technology in the foundry and casthouse. - Metal Society (1980).
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