專利名稱：鋼軌表面改性防銹焊接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型鐵路鋼軌表面生銹導致軌道電路分路不良的改性處理技術領域，尤其是涉及一種鋼軌表面改性防銹焊接裝置。
背景技術：
鋼軌表面易生成的i^203、Fe0、Fe304 -H2O等鐵銹，上述鐵銹往往使鐵路軌道的分路殘壓升高而影響鐵路行車安全。實際使用過程中，鋼軌表面氧化銹蝕導致的鐵路軌道電路分路不良，既影響行車安全，也是鐵路信號安全控制的薄弱環節，歷來被納入鐵路列車安全專項整治計劃。現有技術領域中，主要采用以下三種方法進行鋼軌表面除銹，第一種是依賴提高軌道電路的調整電壓(即高壓脈沖)的方法調整軌道電路工作狀態，第二種是采用CO2氣體保護焊機在鋼軌上進行(X)2堆焊的方法，第三種是采用熱噴涂設備在鋼軌表面噴涂鋁的方法進行除銹。實際使用時，第一種方法由于受制于軌道電路系統，調整電壓不可能無限制地提高，因而是一種無為而為之的技術方案；第二種由于傳統(X)2堆焊熱輸入太高，熱應力過大，熱量不集中，短路過渡過程難以控制，既對鋼軌表面去強化，使堆焊層與鋼軌剝離，又導致變形抗力較低的尖軌產生變形，呈現治標不治本的技術特征；第三種方法存在設備不適于鐵路現場施工、所形成的鋁涂層碾壓壽命太短等實際問題。綜上，現如今并未出現一種能簡單、方便且有效地進行鋼軌表面除銹的設備及對應的處理方法。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其結構簡單、安裝布設方便、使用操作簡便且改性處理效果好，能有效解決由鋼軌表面氧化銹蝕導致的鐵路軌道電路分路不良問題。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于包括在被處理鋼軌上運行的軌道車、對被處理鋼軌的鋼軌表面進行除銹處理的電動除銹機具、在經除銹處理后的鋼軌表面上熔敷一層不銹鋼防銹帶的冷金屬過渡焊接機、對所述不銹鋼防銹帶表面進行修磨處理的電動修磨機和對經修磨后的所述不銹鋼防銹帶表面進行振動時效處理的振動時效裝置以及為電動除銹機具、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置進行供電的供電系統，所述供電系統分別與電動除銹機具、 冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置相接；所述冷金屬過渡焊接機安裝在軌道車內且所述冷金屬過渡焊接機的焊槍自軌道車的底部伸出，所述冷金屬過渡焊接機隨軌道車同步進行移動；所述焊槍、電動除銹機具的除銹機構、電動修磨機的磨頭和振動時效裝置的振動機構均布設在被處理鋼軌的正上方，且所述電動除銹機具、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置組成對被處理鋼軌的鋼軌表面進行熔敷改性處理的軌面熔敷改性處理裝置。上述鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征是所述電動除銹機具、電動修磨機和振動時效裝置安裝在軌道車內或布設在軌道車外側，且安裝在軌道車內的電動除銹機具的除銹機構、安裝在軌道車內的電動修磨機的磨頭和安裝在軌道車內的振動時效裝置的振動機構均自軌道車的底部伸出；所述電動除銹機具、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置由前至后依次進行布設，且電動除銹機具、電動修磨機和振動時效裝置均由軌道車帶動同步進行移動。上述鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征是所述除銹機構為鋼刷或砂輪，所述磨頭為陶瓷磨頭、橡膠磨頭、金剛石磨頭或砂布磨頭。上述鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征是所述軌道車為輕型軌道平車。上述鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征是所述電動除銹機具、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置均安裝在軌道車內。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、鋼軌表面改性防銹焊接裝置結構簡單、安裝布設方便且使用操作簡便，實際安裝時，只需將電動除銹機具、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機和振動時效裝置由前至后依次安裝在軌道車內，同時將電動除銹機具的除銹機構、冷金屬過渡焊接機的焊槍、電動修磨機的磨頭和振動時效裝置的振動機構自軌道車伸出即可。2、功效高，本實用新型所采用的軌面熔敷改性處理裝置為一種駕馭在鋼軌上的機載裝置，其通過軌道車實現在被處理鋼軌上進行縱向運行。交流發電機組與供電電源相接對各裝備進行供電，且電源打開后，軌面熔敷改性處理裝置即可在被處理鋼軌上以1. 5m/ min 2m/min左右的速度自動行走，并相應對被處理鋼軌表面同步進行改性處理。焊接過程快速，能瞬間完成。3、改性處理方法設計合理、步驟簡單且實現方便，首先去除鋼軌表面的鐵銹，然后啟動CMT焊接電源短路弓丨燃富氬電弧，不銹鋼金屬電極以70次/秒 90次/秒的頻率自動回抽，隨之源源不斷地在鋼軌表面形成寬度為5士 Imm且厚度為Imm左右的不銹鋼防銹帶； 此后對防銹帶進行修磨，最后進行振動時效，便可完成鋼軌表面改性防銹的半自動化作業。 綜上，本實用新型以2m/min左右的速度在鐵路鋼軌上駕馭實施，首先去除鋼軌表面上的鐵銹，然后啟動CMT焊接電源短路引弧且將18-8焊絲電極以70次/秒 90次/秒的頻率回抽，在鋼軌表面形成熔敷深度為0. 2mm 0. 5mm且寬度為5mm士 Imm的18-8鋼防銹帶，然后對18-8鋼熔敷鋼軌進行修磨和振動時效處理。4、熔敷改性處理效果好，本實用新型遵從鐵路列車安全專項整治計劃，通過在鐵路軌道表面形成防銹帶，從根本上克服了軌道分路殘壓過高的分路不良問題；其通過 CMT(冷金屬過渡焊)焊接電源將凝固收縮率小于0. 353的18-8鋼熔敷金屬電極在富氬混合氣體中產生的電弧作為熔敷熱源，通過在鋼軌表面建立70次/秒 90次/秒的18-8鋼短路/脈沖熔滴過渡形式，從而實現防銹帶的半自動熔敷，修磨和振動時效運作能有效消除熔敷防銹帶的殘余應力，控制尖軌變形。5、所形成的不銹鋼防銹帶性能優良，防銹效果好，能有效解決由鋼軌表面氧化銹蝕導致的鐵路軌道電路分路不良問題。焊接所形成不銹鋼防銹帶的表面硬度為HRC 30左右，與鋼軌結合強度40Mpa左右，壽命為不小于17萬軸碾壓，將軌道分路殘壓維持在規定范圍以內，因而從材料本質上克服了軌道電路的分路不良。6、控制簡便，通過冷金屬過渡焊接機自帶的控制電器可對焊接參數進行簡便設定，并能實現焊接材料與電器控制之間的精準匹配，所產生的短路/脈沖熔滴過渡形式效率高，對鋼軌表面的熱激活強烈但熱輸入低，且去強化作用小，兼有隨機振動時效消除殘余應力，使鋼軌表面防銹帶的冶金質量保障機制趨于完備。同時，焊前不必預熱，焊后不需保溫，工作效率達2m/min左右，適于鐵路現場的半自動化作業。7、功效高，能以2m/min左右的速度在鋼軌表面形成性能優良的不銹鋼改性防銹
市ο8、改性效果好且實用價值高，選用的凝固收縮率小于0. 353的18_8鋼焊絲作為電極和熔敷帶材料，同時CMT(冷金屬過渡焊)焊接方法作為18-8鋼的熔敷方法，既可靠防銹，又能減小與鋼軌材料的熱收縮失配程度。同時，以在富氬混合氣體中產生的富氬電弧作為熔敷熱源，通過CMT焊接電源在軌面上建立18-8鋼的短路/脈沖熔滴過渡形式，從而能夠以低的熱輸入激活鋼軌表面，穩定地形成18-8鋼熔敷帶。9、適用范圍廣，本實用新型亦可用于對材料表面改質(即局部成分改變)和改性 (包括局部耐磨、耐蝕、防腐、導電、節流等)的表面工程領域中。綜上所述，本實用新型設計合理、操作簡便、功效高且防銹改性效果好，其遵從鐵路行車安全專項整治計劃，采用不銹鋼對鐵路軌道表面進行改性并形成防銹帶，從材料本質上克服了軌道分路殘壓過高引起的分路不良，并且對鋼軌表面的熱輸入低，熱應力失配和去強化作用小，并采用隨機振動時效消除殘余應力，使軌面改性防銹帶的冶金保障體系更加完備，能有效解決由鋼軌表面氧化銹蝕導致的鐵路軌道電路分路不良問題。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的使用狀態參考圖。圖2為采用本實用新型進行軌面熔敷改性時的方法流程框圖。附圖標記說明1-被處理鋼軌；2-焊槍；3-氣瓶；4-電動修磨機；5-發電機組；6-振動時效裝置；7-供電電源；8-CMT焊接電源；9_電動除銹機具；10-軌道車。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括在被處理鋼軌1上運行的軌道車10、對被處理鋼軌1 的鋼軌表面進行除銹處理的電動除銹機具9、在經除銹處理后的鋼軌表面上熔敷一層不銹鋼防銹帶的冷金屬過渡焊接機、對所述不銹鋼防銹帶表面進行修磨處理的電動修磨機4和對經修磨后的所述不銹鋼防銹帶表面進行振動時效處理的振動時效裝置6以及為電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機4和振動時效裝置6進行供電的供電系統，所述供電系統分別與電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機4和振動時效裝置6相接。 所述冷金屬過渡焊接機安裝在軌道車10內且所述冷金屬過渡焊接機的焊槍2自軌道車10 的底部伸出，所述冷金屬過渡焊接機隨軌道車10同步進行移動。所述焊槍2、電動除銹機具9的除銹機構、電動修磨機4的磨頭和振動時效裝置6的振動機構均布設在被處理鋼軌1的正上方，且所述電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機4和振動時效裝置6組成對被處理鋼軌1的鋼軌表面進行熔敷改性處理的軌面熔敷改性處理裝置。實際安裝布設時，所述冷金屬過渡焊接機安裝在軌道車10內；所述電動除銹機具 9、電動修磨機4和振動時效裝置6既可以安裝在軌道車10內并由軌道車10帶動沿被處理鋼軌1移動，也可以布設在軌道車10外側；且當電動除銹機具9、電動修磨機4和振動時效裝置6布設在軌道車10外側時，既可以通過連接機構安裝在軌道車10的外側壁上并由軌道車10帶動沿被處理鋼軌1移動，也可以不安裝在軌道車10上，而通過單獨設置的行走驅動機構帶動沿被處理鋼軌1移動。因而，可以根據實際具體需要對電動除銹機具9、電動修磨機4和振動時效裝置6的安裝位置進行調整。為方便布設方便，所述電動除銹機具9、電動修磨機4和振動時效裝置6安裝在軌道車10內或布設在軌道車10外側，且安裝在軌道車10內的電動除銹機具9的除銹機構、安裝在軌道車10內的電動修磨機4的磨頭和安裝在軌道車10內的振動時效裝置6的振動機構均自軌道車10的底部伸出。所述電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機4和振動時效裝置6由前至后依次進行布設，且電動除銹機具9、電動修磨機4和振動時效裝置6 均由軌道車10帶動同步進行移動。本實施例中，所述電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、 電動修磨機4和振動時效裝置6均安裝在軌道車10內。本實施例中，所述供電系統包括供電電源7和與供電電源7相接的發電機組5，所述供電電源7分別與電動除銹機具9、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機4和振動時效裝置6 相接。實際進行布設安裝時，所述焊槍2通過供氣管道與冷金屬過渡焊接機的氣瓶3相接，且焊槍2通過電源線與冷金屬過渡焊接機的CMT焊接電源8相接，所述CMT焊接電源8 與供電電源7相接，所述為脈沖電源且其與所述電極相接。所述除銹機構為鋼刷或砂輪，所述磨頭為陶瓷磨頭、橡膠磨頭、金剛石磨頭或砂布磨頭。實際施工過程中。可以根據實際具體需要選擇對應類型的除銹機構和磨頭，也就是說，可以采用常規使用且能對金屬表面進行除銹和修磨處理的多種類型電動除銹機具9和電動修磨機4，所述電動除銹機具9的除銹機構通過傳動機構與其驅動機構相接，同樣所述電動修磨機4的磨頭通過傳動機構與其驅動機構相接，且所述電動除銹機具9和電動修磨機4的驅動機構均由所述供電系統進行供電。本實施例中，所采用的振動時效裝置6為常規使用的對金屬表面進行振動時效處理的振動時效設備。實際使用過程中，可以根據實際具體需要選擇對應類型的振動時效設備。所述振動時效裝置6的振動機構為振動電機，通過振動電機實現振動時效處理。所述軌道車10為輕型軌道平車。如圖2所示，本實用新型的工作過程如下步驟一、設備啟動打開所述供電系統。步驟二、軌面熔敷改性處理其熔敷改性處理過程如下201、除銹處理采用電動除銹機具9去除鋼軌表面的鐵銹。本實施例中，首先去除被處理鋼軌1鋼軌表面的F%03、FeO, Fe3O4 · H2O等鐵銹。202、冷金屬過渡焊接啟動軌道車10并控制軌道車10以1. 5m/min 2m/min的行走速度在被處理鋼軌1上勻速向前運行，且軌道車10勻速向前運行過程中，帶動安裝在軌道車10內的冷金屬過渡焊接機同步對被處理鋼軌1的鋼軌表面連續進行焊接處理。冷金屬過渡焊接過程中，在由氬氣與(X)2組成的混合氣體保護氣氛下，采用冷金屬過渡焊接機且按常規CMT焊接方法在經除銹處理后的鋼軌表面上熔敷一層厚度均勻的不銹鋼防銹帶，所述不銹鋼防銹帶的寬度為5mm 6mm且其厚度為Imm士0. Imm ；且焊接過程中，以18-8鋼焊絲作為電極，且所述電極的前送與回抽頻率(也就是說，向前送絲的頻率 70次/秒 90次/秒)為70次/秒 90次/秒；所述混合氣體中氬氣和(X)2的體積比為 3 1 4 1。本實施例中，所述18-8鋼為凝固收縮率小于0. 353的18_8鋼，且在鋼軌表面上熔敷一層厚度均勻的不銹鋼防銹帶時，熔敷深度為0. 2mm 0. 5mm。實際焊接過程中，可以根據具體需要，對電極的前送與回抽頻率、混合氣體中氬氣和ω2的體積比、熔敷深度(即焊槍2對鋼軌表面的熔化深度)以及所述不銹鋼防銹帶的寬度和厚度進行相應調整。實際焊接時，為提高焊接質量，步驟202中在鋼軌表面上熔敷一層厚度均勻的不銹鋼防銹帶時，可將熔敷深度在0. 2mm 0. 3mm范圍內進行相應調整。同時進行冷金屬過渡焊接時，以所述電極在混合氣體中產生的電弧作為焊接時的熔敷熱源，熔敷熱源所產生熔滴的溫度為1200°C 士 100°C，且焊后被處理鋼軌1焊接部位的溫度不超過200°C。所述熔滴為18-8鋼焊絲的經熔敷熱源熔融后的熔滴。實際焊接時，通過對冷金屬過渡焊接機的 CMT焊接電源8的電源參數(包括脈沖電源的脈沖頻率、電流、電壓等)進行調整，可以達到對熔敷熱源所產生熔滴的溫度進行相應調整的目的。實際進行冷金屬過渡焊接時，選擇凝固收縮率(具體指熔滴凝固收縮率)小于 0. 353的不銹鋼作為鋼軌表面改性材料和金屬電極，其既能防銹又能減小與被處理鋼軌1 之間的熱收縮失配程度，有利于保證結合強度。同時，選擇富氬的混合氣體作為電弧氣氛， 既有利于鋼軌表面的熱激活，又使熱量集中，減小對被處理鋼軌1的去強化。因而，上述兩種焊接材料在焊接工裝中產生的富氬電弧為鋼軌表面改性，形成防銹帶的熱源。也就是說， 將凝固收縮率小于0. 353的18-8鋼熔敷金屬電極在富氬混合氣體中產生的電弧，作為熔敷熱源；通過CMT冷金屬過渡焊接方法在冷金屬過渡焊接機的不銹鋼金屬電極(即18-8鋼電極)與被處理鋼軌1的鋼軌表面之間產生70次/秒 90次/秒的短路/脈沖過渡，所述軌面熔敷改性處理裝置沿被處理鋼軌1的縱向又具有1. 5m/min 2m/min的運行速度，從而實現了鋼軌表面防銹改性的半自動化操作，使得輸入鋼軌的熱能量降至最低。203、防銹帶修磨采用電動修磨機4，對步驟202中所述的不銹鋼防銹帶進行修磨處理。204、防銹帶振動時效處理采用振動時效裝置6且以1200次/分鐘士 100次/ 分鐘的振動頻率，對經修磨處理后的不銹鋼防銹帶進行振動時效處理，則完成被處理鋼軌1 的軌面熔敷改性處理過程。本實施例中，所述振動時效裝置6以1200次/分鐘士 100次/分鐘的振動頻率， 對經修磨處理后的不銹鋼防銹帶進行振動時效處理。不銹鋼防銹帶形成后，采用隨機振動時效(即振動時效裝置6)消除不銹鋼防銹帶的殘余應力，控制尖軌變形，同時通過隨機振動時效處理能有效保證軌面上18-8鋼熔敷帶 (即所述不銹鋼防銹帶)的冶金質量。本實施例中，控制軌道車10以1. 5m/min 2m/min的行走速度在被處理鋼軌1上
7勻速向前運行過程中，安裝在軌道車10內的軌面熔敷改性處理裝置同步對被處理鋼軌1的鋼軌表面連續進行熔敷改性處理。綜上，本實用新型能夠在鐵路現場有效實施，且能優質高效地在被處理鋼軌的鋼軌表面形成寬度為5mm士 Imm且厚度為Imm左右的18-8鋼防銹帶，從而有效地抵御氧化腐蝕，使軌道殘壓維持在正常值范圍內，熔敷速度2m/min左右(與軌道車10的運行速度一致)，熔敷深度可控制在0. 2mm 0. 5mm,不改變被處理鋼軌1的表面強化狀態，不銹鋼防銹帶的表面硬度為HRC30左右且其與鋼軌的結合強度達到40Mpa，不銹鋼防銹帶的壽命不低于17萬軸碾壓。隨機振動時效可消除不銹鋼防銹帶的殘余應力，有效控制尖軌變形。同時， 本實用新型在焊前不必預熱，焊后不需緩冷。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于包括在被處理鋼軌(1)上運行的軌道車(10)、對被處理鋼軌(1)的鋼軌表面進行除銹處理的電動除銹機具(9)、在經除銹處理后的鋼軌表面上熔敷一層不銹鋼防銹帶的冷金屬過渡焊接機、對所述不銹鋼防銹帶表面進行修磨處理的電動修磨機(4)和對經修磨后的所述不銹鋼防銹帶表面進行振動時效處理的振動時效裝置(6)以及為電動除銹機具(9)、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)進行供電的供電系統，所述供電系統分別與電動除銹機具(9)、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)相接；所述冷金屬過渡焊接機安裝在軌道車 (10)內且所述冷金屬過渡焊接機的焊槍O)自軌道車(10)的底部伸出，所述冷金屬過渡焊接機隨軌道車(10)同步進行移動；所述焊槍O)、電動除銹機具(9)的除銹機構、電動修磨機的磨頭和振動時效裝置(6)的振動機構均布設在被處理鋼軌(1)的正上方，且所述電動除銹機具(9)、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)組成對被處理鋼軌(1)的鋼軌表面進行熔敷改性處理的軌面熔敷改性處理裝置。
2.按照權利要求1所述的鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于所述電動除銹機具(9)、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)安裝在軌道車(10)內或布設在軌道車(10) 外側，且安裝在軌道車(10)內的電動除銹機具(9)的除銹機構、安裝在軌道車(10)內的電動修磨機的磨頭和安裝在軌道車(10)內的振動時效裝置(6)的振動機構均自軌道車(10)的底部伸出；所述電動除銹機具(9)、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)由前至后依次進行布設，且電動除銹機具(9)、電動修磨機(4)和振動時效裝置 (6)均由軌道車(10)帶動同步進行移動。
3.按照權利要求1或2所述的鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于所述除銹機構為鋼刷或砂輪，所述磨頭為陶瓷磨頭、橡膠磨頭、金剛石磨頭或砂布磨頭。
4.按照權利要求1或2所述的鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于所述軌道車 (10)為輕型軌道平車。
5.按照權利要求2所述的鋼軌表面改性防銹焊接裝置，其特征在于所述電動除銹機具(9)、冷金屬過渡焊接機、電動修磨機(4)和振動時效裝置(6)均安裝在軌道車(10)內。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼軌表面改性防銹焊接裝置，包括軌道車、對被處理鋼軌的鋼軌表面進行除銹處理的電動除銹機具、在經除銹處理后的鋼軌表面上熔敷一層不銹鋼防銹帶的冷金屬過渡焊接機、對不銹鋼防銹帶表面進行修磨處理的電動修磨機和對經修磨后的不銹鋼防銹帶表面進行振動時效處理的振動時效裝置，冷金屬過渡焊接機安裝在軌道車內且冷金屬過渡焊接機的焊槍自軌道車底部伸出，冷金屬過渡焊接機隨軌道車同步移動；焊槍、電動除銹機具的除銹機構、電動修磨機的磨頭和振動時效裝置的振動機構均布設在被處理鋼軌的正上方。本實用新型設計合理、操作簡便、功效高且防銹改性效果好，能解決由鋼軌表面氧化銹蝕導致的鐵路軌道電路分路不良問題。
文檔編號B23K9/16GK202006333SQ201120031198
公開日2011年10月12日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者任選其, 姜佳元, 曹林, 王寧, 王忠平, 鐘建成, 鐘翊銘 申請人:西安譽豐通號科技有限公司