專利名稱：一種關于鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法
技術領域：
本發明屬于工件加工修理方法，具體地說它是一種關于鐵路機車、車輛車鉤、鉤舌修理的帶極埋弧自動堆焊方法。
鐵路機車、車輛的車鉤、鉤舌是用于機車、車輛之間互相連接的裝置。在使用過程中會造成很大的磨損，需要經常加工修理，其加工方法是用電焊堆焊的方法在磨損部位堆焊金屬使車鉤、鉤舌恢復到原型狀態，現有的堆焊方法是用手工電弧焊堆焊和絲極埋弧焊。用手工電弧焊堆焊有如下缺點1由于是單個堆焊所以工作效率低，2煙塵大污染環境，3由于是明弧焊接所以光污染嚴重，對工人視力損害較大，4焊接質量難以保證，5工人勞動強度較大，6焊接成本高的問題；絲極埋弧焊也有很多缺點1堆焊效率不如帶極埋弧堆焊效率高，2由于絲極埋弧焊接方法自身的局限性，使得連續堆焊的車鉤、鉤舌必然粘連成為一體，要用切割的方法將其割開，這樣就增加了焊接過程的復雜性和勞動強度，3由于絲極堆焊是分層堆焊，這就要求焊機機頭往復堆焊多次完成堆焊過程，而焊機機頭每一次往復運動之前都要敲除焊渣，這就必然增加操作著的勞動強度，4絲極堆焊的光潔度遠不如帶極堆焊的光潔度。
本發明的目的是，提供一種勞動強度低，焊接質量高，焊接效率高，焊接煙塵小，無電焊明弧，焊接成本低且多個工件連續自動堆焊的鐵路機車、車輛車鉤、鉤舌專用帶極埋弧自動堆焊的生產方法，以克服現有技術的不足。
本發明的目的可通過下述步驟來實現本發明提出的鐵路車鉤、鉤舌帶極埋弧自動堆焊的生產方法是將電極形狀為帶狀的埋弧堆焊技術應用于鐵路車鉤、鉤舌修理的生產過程并使其自動化。它包括焊接設備的特殊工藝性適應方法和焊接工藝方法兩部分。實現本方法所需要的堆焊設備是焊修鐵路機車、車輛車鉤、鉤舌的專用帶極埋弧自動焊機。它包括電源，控制系統，能將帶極頭部彎轉角度的特制焊機機頭，工件電源給送裝置和工件邊緣焊劑、熔池遮擋裝置，焊機機頭和工件距離的三坐標調整裝置(其中包括X軸方向距離調整裝置、Y軸方向距離調整裝置、Z軸方向距離調整裝置)，焊機機頭或工件行走裝置，焊機機頭或工件平移裝置，工件胎具，焊床，送帶機構，焊劑給送和回收機構；實現本方法所需要堆焊設備的特殊工藝性適應方法包括將焊機機頭制造成能將帶極頭部彎轉角度的特制焊機機頭，在焊機上安置工件與焊機機頭距離的三坐標調整系統，安置在工件附近的工件電源給送裝置和工件邊緣焊劑、熔池遮擋裝置，配置焊機機頭或工件行走裝置，配置焊機機頭或工件平移裝置，配置專用工件胎具，配置焊床；堆焊工藝方法包括1將特制焊機機頭伸進鉤舌堆焊位置的方法，2焊機機頭及送帶機構避讓車鉤、鉤舌突出部位方法，3連續自動堆焊防止車鉤、鉤舌相互粘連方法，4連續自動堆焊方法，5連續自動堆焊時增大焊道寬度和堆焊層厚度的方法。
本發明的要點是1堆焊設備的特殊工藝性適應方法，其中包括①能將帶極頭部彎轉角度的特制焊機機頭，②工件和焊機機頭距離的三坐標調整系統，③安置在工件附近的工件電源給送裝置和工件邊緣焊劑、熔池遮擋裝置，④焊機機頭或工件行走裝置，⑤焊機機頭或工件平移裝置，⑥專用工件胎具，⑦焊床。2堆焊工藝方法，其中包括①將特制焊機機頭伸進鉤舌堆焊位置的方法，②焊機機頭及送帶機構避讓車鉤、鉤舌突出部位方法，③連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法，④連續自動堆焊方法。⑤連續自動堆焊時增大焊道寬度和堆焊層厚度的方法。
本發明所述的鐵路車鉤、鉤舌堆焊方法的先進性在于提供了能適應車鉤、鉤舌連續自動堆焊工藝方法和對普通埋弧自動焊機為能適應鐵路車鉤、鉤舌特殊堆焊工藝所作的改進方法。其設備改進方法是1由于帶極埋弧堆焊要求帶極必須豎直對著被焊工件，一般帶極埋弧自動焊機的機頭要把帶極豎直送到工件的被焊部位則須豎直對著被焊工件，而鐵路車鉤、鉤舌堆焊部位在一個彎曲面內且空間很狹小，一般的焊機機頭無法豎直伸進去。所以本發明提供了一種能將或焊帶頭部彎轉角度的特制焊機機頭制造方案，使焊機機頭由一般的豎直方式進入工作面改變成為由傾斜方式進入工作面，使焊機機頭能適應在車鉤、鉤舌彎曲面內狹小的工作空間內堆焊的需要。2用焊機特設的三坐標調整系統可以對焊機機頭和鉤舌彎曲面內的堆焊部位相對位置作精細調整以適應狹小空間內的堆焊需要。3為適應連續自動堆焊，本發明提供了焊機機頭或工件連續行走裝置制造和配置方案，即如果工件不動堆焊工位運動時，用焊機專用小車和小車專用軌道以及安置工件的專用胎具以及焊床，每個胎具可以放數個工件，每個焊床可以放幾個胎具；如果工件運動堆焊工位不動時，將工件放置于輸送機上運送至堆焊工位。4由于鉤舌形狀的特殊性使得鉤舌邊緣在堆焊時容易流出焊劑和鋼水，本發明提供了一種遮擋方案，即根據鉤舌邊緣形狀制作工件邊緣焊劑、熔池遮擋裝置。5由于工件是在不斷地運動中堆焊，本發明提供了一種特殊的工件電源供給方法即滑動摩擦電源供給裝置。將導電金屬裝置于焊床上和胎具上工件放置于胎具上，工件壓著胎具上的導電金屬，胎具壓著焊床上的導電金屬，焊床上的導電金屬連接著焊接電源，這樣憑工件自重就能很好地導電。為適應較大厚度和較大寬度堆焊層的需要，本發明提供了使焊機機頭或工件平移裝置的解決方案，即在焊機機頭或工件胎具下部安裝平移裝置。為了使帶極埋弧堆焊技術應用于鐵路車鉤、鉤舌堆焊，本發明提出的工藝方法是1為適應焊機機頭在狹小空間內堆焊和將帶極豎直對著工作面，將焊機機頭前部彎轉一個角度使焊機機頭能伸進車鉤、鉤舌內部堆焊。2焊機機頭及送帶機構避讓車鉤、鉤舌突出部位方法，因為需要連續堆焊，工件和焊機機頭始終是在連續的相互運動中，為避免在運動中工件碰撞焊機機頭，將焊機機頭在伸進車鉤、鉤舌內時與堆焊方向偏轉一個角度α(α的度數以焊機機頭能順利避讓車鉤、鉤舌突出部位和帶極能跨越兩車鉤、鉤舌之間的縫隙順利堆焊為條件)。3連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法，因為埋弧焊機引弧困難，在堆焊時為了保證一次引弧連續堆焊就需要將工件首尾相連成一體，數個工件一次堆焊完成，這就出現一個堆焊出的工件是一個整體，需要逐個斷開，本發明所提出解決連續自動堆焊時車鉤、鉤舌相互粘連問題的工藝方法是利用焊機機頭的偏轉角α，在將工件首尾相連成一體的同時在工件之間留出一定的縫隙(工件之間留出的縫隙的大小以堆焊時帶極能順利跨越縫隙不滅弧和堆焊時工件相互不粘連為條件)，這樣在堆焊時接縫處的鋼水順縫隙流走使兩個工件粘連不到一塊，解決了連續自動堆焊時工件粘連問題(因為帶極有一定寬度加之機頭的偏轉使帶極在堆焊方向上有了一定的寬度，在堆焊到工件之間的縫隙時帶極就可以跨越兩個工件不息弧，保證了堆焊過程的連續性)。因為絲極沒有寬度，解決不了兩個工件之間的縫隙的跨越問題，這也是帶極連續堆焊解決工件粘連問題的優越之處。4連續自動堆焊方法，為解決連續自動堆焊問題本發明提出了兩個解決方案(1)它可以是工件行走堆焊工位不動方案，即將工件放置于輸送機上以輸送機的運動連續向堆焊工位連續輸送工件實現連續自動堆焊。(2)工件不動堆焊工位不斷運動方案，將工件放置于專用胎具上將胎具放置在焊床上，焊機機頭安置于焊車上使焊車沿焊床行走，通過不斷的上下工件實現連續自動堆焊。在工件不動堆焊部位不斷運動方案中，工件擺放在專用胎具上，每個胎具上可以擺放一定數量的工件，將兩個或數個胎具擺放在焊床上，焊床可以線型布局也可以環型布局(焊床首尾不相連稱為線型布局，焊床首尾相連稱為環形布局)，線型布局時焊車在焊床旁往復行走進行堆焊，當焊車焊完一個胎具上的工件移動至下一個胎具上堆焊時，將這一個胎具取走，將胎具上的工件取下，安裝上新的待焊工件放在原來位置，當焊車將另外一組胎具上的工件焊完又移動到這個胎具上焊接時，將另外一個胎具取走安放新的工件，如此往復實現連續自動堆焊。當焊床呈環型布局時，焊車圍繞焊床連續堆焊，在堆焊過程中不斷地將焊完的工件取走擺放上新的待焊工件，一直持續下去實現連續自動堆焊。5連續自動堆焊時增大焊道寬度和堆焊層厚度的方法，在用焊床堆焊方案中當焊床線型布局時在焊車的往復運動中每一次變換方向，焊車與焊床之間都增加或減少一次給定的距離；當焊床呈環型布局時，焊車每走完一圈，焊車和焊床之間都增加或減少一次給定的距離。
本發明與現有技術相比有以下優點1因為帶極連續自動埋弧堆焊方式的堆焊效率遠高于手工堆焊和工件單體埋弧堆焊方式，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式代替手工堆焊和工件單體埋弧堆焊方式堆焊鐵路車鉤、鉤舌可以大大提高工件的堆焊速度。2由于自動連續埋弧堆焊的煙塵遠小于手工堆焊，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式堆焊鐵路車鉤、鉤舌有利于保護環境和有利于工人的身體健康。3由于埋弧焊無電焊明弧，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式堆焊鉤舌有利于保護工人的視力。4由于帶極連續自動埋弧堆焊方式焊接質量遠高于手工堆焊和工件單體埋弧堆焊以及絲極堆焊，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式堆焊車鉤、鉤舌有利于提高工件堆焊質量。5由于帶極連續自動埋弧堆焊方式的生產過程是連續和自動的工人的勞動強度很小，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式堆焊車鉤、鉤舌有利于減輕工人的勞動強度。6根據試驗和科學文獻記載帶極連續自動埋弧堆焊方式的堆焊成本遠小于其他堆焊方式的成本，所以采用帶極連續自動埋弧堆焊方式堆焊車鉤、鉤舌可以大大減少修理成本。
附圖給出了本發明的一種實施方案，下面結合附圖進一步說明本發明的具體方案。
圖1是本發明提出的特制焊機機頭解決方案圖，圖2是本發明提出的特制焊機機頭伸進工件方案示意圖的主視圖，圖3是本發明提出的特制焊機機頭伸進工件方案示意圖的左視圖，圖4是本發明提出的工件胎具和焊床的方案圖，圖5是本發明提出的工件胎具的方案圖，圖6是本發明提出的焊機機頭及送帶機構避讓鉤舌突出部位方案以及連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法示意圖的主視圖，圖7是本發明提出的焊機機頭及送帶機構避讓鉤舌突出部位方案以及連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法示意圖的俯視圖，圖8是本發明提出的連續自動堆焊方案中工件不動堆焊工位不斷運動且焊床呈線形布局方案示意圖的主視圖，圖9是本發明提出的連續自動堆焊方案中工件不動堆焊工位不斷運動且焊床呈線形布局方案示意圖的俯視圖，圖10是本發明提出的連續自動堆焊方案中堆焊工位不動工件不斷運動方案示意圖。
結合圖1，圖1是本發明提供的特制焊機機頭解決方案圖，圖中1是能將帶極彎轉一定角度的焊機機頭，2是焊機機頭的彎轉圓弧，3是帶極，4是上導電塊，5是下導電塊，帶極由上下導電塊之間送進經，過圓弧2彎轉改變方向后對著工件。
結合圖2～3，圖2～3是本發明提供的為適應焊機機頭在狹小空間內堆焊和將帶極豎直對著工作面，將焊機機頭前部彎轉一個角度使焊機機頭能伸進車鉤、鉤舌內部堆焊的工藝方法圖。圖中1是焊機機頭，3是帶極，6是工件，7是焊機機頭工作空間。
圖6～7是本發明提出的焊機機頭及送帶機構避讓鉤舌突出部位方案以及連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法的示意圖，圖中1是焊機機頭，3是帶極，6是工件，8是工件突出部位，9是焊機機頭在伸進車鉤、鉤舌內時與堆焊方向偏轉一個角度α，10是工件之間預留間隙，焊機機頭與堆焊方向形成一個夾角使焊機機頭避免了和車鉤、鉤舌的突出部位相撞，再者由于夾角α的存在使帶極在堆焊方向上有了一定的寬度使帶極在堆焊到兩個鉤舌的連接處時就可以跨越兩個鉤舌而不滅弧，這時只要將兩個鉤舌之間留一定的間隙就可以使帶極在堆焊到連接處的鋼水流走使連接到一起的鉤舌焊不到一起，就可以解決堆焊過程中的車鉤、鉤舌粘連問題。
圖4～5是本發明提出的工件胎具和焊床的示意圖，圖中1是焊機機頭，6是工件，10是工件之間預留間隙，11是工件胎具，12是焊床，13是焊劑熔池遮擋裝置，14是胎具導電塊，15是焊床導電塊。在胎具11上安置有焊劑熔池遮擋裝置13，工件6坐在胎具導電塊14上，胎具11的導電塊14壓在焊床12的導電塊15上，胎具11放置在焊床12上，每個胎具上可以安放數個工件，每個焊床可以安放數個胎具。
圖8～9是本發明提出的連續自動堆焊方案中工件不動堆焊工位不斷運動且焊床呈線形布局方案示意圖，圖中1是焊機機頭，6是工件，12是焊床，16是焊車17是焊車軌道18是焊床配置的焊胎1，19是焊床配置的焊胎2。按焊車走一個往復完成堆焊過程焊車從焊床的中間向焊床的兩頭(任意一個方向)開始堆焊，當堆焊到端部最后一個工件后焊車自動倒車向相反方向堆焊并且自動使焊機機頭增加或減少一次與工件的距離，以增加焊道的寬度，當焊車越過兩個胎具接縫處后就可以將堆焊完的工件連同胎具一起取下，卸下堆焊完的工件裝上待焊工件放回原來位置，當焊車將另外一個胎具上的工件焊完后又移動到新一個胎具上時就可以將另一個胎具取走換裝新的工件如此往復實現連續堆焊。
圖10是本發明提出的連續自動堆焊方案中堆焊工位不動工件不斷運動方案示意圖，圖中1是焊機機頭，3是帶極，6是工件，20是帶極盤，21是送帶論，22是輸送機，將工件放在輸送機22上以輸送機的運動向堆焊工位不斷地輸送工件實現連續自動堆焊。
本發明提出了將帶極堆焊技術應用于鐵路車鉤、鉤舌堆焊修理的方法，應用本發明提出的技術方法可以解決將帶極堆焊技術應用于鐵路車鉤、鉤舌修理的關鍵性技術難題，也可以解決當前絲極堆焊中的工件粘連問題，還可以解決鐵路車鉤、鉤舌堆焊中的連續自動焊問題，從真正意義上做到連續自動堆焊。應用本發明提出的技術方案解決鐵路車鉤、鉤舌的堆焊問題還具有勞動強度低，焊接質量高，焊接效率高，焊接煙塵小，無電焊明弧，焊接成本低等優點，因此推廣前景廣闊。
權利要求
1．一種關于鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，是將電極形狀為帶狀的埋弧堆焊技術應用于鐵路車鉤、鉤舌修理的生產過程的方法，它包括堆焊設備的特殊工藝性適應方法和堆焊工藝方法兩部分，其特征在于實現本方法所需要堆焊設備的特殊工藝性適應方法包括，將焊機機頭制造成能將帶極頭部彎轉角度的特制焊機機頭，在焊機上安置工件與焊機機頭距離的三坐標調整系統，安置在工件附近的工件電源給送裝置和工件邊緣焊劑、熔池遮擋裝置，配置焊機機頭或工件行走裝置，配置焊機機頭或工件平移裝置，配置專用工件胎具，配置焊機機頭或工件行走裝置；堆焊工藝方法包括1將特制焊機機頭伸進鉤舌堆焊位置的方法，2焊機機頭及送帶機構避讓車鉤、鉤舌突出部位方法，3連續自動堆焊防止車鉤、鉤舌相互粘連方法，4連續自動堆焊方法，5連續自動堆焊時增大焊道寬度和堆焊層厚度的方法。
2．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于堆焊電極采用帶狀電極。
3．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于堆焊設備的特殊工藝性適應方法是，①用特制的焊機機頭將帶極彎轉一個角度，改焊機機頭由豎直進入工作面為傾斜進入上作面，②配置焊機機頭或工件平移裝置，在用焊床堆焊方案中，當焊床線型布局時在焊車的往復運動中每一次變換方向，焊車與焊床之間都增加或減少一次給定的距離；當焊床呈環型布局時，焊車每走完一圈，焊車和焊床之間都增加或減少一次給定的距離，③配置焊機機頭或工件行走裝置，當堆焊工位不動而工件連續運動時，配置輸送機，當堆焊工位運動工件不動時配置工件胎具、焊床、焊車、軌道。
4．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于將特制焊機機頭伸進鉤舌堆焊位置的方法是為適應焊機機頭在狹小空間內堆焊和將帶極豎直對著工作面，將焊機機頭前部彎轉一個角度使焊機機頭能伸進車鉤、鉤舌內部狹小空間內進行堆焊。
5．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于焊機機頭及送帶機構避讓鉤舌突出部位方法是為避免在運動中工件碰撞焊機機頭，將焊機機頭在伸進鉤舌內時與堆焊方向偏轉一個角度α。
6．根據權利要求5所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于將焊機機頭在伸進鉤舌內時與堆焊方向偏轉一個角度α的度數以焊機機頭能順利避讓車鉤、鉤舌突出部位和帶極能跨越兩車鉤、鉤舌之間的縫隙順利堆焊為條件。
7．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法是在將工件連成一體的同時在工件之間留出一定的縫隙。
8．根據權利要求7所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法中連續自動堆焊時防止車鉤、鉤舌相互粘連方法，其特征在于工件之間留出的縫隙的大小以堆焊時帶極順利跨越縫隙不滅弧和堆焊時工件相互不粘連為條件。
9．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于連續自動堆焊方法是，(1)它可以是工件行走堆焊工位不動方案，即將工件放置于輸送機上以輸送機的運動連續向堆焊工位輸送工件實現連續堆焊，(2)工件不動堆焊工位不斷運動方案，將工件放置于專用胎具上將胎具放置在焊床上，焊機機頭安置于焊車上使焊車沿焊床行走，通過不斷的上下工件實現連續自動堆焊。
10．根據權利要求9所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法中的連續自動堆焊方法，其特征在于在工件不動堆焊部位不斷運動方案中，工件擺放在專用胎具上，每個胎具上可以擺放一定數量的工件，將兩個或數個胎具擺放在焊床上，焊床可以線型布局也可以環型布局，線型布局時焊車在焊床旁往復行走進行堆焊，當焊車焊完一個胎具上的工件移動至下一個胎具上堆焊時，將這一個胎具取走，將胎具上的工件取下，安裝上新的待焊工件放在原來位置，當焊車將另外一組胎具上的工件焊完又移動到這個胎具上堆焊時，將另外一個胎具取走安放新的工件如此往復實現連續堆焊。當焊床呈環型布局時，焊車圍繞焊床連續堆焊，在堆焊過程中不斷地將焊完的工件取走擺放上新的待焊工件。
11．根據權利要求1所述的鐵路車鉤、鉤舌的帶極埋弧自動堆焊方法，其特征在于連續自動堆焊時增大焊道寬度和堆焊層厚度的方法，在用焊床堆焊方案中當焊床線型布局時在焊車的往復運動中每一次變換方向，焊車與焊床之間都增加或減少一次給定的距離；當焊床呈環型布局時，焊車每走完一圈，焊車和焊床之間都增加或減少一次給定的距離。
全文摘要
本發明公開了一種采用帶極埋弧堆焊技術的鐵路車鉤、鉤舌修理方法,采用該方法修理鐵路車鉤、鉤舌具有自動化程度高、勞動強度低、焊接質量高、焊接效率高、焊接煙塵小、無電焊明弧、焊接成本低且多個工件連續自動堆焊的優點。
文檔編號B23K9/04GK1278496SQ0011380
公開日2001年1月3日 申請日期2000年6月5日 優先權日2000年6月5日
發明者張維克 申請人:張維克