專利名稱：恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種軌道交通無縫線路鋼軌氣壓焊焊接及焊后正火的質量控制
直O
背景技術：
鋼軌氣壓焊是我國無縫鐵路建設中一種用于現場鋼軌焊接的主要方法，采用燃氣 與氧氣混合氣燃燒的方式，對兩對接的鋼軌端面進行加熱，加熱以后進行頂鍛、推凸、正火 冷卻，完成鋼軌焊接。在鋼軌氣壓焊接的各個過程中，焊接溫度與頂鍛時的擠壓變形是決定 氣壓焊接接頭質量的關鍵因素。但在鋼軌焊接和正火過程中，由于鋼軌焊接接頭旁有加熱 裝置及擺動等裝置，空間狹小，充滿擺動的火焰，且接頭處溫度很高，實時的直接測量與控 制鋼軌接頭的溫度幾乎不可能；因此，現有的鋼軌氣壓焊裝置均是通過氣體流量和加熱時 間的控制來實現對鋼軌接頭的溫度的間接控制。這種主要用時間來間接控制溫度的設備， 其控制過程復雜，精度低，故障率高1)焊接、正火過程中溫度的控制靠加熱時間來控制，在不同的地方進行焊接，均需 進行相應的焊前工藝試驗來確定焊接、正火的加熱時間。通過實驗得到的控制方案，對加熱 環境或者氣體的變化，不能自動地進行調整，對溫度的控制能力較低，控制誤差大。2)在加熱和正火過程中，如果氣體流量發生變化，熱輸入率變化，同樣不能自動的 及時對變化做出調整。3)控制中涉及加熱時間，氣體流量、鋼軌的壓力及位移等眾多變量，控制過程復 雜，控制難度較大，人為因素影響較大。總之，現有焊接裝置通過時間來控制鋼軌焊接過程的加熱溫度，對環境、氣體流量 變化的適應調節能力差，控制精度低，鋼軌在焊接及正火的關鍵環節不能滿足要求的溫度，
焊接質量差，故障率高。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接加熱及焊后正 火裝置，該裝置能對鋼軌氣壓焊焊接和保壓正火的溫度進行自動閉環控制，控制輸入參數 少，操作簡單、方便；對溫度的控制準確，抗干擾性強，誤差小、精度高；工藝一致性、重現性 好，焊接質量更加穩定可靠，一次性焊接成功率高。本實用新型解決其技術問題，所采用的技術方案為一種恒位移質量控制的鋼軌 火焰焊接加熱及焊后正火裝置，包括頂鍛油缸、可編程控制器、加熱裝置、數控泵站，其結構 特點是所述的頂鍛油缸的有桿腔與數控泵站相連的油路上依次串接有液控單向閥、電磁 閥；在有桿腔與液控單向閥的油路上還連接有油壓傳感器；且電磁閥、油壓傳感器均與可 編程控制器電連接。本實用新型的工作過程是初始化[0011]通過熱/力模擬試驗，獲得鋼軌溫度與鋼軌縱向形變抗力間的關系曲線；再根據 鋼軌火焰加熱焊接和焊后正火的要求，將焊接溫度和焊后正火的結束溫度預置在可編程控 制器中。焊前位移鎖定可編程控制器控制電磁閥導通，并控制數控泵站以設定的油壓向有桿腔進油；同 時由油壓傳感器檢測頂鍛油缸內的保壓壓力，送可編程控制器；當有桿腔油壓達到設定的 保壓壓力時，可編程控制器控制電磁閥關閉，液控單向閥隨即將頂鍛油缸鎖住；頂鍛油缸向 鋼軌施加初始保壓壓力，并使鋼軌的縱向位移保持恒定不變；焊接中的加熱控制可編程控制器控制加熱裝置對鋼軌進行火焰加熱，可編程控制器將油壓傳感器實 時檢測到的頂鍛油缸的保壓壓力減去初始保壓壓力得到鋼軌的縱向形變抗力，再根據鋼軌 焊接溫度與鋼軌縱向形變抗力間的關系曲線，計算獲得鋼軌的溫度；同時，可編程控制器將獲得的鋼軌溫度與預置的加熱焊接的溫度比較，當鋼軌溫 度達到預置的焊接溫度時，可編程控制器控制加熱裝置停止加熱、并控制電磁閥導通，液控 單向閥解除對頂鍛油缸的鎖定，頂鍛油缸進油，進行頂鍛；頂鍛完成后，可編程控制器再控 制電磁閥關閉，液控單向閥又將頂鍛油缸鎖住，然后進行保壓推凸、空冷降溫；焊后正火空冷降溫后，進行焊后正火。焊后正火的具體操作是可編程控制器控制加熱裝置 點火對鋼軌進行加熱，由油壓傳感器檢測頂鍛油缸內的保壓壓力經A/D轉換器送可編程控 制器；可編程控制器得到的保壓壓力即為鋼軌受熱后的縱向形變抗力，再根據鋼軌正火溫 度與鋼軌縱向形變抗力間的關系曲線，計算獲得鋼軌溫度，當可編程控制器獲得的鋼軌溫 度與預置的正火加熱的結束溫度相等時，可編程控制器控制加熱裝置熄火，停止加熱，即完 成焊后正火過程。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是一、除頂鍛的短時過程外，在焊接加熱、空冷降溫及焊后正火等過程中，本實用新 型的裝置均通過可編程控制器關閉有桿腔油路上的電磁閥，而由液控單向閥將頂鍛油缸鎖 定，使鋼軌在這些過程中的縱向位移恒定、不發生變化，保證在焊接加熱過程中鋼軌的縱向 形變抗力僅與溫度有關，而鋼軌的縱向形變抗力與溫度的關系可通過試驗預先得出。因此， 在焊接過程中，只要檢測出頂鍛油缸的油壓壓力，即可計算獲得鋼軌因受熱產生的縱向形 變壓力，并進而獲得鋼軌的溫度，方便地實現了對鋼軌溫度的檢測。由于此種方式獲得的鋼 軌溫度是僅與鋼軌自身的物理性質及材料參數有關，而不受氣溫、風力等外界環境因素以 及氣體流量變化等的影響。因此，其對溫度的檢測與控制準確，抗干擾性強，誤差小、精度 高；其焊接及焊后正火的工藝一致性、重現性好，焊接及正火質量更加穩定可靠，一次性焊 接成功率高。二、本實用新型的裝置在焊接控制過程中，僅需檢測頂鍛油缸的油壓壓力(保壓 壓力)，輸入參數少，不用對氣體流量進行大幅調整，只需控制火焰的開關即可，提高效率， 降低了成本；加之油壓壓力的檢測十分方便，因此，其檢測與控制的過程簡單，操作方便，系 統的穩定性和可靠性得以提高。同時，對操作人員的技能要求低，培訓時間短，勞動強度小， 也能夠更好地保證焊接及正火質量，降低焊接成本。[0022]上述的可編程控制器還與工控機相連。從而，可編程控制器獲得的鋼軌溫度能夠使送工控機進行時實顯示并存儲。這樣， 方便操作人員對焊接過程中的溫度進行實時監測，若發現異常，可及時進行處理，進一步保 證焊接質量，避免“斷軌”事故的發生。并且工控機還能將存儲的鋼軌溫度進行統計計算， 給出報表，自動進行焊接質量評判。方便現場焊接施工質量監測，能夠在線進行質量診斷， 及時對異常接頭進行處理分析；施工工況、工藝過程的溫度控制實況都可追溯，若發生“斷 軌”事故，可提供重要的施工數據進行分析、評判，可靠保證現場的鋼軌焊接優質、高效。
以下結合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1是本實用新型實施例的油路原理及電氣原理示意圖(圖中的“雙向雙箭頭”表 示器件間的電氣連接關系，而“單線”表示器件間的油路連接關系)。
具體實施方式
圖1示出本實用新型的一種具體方式是一種恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接 加熱及焊后正火裝置，包括頂鍛油缸9、可編程控制器5、加熱裝置、數控泵站10。其中，頂鍛 油缸9的有桿腔與數控泵站10相連的油路上依次串接有液控單向閥2、電磁閥1 ；在有桿腔 與液控單向閥2的油路上還連接有油壓傳感器4 ；且電磁閥1、油壓傳感器4均與可編程控 制器5電連接。本例的可編程控制器5還與工控機6相連。
權利要求一種恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火裝置，包括頂鍛油缸(9)、可編程控制器(5)、加熱裝置、數控泵站(10)，其特征在于所述的頂鍛油缸(9)的有桿腔與數控泵站(10)相連的油路上依次串接有液控單向閥(2)、電磁閥(1)；在有桿腔與液控單向閥(2)的油路上還連接有油壓傳感器(4)；且電磁閥(1)、油壓傳感器(4)均與可編程控制器(5)電連接。
2.根據權利要求1所述的一種恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火裝置， 其特征在于所述的可編程控制器(5)還與工控機(6)相連。
專利摘要一種恒位移質量控制的鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火裝置，其頂鍛油缸(9)的有桿腔與數控泵站(10)相連的油路上依次串接有液控單向閥(2)、電磁閥(1)；在有桿腔與液控單向閥(2)的油路上還連接有油壓傳感器(4)；且電磁閥(1)、油壓傳感器(4)均與可編程控制器(5)電連接。該裝置能對鋼軌氣壓焊焊接和保壓正火的溫度進行自動閉環控制，控制輸入參數少，操作簡單、方便；對溫度的控制準確，抗干擾性強，誤差小、精度高；工藝一致性、重現性好，焊接質量更加穩定可靠，一次性焊接成功率高。
文檔編號B23K101/26GK201644979SQ20102013916
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者劉擁軍, 周世恒, 張民安, 戴虹, 羅玉林, 郭峰 申請人:西南交通大學