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éclipse pour rail

Démarré par gallagher, 09 Août 2008, 17:31:16 PM

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André S

Citation :
Initialment entrer par Tonga

Rebonjour,

Histoire de m'amuser pendant une longue journée pluvieuse et de mettre un peu de science dans le débat, je viens de réaliser un petit calcul, basé sur des rails en maillechort. Le résultat serait différent avec des rails en laiton (Fleischmann) ou en acier (M...), mais pas significativement.

Le changement de longueur d'un corps #8710;L en fonction d'un changement de température #8710;t se calcule comme suit (source:Wikipedia):

#8710;L = L0.alpha.#8710;T

alpha est le coefficient de dilatation qui est, pour le maillechort de 21.10-6

Pour un rail de 1 mètre (à peu près un rail flexible de Rocoline) et une différence de température de 1 °C, le changement de longueur du rail serait de 1x21.10-6x1 = 21.10-6 mètre soit 0,000021 mètre ou 0,02 mm.

Personnellement, comme je ne suis pas masochiste, je pose toujours mes rails à une température confortable, soit environ 20 °C. La température de la pièce où se trouve mon réseau ne dépasse jamais 24 °C dont un mètre de rail pourrait s'allonger de 21.10-6x4 soit 0,08 mm. Vraiment pas la peine de s'en faire. Les joints entre les rails éclissés, même imperceptibles, suffisent plus largement à absorber la dilatation.

Maintenant vous pouvez calculer la dilatation de votre réseau en fonction de la longueur des rails et de la différence entre la température maximum de la pièce et celle qui régnait le jour de la pose.

Allez à vos calculettes!



Bonsoir,

Oui, je me remets à la calculette, car il semble que certains ne soient pas vraiment convaincus que les rails peuvent se dilater assez bien. Pourtant, Etienne a parfaitement raison ! Moi, ainsi que bien d'autres modélistes, avons aussi pu constater que la dilatation peut causer de gros dégâts !

Pourquoi ? Et pourquoi moins chez certains et plus chez d'autres ?

En vérité, cela dépend non seulement de la loi de dilatation, mais aussi d'autres facteurs variables.

Revenons à la formule. Ce qui est écrit dans le post cité ci-dessus, c'est du charabia ! Normal car les caractères de l'alphabet grec utilisés dans le calcul mathématique ne sont pas les bienvenus dans ce forum, question de langage informatique. Il vaut donc mieux écrire les symboles comme si on les prononçait.
Donc, la formule est :
delta L = alpha x Lo x delta T   où
-delta L est la variation de longueur en m
-alpha est le coefficient de dilatation du métal
-Lo est la longueur initiale en m
-delta T est la variation de température en kelvin ou degré Celsius (comme c'est une variation, peu importe l'unité employée et on va donc parler en degré Celsius).

Selon ton calcul, le maillechort se dilate d'environ 2 microns par mètre linéaire et pour une différence de température de 1 degré Celsius.
En fait, c'est plus exactement 0,018 mm car alpha = 18 x 10 exposant -6 (soit 0,000018 mm) et non 21 x 10 exposant -6. Mais bon, la différence est très minime et négligeable.

Maintenant, une estimation pratique. Si on suppose que, dans le local hébergeant le réseau, la température est susceptible de descendre à 10° C au plus bas et de monter à 30° C au plus haut, on a donc une différence de température de 20 °, donc une dilatation prévue de 20 x 0,018 mm = 0,36 mm, soit un bon tiers de mm. Il n'y a pas de quoi s'affoler !
Si, par contre, le local est susceptible de connaître une plus grande différence de température, disons 30 °, on obtient 0,54 mm de dilatation par mètre. Ce n'est toujours pas catastrophique ! Sauf à souder les rails bout à bout ! Pour 10 m de rails soudés, on obtiendrait alors 4 à 5 mm. Donc, ne jamais souder les rails sur une grande longueur.

Mais tout ça ne nous explique quand même pas pourquoi on observe des dilatations plus conséquentes.

Et bien, la réponse ne se trouve pas seulement dans la composition chimique de l'alliage (dans notre cas, le maillechort qui est un alliage composé de cuivre, de nickel et de zinc).
Elle se trouve également dans les contraintes appliquées aux rails lors du tréfilage en usine et ces contraintes sont plutôt fortes car le rail étant soumis à de fortes températures lors de son usinage n'a pas l'occasion de se dilater à son aise, d'où des contraintes qui s'emmagasinent en lui!
Alors que la dilatation thermique et son contraire, la contraction, sont réversibles (et ceci pour autant qu'il n'y ait aucune contrainte pendant la dilatation ou la contraction), on s'aperçoit que la modification dans les dimensions (essentiellement la longueur) due au relâchement des contraintes ne l'est pas du tout!
Donc, si les contraintes se relâchent à cause d'un échauffement, elles ne reviennent pas et l'allongement dû au relâchement de ces contraintes reste permanent. Le rail peut donc se raccourcir lors d'une baisse de température mais pas dans la mesure où il s'est allongé. Lors d'une nouvelle hausse de la température, il y a un cumul des allongements qui s'opère ... Evidemment, ce phénomène ne se reproduit pas ad vitam eternam ! Il n'empêche, la réponse à notre problème réside dans la relaxation d'une partie (grande ou petite, c'est selon les circonstances, on ne sait trop !) des contraintes dues à l'usinage. On peut penser par exemple à un long repos dans un entrepôt ou dans un véhicule de transport soumis à de grosses variations de température ; cela pourrait provoquer un certain relâchement des contraintes de sorte que le modéliste héritant de ces rails n'aura que peu de problèmes tandis qu'un autre .....

Voilà, voilà, ... je ne prétends pas avoir épuisé le problème mais on a ici une piste de réflexion (comme disent les politiciens) qui contient vraisemblablement une partie de la vérité.

Morale de l'histoire : posez des éclisses de dilatation avec un joint gros par temps froid et un joint faible par temps chaud. Et surveillez vos joints au moins pendant une bonne année et en tout cas à la suite d'une canicule ! Et, tant qu'à faire, pontez vos éclisses de dilatation par un bout de câble, histoire d'avoir une bonne continuité électrique, ce qui est également un aspect important de notre hobby.



André
H0, H0m/e, 2R, DB + B, Ep. III - DCC Lenz LZV100 3.6, LH100/90, Mobil Control ESU, iPod avec TouchCab et WiThrottle, détection Lenz LB101/LR101 & LTD RS-8, com bidir RailCom, décodeurs locos Lenz & ESU, décodeurs acces. Lenz LS150 & ESU SwitchPilot Servo - RRTC GOLD 8 A3, PC sous WIN 8
https://monpetitmondeminiature.wordpress.com/

Michiel

Peut-être encore une petite reflexion. Si les rails sont mise en helix ,ovale ou cercle, la dillatation des rails va se traduire en dillatation du diamètre du cercle de seulement qqs dixièmes de millimètres (en rapport avec la longeur du contour). Pas de problème, meme un helix d'une hauteur gigantesque n'aura pas de problème avec des rails soudées sur toute sa longuer. Il faut surtous prendre compte de la dillatation si les voies sont mise en ligne (quasi) droite ou moyennement courbées.
Michiel

André S

Bonjour Michiel,

C'est vite dit !

En fait, ta réflexion est exacte pour autant que le travelage ne soit pas fixé sur l'assiette de voie. A ce moment, en l'absence de joints, la dilatation s'exprimera par une extension du diamètre de la voie, soit 1,35 mm par tour pour un rayon de 600 mm et une différence de température de 20 degrés (2 x pi x 600 x 20 x 0.018). Cela correspondrait à une faible augmentation du diamètre de l'ordre de 0,2 mm (sans tenir compte du relâchement des contraintes dont on a parlé !). Mais pour 10 tours, la voie s'allongerait de 13,5 mm. Si la dilatation ne se répartit pas de façon homogène sur la totalité de la longueur de voie (37,70 m !), et je doute qu'elle puisse le faire, il y aura toujours un ou des endroits où le rail exprimera sur le diamètre l'excès de dilatation avec dégâts en conséquence.
Lors d'une hausse sensible de la température et dans le cas d'une voie bien fixée sur le support, le travelage restera fixe tandis que les rails tendront à prendre un plus grand diamètre ... avec pour résultat possible un arrachage des tirefonds !!!
Cette expérience a été vécue par un modéliste de mes amis bien connu dans certains cercles ferroviaires. Il n'était pas content, mon copain ...! Ce qui restait de la voie était bon pour la poubelle !

Conclusion : Poser des voies hélicoïdales sans fixation sur l'assiette de voie n'est pas raisonnable et est susceptible de conduire à de sérieuses déconvenues.
Donc, il faut fixer et ne pas souder, à moins de créer des boutonnières dans les traverses là où on compte planter un clou, ou encore se servir de clous ou vis à large tête disposés entre les traverses de sorte que le plat de la tête du clou/de la vis (avec interposition éventuelle d'une rondelle) appuie sans excès sur les deux plus proches traverses. Cela permettrait une dilatation dans le sens du diamètre exempte de dégâts.

Comme il faut tout envisager, il faut évidemment éviter que les voies ne soient soumises aux rayons du soleil à travers les fenêtres (c'est peut-être ce qui est arrivé chez mon copain). Parce que, dans ce cas, la différence de température risque de monter en flèche et les valeurs de dilatation de même. Idéalement, les fenêtres devraient être occultées tant pour la dilatation de la voie que pour la protection des couleurs du décor.

Puisqu'on parle de voies en hélice, je sais qu'un des problèmes est la cassure observée aux joints. Certains préconisent donc de souder les rails sur l'éclisse métallique en position rectiligne et puis de cintrer la voie afin de la poser. D'où les problèmes que l'on vient d'évoquer.
Il existe un moyen simple d'éviter les cassures sans devoir souder. C'est de cintre les rails manuellement et à l'aide d'une pince à longs becs recourbés au-delà du rayon de courbure souhaité. Avec un peu d'habitude, on y parvient aisément.

Une dernière réflexion : tout ce qui a été dit ne concerne évidemment que les longs rails flexibles proposés le plus souvent en longueur de 1 yard (une verge pour notre ami canadien Gallagher), soit 91,44 cm (damnés Britons qui nous enquiquinent avec leurs mesures à la ... [:)] ! ).



André
H0, H0m/e, 2R, DB + B, Ep. III - DCC Lenz LZV100 3.6, LH100/90, Mobil Control ESU, iPod avec TouchCab et WiThrottle, détection Lenz LB101/LR101 & LTD RS-8, com bidir RailCom, décodeurs locos Lenz & ESU, décodeurs acces. Lenz LS150 & ESU SwitchPilot Servo - RRTC GOLD 8 A3, PC sous WIN 8
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gallagher

Cher André, je crois que tu as sûrement des photos pour montrer comment tu fais tes joints?  Si oui, est-ce possible pour toi de nous les montré.

Merci
Luc  Un canadien qui essaie de faire du belge!!!!

jossebe2000

Citation :
Initialment entrer par Saraan

Peut-être encore une petite reflexion. Si les rails sont mise en helix ,ovale ou cercle, la dillatation des rails va se traduire en dillatation du diamètre du cercle de seulement qqs dixièmes de millimètres (en rapport avec la longeur du contour). Pas de problème, meme un helix d'une hauteur gigantesque n'aura pas de problème avec des rails soudées sur toute sa longuer. Il faut surtous prendre compte de la dillatation si les voies sont mise en ligne (quasi) droite ou moyennement courbées.



Bonjour
et là pas si vite et la différence de longueur entre l'intérieur et l'extérieur

tu auras un autre effet qui est l'écartement des deux rails à un endroit ou un autre.

j'ai vu qu'André à fait une reponse, donc je n'argumente pas [:D]
A+
Li p'tit crollé