¿Qué es la soldadura aluminotérmica en la sustitución de raíles?

La reacción, en una línea

El óxido de hierro se reduce con aluminio: el aluminio absorbe el oxígeno, el hierro se convierte en metal líquido y la alúmina restante flota como escoria en la superficie. Dado que la reacción es autosostenible una vez iniciada, todo el proceso de vertido depende más de la preparación que de la planta: los extremos de los rieles se cortan en ángulo recto y se limpian, la separación se ajusta al diseño del molde, el molde se sella para evitar fugas de acero fundido, los extremos de los rieles se precalientan con una llama de propano/oxígeno y el crisol se carga y se enciende.

Las cifras de rendimiento publicadas para el sistema de soldadura por termita de rieles Molaton TWS indican el rango de funcionamiento: temperatura de reacción ≥2500 °C , tiempo de enfriamiento de la soldadura de aproximadamente 5 a 8 minutos , dependiendo de la temperatura ambiente, y un ciclo total de ≤25 minutos que incluye precalentamiento, vertido y extracción del molde, produciendo una resistencia de soldadura de ≥95 % de la resistencia a la tracción del riel base . El precalentamiento se mantiene en el rango de 350 a 500 °C y se regula con un caudalímetro de oxígeno, ya que tanto una junta fría como un extremo de riel sobrecalentado son defectos que solo aparecen después de que la vía vuelve a estar en servicio.

Dónde se aplica la soldadura aluminotérmica y dónde no.

Las reglas son explícitas, no una cuestión de gusto. Según el artículo 8.0.6 de la norma TB 10082—2017 , el riel debe soldarse mediante soldadura a tope por chispa en fábrica con tramos de fábrica de no menos de 500 m , la soldadura en obra también debe realizarse mediante soldadura a tope por chispa, y se puede utilizar soldadura aluminotérmica para la soldadura de bloqueo dentro de un desvío y en los dos extremos de un desvío donde el riel sea corto, esté restringido o ya forme parte de un cruce ensamblado.

Desde 2025, la dirección a seguir se ha expresado con mayor claridad. Un dictamen de gestión emitido junto con la notificación sobre soldaduras fracturadas en rieles curvos de desvíos (工电线路电〔2025〕5号) exige que los ferrocarriles nuevos y modernizados reemplacen la soldadura aluminotérmica por soldadura por chispa y soldadura a presión de gas . Las razones expuestas son técnicas y económicas: una soldadura aluminotérmica tiene menor resistencia que el riel base y es propensa a la depresión superficial y a puntos bajos, y su frecuencia de ensayos no destructivos es mucho mayor que la de las soldaduras por chispa o a presión de gas, por lo que la carga de trabajo de inspección y mantenimiento sigue aumentando durante la vida útil de la junta.

En conjunto, ambos documentos definen el papel fundamental de la soldadura aluminotérmica: es el método de cierre y conexión para posiciones inaccesibles con una máquina de soldar (soldaduras de bloqueo de desvíos, rieles de cierre cortos, ubicaciones confinadas, secciones mixtas), y no la opción por defecto para construir tramos largos en una línea nueva.

Contenido del kit

La cobertura es más amplia que la de las líneas simples: rieles de 50 kg/m y 60 kg/m, rieles ranurados 59R2/60R2 , rieles para grúas QU70–QU150 y las series alemana A/S, japonesa y coreana CR, británica BS y UIC, según la norma TB/T 1632.3-2014 , que es como se utiliza el mismo proceso para los rieles de grúas portuarias y para las barras de acero catódico en las fundiciones de aluminio, donde el ambiente es caluroso, polvoriento y con mucho ruido magnético.

El pulido es la mitad del trabajo.

Una soldadura termita terminada no es una junta terminada. El metal vertido deja un collar y una rebaba que sobresalen de la superficie de rodadura, y ese collar es precisamente el tipo de irregularidad de onda corta que aumenta la carga dinámica de la rueda. Los límites de aceptación aplicados a la junta terminada son los mismos que se utilizan para el trabajo de perfilado: rugosidad superficial Ra ≤ 10 μm , planitud dentro de 0,3 mm bajo una regla de 1 m, sin quemado azul continuo , profundidad de rectificado ≤ 0,5 mm por pasada y redondeo mejor que 1‰ .

Debido a que una soldadura de termita es una zona afectada por el calor con una dureza diferente a la del riel base, el corte debe mantenerse controlado. Al aumentar la velocidad de la rueda de 1000 a 3000 rpm, la rugosidad pasa de 6,6 a 8,4 μm y el espesor de la capa blanca de aproximadamente 45 μm a 320 μm . Esta capa blanca tiene una dureza aproximada de 870 HV0.3, frente a los 340 HV0.3 del metal base, y se fractura prematuramente durante su uso. Un corte superficial y repetido con la rueda adecuada no daña la junta; un corte agresivo sí.

Caso y datos

Una campaña de Liuzhou GMC-96X eliminó 18,72 kilómetros de pasada en una interrupción de dos horas , y una prueba de 2026 en un tren de rectificado Loram DM01 finalizó sin quemaduras azules y con una rugosidad superficial de Ra de 1,05–9,0 μm, principalmente de 2–4 μm , todo dentro de la banda de aceptación de ≤10 μm . RailwayCare ha producido muelas abrasivas para rieles desde 2004 como el primer fabricante dedicado en China, redactó el estándar industrial JB/T 11431 y posee las certificaciones ISO 9001 , ISO 45001 y CRCC , con pruebas independientes en la Academia China de Ciencias Ferroviarias que midieron un desgaste de la rueda de 1,4 a 2,6 veces mejor que la especificación.