一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法
【專利摘要】一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，包括以下步驟：將兩根鋼軌通過感應(yīng)焊接裝置的中心軸下部裝連的定位件實(shí)現(xiàn)定位；兩組夾鉗體的鉗口分別將兩根鋼軌夾緊并對(duì)中；開合式的感應(yīng)加熱線圈借助輔助油缸移動(dòng)至兩根鋼軌的對(duì)接處并包攏鋼軌，兩個(gè)子線圈與電極結(jié)構(gòu)接觸；PLC控制系統(tǒng)控制感應(yīng)加熱線圈對(duì)鋼軌的對(duì)接處進(jìn)行加熱；到預(yù)定的焊接溫度1200℃～1430℃時(shí)，頂鍛油缸施加設(shè)定的頂鍛力，將兩根鋼軌的端面緊密焊接在一起；推凸裝置對(duì)鋼軌對(duì)接處的焊瘤進(jìn)行切削；重新使感應(yīng)加熱線圈對(duì)鋼軌的焊縫進(jìn)行加熱；至預(yù)定的正火溫度830℃～950℃后，啟動(dòng)噴風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)鋼軌的焊縫進(jìn)行冷卻；定位油缸使兩個(gè)子線圈分開，兩組夾鉗體的鉗口張開，松開鋼軌。本發(fā)明自動(dòng)化操作、效率高。
【專利說明】一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼軌的焊接及熱處理，特別是有關(guān)鋼軌的感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]感應(yīng)焊是利用交變磁場(chǎng)-電場(chǎng)感應(yīng)中工件上的渦流效應(yīng)加熱工件，使工件熔化，從而實(shí)現(xiàn)焊接的一種方法，屬于壓力焊一種。感應(yīng)加熱根據(jù)所用電流的頻率不同可分為:高頻感應(yīng)加熱(100 kHz?IOOOkHz )，中頻感應(yīng)加熱(IkHz?IOkHz )和工頻感應(yīng)加熱(50Hz )。中頻(flOKHZ)加熱深度為2-10mm，一般用于直徑大的軸類和大中鍛造工件加熱。
[0003]以鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊為例，感應(yīng)對(duì)接焊結(jié)束以后，接頭組織尤其是奧氏體晶粒粗化，韌塑性大幅度下降。試驗(yàn)表明，焊縫及附近區(qū)域奧氏體晶粒度達(dá)到2-3級(jí)，沖擊功一般只有母材的30%-40%，塑性為母材的50%-60%。生產(chǎn)過程中常采用焊后熱處理實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒，消除焊縫應(yīng)力作用，提高焊縫塑性及晶粒度。
[0004]特別是目前軌道現(xiàn)場(chǎng)的鋼軌焊接和焊后熱處理均為各自采用不同的裝置或設(shè)備分別進(jìn)行，一是自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大，導(dǎo)致鋼軌施工的組織效率低，施工周期長(zhǎng)；二是焊接和熱處理容易受各種人為因素影響，導(dǎo)致焊接和熱處理后的鋼軌焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定；三是成本較高，且增加了對(duì)施工場(chǎng)地的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)化、效率高的鋼軌的感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，包括以下步驟:
a、將兩根鋼軌通過感應(yīng)焊接裝置的中心軸下部裝連的定位件實(shí)現(xiàn)定位；由PLC控制系統(tǒng)控制感應(yīng)焊接裝置、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行后續(xù)的動(dòng)作；
b、感應(yīng)焊接裝置上的兩個(gè)夾緊油缸驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體分別繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩組夾鉗體下部的鉗口分別將兩根鋼軌夾緊并對(duì)中；
C、感應(yīng)焊接裝置上的頂鍛油缸施加初始頂鍛力使兩根鋼軌對(duì)接處的端面貼緊，感應(yīng)焊接裝置上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈借助輔助油缸移動(dòng)至兩根鋼軌的對(duì)接處，定位油缸將感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈推向鋼軌，并將兩根鋼軌的對(duì)接處包攏，兩個(gè)子線圈的上部分別與左、右安裝板之一上裝連的電極結(jié)構(gòu)的第一、第二電極接觸，且兩個(gè)子線圈的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路；
d、PLC控制系統(tǒng)啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈通電，感應(yīng)加熱線圈得電后對(duì)兩根鋼軌的對(duì)接處進(jìn)行加熱；PLC控制系統(tǒng)控制冷卻系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行冷卻；
e、等到感應(yīng)加熱線圈將兩根鋼軌的對(duì)接處溫度加熱到預(yù)定的焊接溫度1200°C?1430°C時(shí)，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，定位油缸讓感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈分開，PLC控制系統(tǒng)控制頂鍛油缸在兩根鋼軌的對(duì)接處施加設(shè)定的頂鍛力，從而將兩根鋼軌的端面緊密焊接在一起； f、輔助油缸將感應(yīng)加熱線圈退回初始位，即第二組夾鉗體的一側(cè)，推凸裝置推動(dòng)推瘤刀對(duì)兩根鋼軌對(duì)接處形成的焊瘤進(jìn)行切削；當(dāng)完成對(duì)焊瘤的推凸后，推凸裝置退回初始位，即退回第一組夾鉗體的一側(cè)；
g、感應(yīng)焊接裝置上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈借助輔助油缸再次移動(dòng)至兩根鋼軌的焊縫處，定位油缸將感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈再次推向鋼軌，并將兩根鋼軌的對(duì)接處形成的焊縫包攏；待焊縫冷卻至500°C以下時(shí)，PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈通電，使感應(yīng)加熱線圈對(duì)兩根鋼軌的焊縫進(jìn)行加熱；
h、至預(yù)定的正火溫度830°C?950°C后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，啟動(dòng)噴風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)兩根鋼軌的焊縫進(jìn)行冷卻，待焊縫冷卻至設(shè)定溫度500°C以下后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉噴風(fēng)系統(tǒng)，停止噴風(fēng)；
1、定位油缸使感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈分開，輔助油缸將感應(yīng)加熱線圈退回初始位，即退回第二組夾鉗體的一側(cè)，夾緊油缸驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體使鉗口張開，松開鋼軌，從而完成對(duì)鋼軌的感應(yīng)對(duì)接焊及正火。
[0007]所采用的感應(yīng)焊接裝置包括第一組夾鉗體、第二組夾鉗體、中心軸、夾緊油缸、頂鍛油缸、推凸裝置和鉗口，其中第一組夾鉗體和第二組夾鉗體均鉸接在共同的中心軸上構(gòu)成兩對(duì)鉗形夾緊裝置，每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間均裝有夾緊油缸以驅(qū)動(dòng)第一組夾鉗體、第二組夾鉗體分別繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組夾鉗體和第二組夾鉗體均通過與頂鍛油缸連接而實(shí)現(xiàn)沿中心軸軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述推凸裝置裝在第一組夾鉗體下部，所述第一組夾鉗體和第二組夾鉗體下部均設(shè)有鉗口，所述第一組夾鉗體和第二組夾鉗體之間還設(shè)有左、右安裝板，所述左、右安裝板分別通過第一通孔鉸接在中心軸上，且左、右安裝板分別通過第二通孔滑動(dòng)配合地套置在相應(yīng)的頂鍛油缸活塞桿上；所述左、右安裝板上均裝有相應(yīng)的定位油缸；所述感應(yīng)焊接裝置還包括開合式的感應(yīng)加熱線圈，所述開合式的感應(yīng)加熱線圈包括兩個(gè)子線圈，兩個(gè)子線圈分別與相應(yīng)的定位油缸裝連，兩個(gè)子線圈在合攏后具有與待焊鋼軌截面相適應(yīng)的空腔；所述左、右安裝板之一上固定的電極結(jié)構(gòu)的第一、第二電極分別與兩個(gè)子線圈的上部接觸，且兩個(gè)子線圈的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路；所述第二組夾鉗體的每個(gè)夾鉗體上均裝有一個(gè)輔助油缸，兩個(gè)輔助油缸的活塞桿分別與相應(yīng)的左、右安裝板裝連；所述噴風(fēng)系統(tǒng)具有噴風(fēng)管，噴風(fēng)管分別與左、右安裝板裝連，且噴風(fēng)管分別布置于感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈旁；所述中心軸的下部裝連有定位件；所述中心軸上設(shè)有位移傳感器，所述左安裝板或右安裝板上設(shè)有溫度傳感器；還包括有主油路分配塊，主油路分配塊上裝有壓力傳感器，位移傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
[0008]優(yōu)選，所述兩個(gè)子線圈的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第一噴嘴和一個(gè)第三噴嘴。
[0009]也可以是所述兩個(gè)子線圈均由兩匝空心銅線圈構(gòu)成，兩匝空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第二噴嘴。
[0010]也可以是所述兩個(gè)子線圈均由兩匝空心銅線圈構(gòu)成，兩匝空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第二噴嘴，所述兩個(gè)子線圈的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第一噴嘴和一個(gè)第三噴嘴。
[0011]所述中心軸上的還套裝有兩個(gè)吊裝軸套，所述兩個(gè)吊裝軸套分別位于每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間，所述中心軸的兩端還分別裝有一個(gè)卡箍；所述吊裝軸套和卡箍上均裝連有定位件。[0012]所述電極結(jié)構(gòu)的第一電極和第二電極分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，導(dǎo)電銅排通過耐高溫絕緣板交叉固定在第一電極與第二電極之間；感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈中的一個(gè)子線圈的上端部有第一、第五線圈觸點(diǎn)，下端部有第二、第六線圈觸點(diǎn)，另一個(gè)子線圈的上端部有第四、第八線圈觸點(diǎn)，下端部有第三、第七線圈觸點(diǎn)。
[0013]所述電極結(jié)構(gòu)的第一電極和第二電極分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，第一電極與第二電極之間裝有耐高溫絕緣板；感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈中的一個(gè)子線圈的上、下端部分別有第一、第二線圈觸點(diǎn)，另一個(gè)子線圈的上、下端部分別有第四、第三線圈觸點(diǎn)。
[0014]在c步驟中:感應(yīng)加熱線圈的兩個(gè)子線圈通過相應(yīng)的定位油缸分別裝連在鉸接在一起的左、右安裝板上，輔助油缸帶動(dòng)左、右安裝板沿中心軸軸線方向移動(dòng)，兩組夾鉗體繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠帶動(dòng)左、右安裝板繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]在e、g、h步驟中:采用感應(yīng)焊接裝置上安裝的溫度傳感器對(duì)兩根鋼軌對(duì)接處的溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)送到PLC控制系統(tǒng)。
[0016]所述預(yù)定的焊接溫度為1260°C?1300°C ;預(yù)定的正火溫度890°C?910°C
在g步驟中:待焊縫冷卻至450°C以下時(shí)，PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈通電。
[0017]采用上述方法后，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)了鋼軌焊接過程的夾緊、頂鍛、感應(yīng)焊、推凸及正火處理等多項(xiàng)工作任務(wù)，自動(dòng)化程度高，明顯減少了人為因素影響，提高了焊接質(zhì)量，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度；同時(shí)本發(fā)明采用了帶有感應(yīng)正火功能的感應(yīng)焊接裝置，設(shè)備集成度高，降低了對(duì)設(shè)備和場(chǎng)地的要求，節(jié)約了設(shè)備購置費(fèi)用。此外，鋼軌現(xiàn)場(chǎng)施工的組織效率也得到明顯的提高，縮短了施工周期。本發(fā)明尤其適用于軌道現(xiàn)場(chǎng)的鋼軌焊接及熱處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是本發(fā)明所采用的感應(yīng)焊接裝置的側(cè)視示意圖；
圖3是本發(fā)明所采用的感應(yīng)焊接裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖，即圖2的左視圖；
圖4是圖2的沿A-A線的剖視圖(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后)；
圖5是本發(fā)明所采用的感應(yīng)焊接裝置的左、右安裝板、感應(yīng)加熱線圈、定位油缸的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖5的俯視圖；
圖7、8是本發(fā)明所采用的感應(yīng)焊接裝置的感應(yīng)加熱線圈的開合移動(dòng)結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖9是兩個(gè)子線圈在包攏待焊鋼軌時(shí)的俯視圖；
圖10是雙匝回路時(shí)兩個(gè)子線圈在分開時(shí)鋼軌頭部方向的俯視圖；
圖11是雙阻回路時(shí)兩個(gè)子線圈在分開時(shí)鋼軌底部方向的仰視圖；
圖12是單匝回路時(shí)兩個(gè)子線圈在分開時(shí)鋼軌頭部方向的俯視圖；
圖13是單匝回路時(shí)兩個(gè)子線圈在分開時(shí)鋼軌底部方向的仰視圖。
【具體實(shí)施方式】[0020]如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13所示，本發(fā)明的一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱
處理方法，包括以下步驟:
a、將兩根鋼軌20通過感應(yīng)焊接裝置I的中心軸12下部裝連的定位件21實(shí)現(xiàn)定位；由PLC控制系統(tǒng)控制感應(yīng)焊接裝置1、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行后續(xù)的動(dòng)作；
b、感應(yīng)焊接裝置I上的兩個(gè)夾緊油缸3驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體10、6分別繞中心軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩組夾鉗體10、6下部的鉗口 11分別將兩根鋼軌20夾緊并對(duì)中；
C、感應(yīng)焊接裝置I上的頂鍛油缸7施加初始頂鍛力使兩根鋼軌20對(duì)接處的端面貼緊，感應(yīng)焊接裝置I上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈8借助輔助油缸9移動(dòng)至兩根鋼軌20的對(duì)接處，定位油缸15將感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b推向鋼軌20，并將兩根鋼軌20的對(duì)接處包攏，兩個(gè)子線圈8-a、8-b的上部分別與左、右安裝板13、14之一上裝連的電極結(jié)構(gòu)19的第一、第二電極19-1、19-2接觸，且兩個(gè)子線圈8-a、8-b的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路；
d、PLC控制系統(tǒng)啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈8通電，感應(yīng)加熱線圈8得電后對(duì)兩根鋼軌20的對(duì)接處進(jìn)行加熱；PLC控制系統(tǒng)控制冷卻系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)加熱線圈8進(jìn)行冷卻；
e、等到感應(yīng)加熱線圈8將兩根鋼軌20的對(duì)接處溫度加熱到預(yù)定的焊接溫度1200°C?1430°C時(shí)，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，定位油缸15讓感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b分開，PLC控制系統(tǒng)控制頂鍛油缸7在兩根鋼軌20的對(duì)接處施加設(shè)定的頂鍛力，從而將兩根鋼軌20的端面緊密焊接在一起；
f、輔助油缸9將感應(yīng)加熱線圈8退回初始位，即退回第二組夾鉗體6的一側(cè)，推凸裝置2推動(dòng)推瘤刀對(duì)兩根鋼軌20對(duì)接處形成的焊瘤進(jìn)行切削；當(dāng)完成對(duì)焊瘤的推凸后，推凸裝置2退回初始位，即退回第一組夾鉗體10的一側(cè)；
g、感應(yīng)焊接裝置(I)上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈(8)借助輔助油缸(9)再次移動(dòng)至兩根鋼軌(20 )的焊縫處，定位油缸(15 )將感應(yīng)加熱線圈(8 )的兩個(gè)子線圈(8-a、8-b )再次推向鋼軌(20)，并將兩根鋼軌(20)的對(duì)接處形成的焊縫包攏；待焊縫冷卻至500°C以下時(shí)，PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈8通電，使感應(yīng)加熱線圈8對(duì)兩根鋼軌20的焊縫進(jìn)行加熱；
h、至預(yù)定的正火溫度830°C?950°C后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，啟動(dòng)噴風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)兩根鋼軌20的焊縫進(jìn)行冷卻，待焊縫冷卻至設(shè)定溫度500°C以下后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉噴風(fēng)系統(tǒng)，停止噴風(fēng)；
1、定位油缸15使感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b分開，輔助油缸(9)將感應(yīng)加熱線圈(8)退回初始位，即退回第二組夾鉗體(6)的一側(cè)，夾緊油缸3驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體10、6使鉗口 11張開，松開鋼軌20，從而完成對(duì)鋼軌的感應(yīng)對(duì)接焊及正火。
[0021]如果兩根鋼軌對(duì)接處的待焊端面不干凈或不太平整，有時(shí)還需要對(duì)兩根鋼軌對(duì)接處的待焊端面進(jìn)行清潔，打磨或銑平等，以獲得干凈、平整的待焊端面。
[0022]如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13所示，本發(fā)明所采用的感應(yīng)焊接裝置I包括第一組夾鉗體10、第二組夾鉗體6、中心軸12、夾緊油缸3、頂鍛油缸7、推凸裝置2和鉗口 11，其中第一組夾鉗體10和第二組夾鉗體6均鉸接在共同的中心軸12上構(gòu)成兩對(duì)鉗形夾緊裝置，每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間均裝有夾緊油缸3以驅(qū)動(dòng)第一組夾鉗體10、第二組夾鉗體6分別繞中心軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組夾鉗體10和第二組夾鉗體6均通過與頂鍛油缸7連接而實(shí)現(xiàn)沿中心軸12軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述推凸裝置2裝在第一組夾鉗體10下部，所述第一組夾鉗體10和第二組夾鉗體6下部均設(shè)有鉗口 11，所述第一組夾鉗體10和第二組夾鉗體6之間還設(shè)有左、右安裝板13、14，所述左、右安裝板13、14分別通過第一通孔13-1、14-1鉸接在中心軸12上，且左、右安裝板13、14分別通過第二通孔13_2、14_2滑動(dòng)配合地套置在相應(yīng)的頂鍛油缸活塞桿7-1上；所述左、右安裝板13、14上均裝有相應(yīng)的定位油缸15 ;所述感應(yīng)焊接裝置I還包括開合式的感應(yīng)加熱線圈8,所述開合式的感應(yīng)加熱線圈8包括兩個(gè)子線圈8_a、8_b,兩個(gè)子線圈8_a、8_b分別與相應(yīng)的定位油缸15裝連,兩個(gè)子線圈8-a、8-b在合攏后具有與待焊鋼軌20截面相適應(yīng)的空腔；所述左、右安裝板13、14之一上固定的電極結(jié)構(gòu)19的第一、第二電極19-1、19-2分別與兩個(gè)子線圈8-a、8-b的上部接觸，且兩個(gè)子線圈8-a、8-b的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路；所述第二組夾鉗體6的每個(gè)夾鉗體上均裝有一個(gè)輔助油缸9，兩個(gè)輔助油缸9的活塞桿分別與相應(yīng)的左、右安裝板13、14裝連；所述噴風(fēng)系統(tǒng)具有噴風(fēng)管16，噴風(fēng)管16分別與左、右安裝板13、14裝連，且噴風(fēng)管16分別布置于感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b旁；所述中心軸12的下部裝連有定位件21 ；所述中心軸12上設(shè)有位移傳感器12-1，所述左安裝板13或右安裝板14上設(shè)有溫度傳感器
(4);還包括有主油路分配塊5，主油路分配塊5上裝有壓力傳感器25，位移傳感器12-1、溫度傳感器4和壓力傳感器25均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
[0023]由于左、右安裝板13、14鉸接在中心軸12上，且滑動(dòng)配合地套置在相應(yīng)的頂鍛油缸活塞桿7-1上；并裝有相應(yīng)的定位油缸15和輔助油缸9 ;感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b分別與相應(yīng)的定位油缸15裝連，因此，感應(yīng)加熱線圈8可以快速地、準(zhǔn)確地移動(dòng)到兩根鋼軌的對(duì)接處，對(duì)鋼軌進(jìn)行加熱，從而可以進(jìn)一步提高鋼軌的焊接速度和效率。
[0024]如圖10、11所示，雙匝回路時(shí)，電極結(jié)構(gòu)19為:所述第一電極19-1和第二電極19-2分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，導(dǎo)電銅排22通過耐高溫絕緣板27交叉固定在第一電極19-1與第二電極19-2之間；感應(yīng)加熱線圈8的結(jié)構(gòu)為:兩個(gè)子線圈8-a、8-b中的一個(gè)子線圈8-a的上端部有第一、第五線圈觸點(diǎn)8-1、8-5，下端部有第二、第六線圈觸點(diǎn)8_2、8-6，另一個(gè)子線圈8-b的上端部有第四、第八線圈觸點(diǎn)8-4、8-8，下端部有第三、第七線圈觸點(diǎn)8-3、8-7。當(dāng)然，導(dǎo)電銅排22最好為Z字形，也可以為臺(tái)階形等其它形狀。
[0025]所述耐高溫絕緣板的耐熱溫度至少要高于鋼軌的焊接溫度，實(shí)際運(yùn)用時(shí)，耐高溫絕緣板可視焊接溫度的不同而采用相應(yīng)的具有不同耐高溫等級(jí)的絕緣材料制造。
[0026]當(dāng)兩個(gè)子線圈8_a、8_b合攏時(shí),感應(yīng)加熱線圈8的上部第一、第四、第五、第八線圈觸點(diǎn)8-1、8-4、8-5、8-8分別與第一電極19_1、導(dǎo)電銅排22的第一觸點(diǎn)22_1、第二觸點(diǎn)22_2及第二電極19-2接觸；感應(yīng)加熱線圈8的下部第二、第六線圈觸點(diǎn)8-2、8-6分別與第三、第七線圈觸點(diǎn)8-3、8-7接觸，由此形成雙匝回路。
[0027]以第一電極19-1接感應(yīng)電流輸出為正方向?yàn)槔?，感?yīng)電流流向?yàn)?感應(yīng)電流從電極19-1流入，經(jīng)第一線圈觸點(diǎn)8-1、第二線圈觸點(diǎn)8-2、第三線圈觸點(diǎn)8-3、第四電極觸點(diǎn)8-4、導(dǎo)電銅排22的第一觸點(diǎn)22-1和第二觸點(diǎn)22-2、第五線圈觸點(diǎn)8_5、第六線圈觸點(diǎn)8_6、第七線圈觸點(diǎn)8-7、第八線圈觸點(diǎn)8-8，最后電流從第二電極19-2流出，由此形成雙匝回路。
[0028]另一種方案，如圖12、13所示，單匝回路時(shí)，電極結(jié)構(gòu)19為:所述第一電極19_1和第二電極19-2分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，第一電極19-1與第二電極19-2之間裝有耐高溫絕緣板27;感應(yīng)加熱線圈8的結(jié)構(gòu)為:兩個(gè)子線圈8-a、8-b中的一個(gè)子線圈8-a的上、下端部分別有第一、第二線圈觸點(diǎn)8-1、8-2，在另一個(gè)子線圈8-b的上、下端部分別有第四、第三線圈觸點(diǎn)8-4、8-3。
[0029]當(dāng)兩個(gè)子線圈8-a、8_b合攏時(shí),感應(yīng)加熱線圈8的上部第一、第四線圈觸點(diǎn)8_1、8-4分別與第一、第二電極19-1、19-2接觸；感應(yīng)加熱線圈8的下部第二線圈觸點(diǎn)8_2與第三線圈觸點(diǎn)8-3接觸，由此形成單匝回路。
[0030]以第一電極19-1接感應(yīng)電流輸出為正方向?yàn)槔?，感?yīng)電流流向?yàn)?感應(yīng)電流從第一電極19-1流入，經(jīng)第一線圈觸點(diǎn)8-1、第二線圈觸點(diǎn)8-2、第三線圈觸點(diǎn)8-3、第四線圈觸點(diǎn)8_4、最后電流從第二電極19_2流出，由此形成單阻回路。
[0031]感應(yīng)焊接裝置I可以采用中頻感應(yīng)焊接裝置，也可以采用高頻感應(yīng)焊接裝置，但配套的感應(yīng)加熱電源也要用相應(yīng)的中頻或高頻感應(yīng)加熱電源即可?？筛鶕?jù)鋼軌的斷面尺寸不同(如43kg/nT75kg/m;46El?60El)而選用適當(dāng)?shù)闹蓄l、高頻感應(yīng)加熱電源。
[0032]液壓系統(tǒng)可由液壓泵、液壓控制閥、液壓管路等組成。
[0033]冷卻系統(tǒng)可由水泵、閥、冷卻管路等組成。冷卻系統(tǒng)也可以采用除水以外的其它的冷卻介質(zhì)。
[0034]噴風(fēng)系統(tǒng)還包括空氣壓縮機(jī)、閥、噴風(fēng)管路等。
[0035]如圖2、圖3所示，定位件21 —般是用于壓在鋼軌頂部的塊狀零件；
所述中心軸12上還套裝有吊裝軸套23，且所述中心軸12的兩端還裝有卡箍24 ;定位件21通過吊裝軸套23與中心軸12裝連。
[0036]最好是:所述中心軸12上的還套裝有兩個(gè)吊裝軸套23，所述兩個(gè)吊裝軸套23分別位于每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間，所述中心軸12的兩端還分別裝有一個(gè)卡箍24 ;所述吊裝軸套23和卡箍24上均裝連有定位件21。
[0037]這是因?yàn)樵谶M(jìn)行鋼軌20焊接時(shí)，不僅需要固定兩根鋼軌20，而且還要保證兩根鋼軌20對(duì)齊，那就需要對(duì)兩根鋼軌20進(jìn)行準(zhǔn)確定位并對(duì)中，因此4個(gè)定位件21的作用是在和鉗口 11的配合下確保兩根鋼軌20更準(zhǔn)確、更精確和更快速地定位并對(duì)中。其中4個(gè)定位件21兩兩為一組，每組定位件21定位一根鋼軌20，采用了兩點(diǎn)確定一條直線的原理，因而，在鉗口 11的夾持配合下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根鋼軌20進(jìn)行快速和精確的定位對(duì)中；同時(shí)由于4個(gè)定位件21可以保證鋼軌20更快速精確的對(duì)中定位，感應(yīng)焊接裝置I直接落置在鋼軌20上，即可保證兩根鋼軌20對(duì)齊，不需要再做其他的調(diào)整。
[0038]優(yōu)選，所述兩個(gè)子線圈的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第一噴嘴和一個(gè)第三噴嘴。
[0039]也可以是所述兩個(gè)子線圈均由兩匝空心銅線圈構(gòu)成，兩匝空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管的一個(gè)第二噴嘴。
[0040]進(jìn)一步優(yōu)選，所述兩個(gè)子線圈8_a、8_b均由兩阻空心銅線圈構(gòu)成,兩阻空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管16的一個(gè)第二噴嘴16-2，所述兩個(gè)子線圈8-a、8-b的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管16的一個(gè)第一噴嘴16-1和一個(gè)第三噴嘴16-3。
[0041]在本發(fā)明的c步驟中:感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8_b通過相應(yīng)的定位油缸15分別裝連在鉸接在一起的左、右安裝板13、14上，輔助油缸9帶動(dòng)左、右安裝板13、14沿中心軸12軸線方向移動(dòng)，兩組夾鉗體10、6繞中心軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠帶動(dòng)左、右安裝板
13、14繞中心軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。[0042]在e、g、h步驟中:采用感應(yīng)焊接裝置I上安裝的溫度傳感器4對(duì)兩根鋼軌20對(duì)接處的溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)送到PLC控制系統(tǒng)。
[0043]優(yōu)選，所述預(yù)定的焊接溫度為1260°C?1300°C ;預(yù)定的正火溫度890°C?910°C 進(jìn)一步優(yōu)選，在g步驟中:待焊縫冷卻至450°C以下時(shí)，感應(yīng)焊接裝置(I)上安裝的開
合式的感應(yīng)加熱線圈(8)借助輔助油缸(9)再次移動(dòng)至兩根鋼軌(20)的焊縫處，定位油缸
(15)將感應(yīng)加熱線圈(8)的兩個(gè)子線圈(8-a、8-b)再次推向鋼軌(20)，并將兩根鋼軌(20)的對(duì)接處形成的焊縫包攏；PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈8通電，使感應(yīng)加熱線圈對(duì)兩根鋼軌的焊縫進(jìn)行加熱。
[0044]進(jìn)一步優(yōu)選，在h步驟中:至預(yù)定的正火溫度830°C?950°C后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，啟動(dòng)噴風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)兩根鋼軌20的焊縫進(jìn)行冷卻，待焊縫冷卻至設(shè)定溫度450°C以下后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉噴風(fēng)系統(tǒng)，停止噴風(fēng)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：包括以下步驟： a、將兩根鋼軌（20)通過感應(yīng)焊接裝置（I)的中心軸（12)下部裝連的定位件（21)實(shí)現(xiàn)定位；由PLC控制系統(tǒng)控制感應(yīng)焊接裝直（I )、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和嗔風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行后續(xù)的動(dòng)作； b、感應(yīng)焊接裝置（I)上的兩個(gè)夾緊油缸（3)驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體（10、6)分別繞中心軸（12)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩組夾鉗體（10、6)下部的鉗口（11)分別將兩根鋼軌（20)夾緊并對(duì)中； C、感應(yīng)焊接裝置（I)上的頂鍛油缸（7)施加初始頂鍛力使兩根鋼軌（20)對(duì)接處的端面貼緊，感應(yīng)焊接裝置（I)上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈（8)借助輔助油缸（9)移動(dòng)至兩根鋼軌（20)的對(duì)接處，定位油缸（15)將感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)推向鋼軌（20)，并將兩根鋼軌（20)的對(duì)接處包攏，兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)的上部分別與左、右安裝板（13、14)之一上裝連的電極結(jié)構(gòu)（19)的第一、第二電極（19-1、19-2)接觸，且兩個(gè)子線圈(8-a,8-b)的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路； d、PLC控制系統(tǒng) 啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈（8)通電，感應(yīng)加熱線圈（8)得電后對(duì)兩根鋼軌（20)的對(duì)接處進(jìn)行加熱；PLC控制系統(tǒng)控制冷卻系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)加熱線圈（8)進(jìn)行冷卻； e、等到感應(yīng)加熱線圈（8)將兩根鋼軌（20)的對(duì)接處溫度加熱到預(yù)定的焊接溫度1200°C~1430°C時(shí)，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，定位油缸（15)讓感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)分開，PLC控制系統(tǒng)控制頂鍛油缸（7)在兩根鋼軌（20)的對(duì)接處施加設(shè)定的頂鍛力，從而將兩根鋼軌（20)的端面緊密焊接在一起； f、輔助油缸（9)將感應(yīng)加熱線圈（8)退回初始位，即退回第二組夾鉗體（6)的一側(cè)，推凸裝置（2)推動(dòng)推瘤刀對(duì)兩根鋼軌（20)對(duì)接處形成的焊瘤進(jìn)行切削；當(dāng)完成對(duì)焊瘤的推凸后，推凸裝置（2)退回初始位，即退回第一組夾鉗體（10)的一側(cè)； g、感應(yīng)焊接裝置（I)上安裝的開合式的感應(yīng)加熱線圈（8)借助輔助油缸（9)再次移動(dòng)至兩根鋼軌（20 )的焊縫處，定位油缸（15 )將感應(yīng)加熱線圈（8 )的兩個(gè)子線圈（8-a、8-b )再次推向鋼軌（20)，并將兩根鋼軌（20)的對(duì)接處形成的焊縫包攏；待焊縫冷卻至500°C以下時(shí)，PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈（8)通電，使感應(yīng)加熱線圈（8)對(duì)兩根鋼軌（20)的焊縫進(jìn)行加熱； h、至預(yù)定的正火溫度830V~950 V后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源，啟動(dòng)噴風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)兩根鋼軌（20)的焊縫進(jìn)行冷卻；待焊縫冷卻至設(shè)定溫度500°C以下后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉噴風(fēng)系統(tǒng)，停止噴風(fēng)； .i、定位油缸（15)使感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)分開，輔助油缸（9)將感應(yīng)加熱線圈（8)退回初始位，即退回第二組夾鉗體（6)的一側(cè)，夾緊油缸（3)驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體（10、6)使鉗口（11)張開，松開鋼軌（20)，從而完成對(duì)鋼軌的感應(yīng)對(duì)接焊及正火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所采用的感應(yīng)焊接裝置（I)包括第一組夾鉗體（10)、第二組夾鉗體（6)、中心軸（12)、夾緊油缸（3)、頂鍛油缸（7 )、推凸裝置（2 )和鉗口（ 11)，其中第一組夾鉗體（10 )和第二組夾鉗體（6 )均鉸接在共同的中心軸（12)上構(gòu)成兩對(duì)鉗形夾緊裝置，每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間均裝有夾緊油缸（3 )以驅(qū)動(dòng)第一組夾鉗體（10 )、第二組夾鉗體（6 )分別繞中心軸（12 )轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組夾鉗體（10)和第二組夾鉗體（6)均通過與頂鍛油缸（7)連接而實(shí)現(xiàn)沿中心軸（12)軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述推凸裝置（2)裝在第一組夾鉗體（10)下部，所述第一組夾鉗體（10)和第二組夾鉗體（6)下部均設(shè)有鉗口（11)，所述第一組夾鉗體（10)和第二組夾鉗體（6)之間還設(shè)有左、右安裝板（13、14)，所述左、右安裝板（13、14)分別通過第一通孔（13-1、14-1)鉸接在中心軸（12)上，且左、右安裝板（13、14)分別通過第二通孔（13-2、14-2)滑動(dòng)配合地套置在相應(yīng)的頂鍛油缸活塞桿（7-1)上；所述左、右安裝板（13、14)上均裝有相應(yīng)的定位油缸(15);所述感應(yīng)焊接裝置（I)還包括開合式的感應(yīng)加熱線圈（8)，所述開合式的感應(yīng)加熱線圈（8)包括兩個(gè)子線圈（8_a、8_b),兩個(gè)子線圈（8_a、8_b)分別與相應(yīng)的定位油缸（15)裝連，兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)在合攏后具有與待焊鋼軌（20)截面相適應(yīng)的空腔；所述左、右安裝板（13、14)之一上固定的電極結(jié)構(gòu)（19)的第一、第二電極（19-1、19-2)分別與兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)的上部接觸，且兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)的下部互相接觸，形成導(dǎo)電回路；所述第二組夾鉗體（6)的每個(gè)夾鉗體上均裝有一個(gè)輔助油缸（9)，兩個(gè)輔助油缸（9)的活塞桿分別與相應(yīng)的左、右安裝板（13、14)裝連；所述噴風(fēng)系統(tǒng)具有噴風(fēng)管（16)，噴風(fēng)管（16)分別與左、右安裝板（13、14)裝連，且噴風(fēng)管（16)分別布置于感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈(8-a,8-b)旁；所述中心軸（12)的下部裝連有定位件（21);所述中心軸（12)上設(shè)有位移傳感器（12-1 )，所述左安裝板（13)或右安裝板（14)上設(shè)有溫度傳感器（4);還包括有主油路分配塊（5)，主油路分配塊（5)上裝有壓力傳感器（25)，位移傳感器（12-1)、溫度傳感器（4)和壓力傳感器（25)均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：在c步驟中：感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)通過相應(yīng)的定位油缸（15)分別裝連在鉸接在一起的左、右安裝板（13、14)上，輔助油缸（9)帶動(dòng)左、右安裝板（13、14)沿中心軸（12)軸線方向移動(dòng)，兩組夾鉗體（10、6 )繞中心軸（12 )轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠帶動(dòng)左、右安裝板（13、14 )繞中心軸(12)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：在e、g、h步驟中：采用感應(yīng)焊接裝置（I)上安`裝的溫度傳感器（4)對(duì)兩根鋼軌（20)對(duì)接處的溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)送到PLC控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述預(yù)定的焊接溫度為1260°C~1300°C ;預(yù)定的正火溫度890°C~910°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：在g步驟中：待焊縫冷卻至450°C以下時(shí)，PLC控制系統(tǒng)重新啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源對(duì)感應(yīng)加熱線圈（8)通電。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管（16)的一個(gè)第一噴嘴（16-1)和一個(gè)第三噴嘴（16_3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)由均兩匝空心銅線圈構(gòu)成，兩匝空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管（16)的一個(gè)第二噴嘴（16-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)由均兩匝空心銅線圈構(gòu)成，兩匝空心銅線圈的中間空隙處布置有噴風(fēng)管（16)的一個(gè)第二噴嘴（16-2)，所述兩個(gè)子線圈（8-a、8-b)的兩側(cè)各布置有噴風(fēng)管（16)的一個(gè)第一噴嘴（16-1)和一個(gè)第三噴嘴（16-3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述中心軸(12)上的還套裝有兩個(gè)吊裝軸套（23)，所述兩個(gè)吊裝軸套（23)分別位于每對(duì)鉗形夾緊裝置的夾鉗體之間，所述中心軸（12)的兩端還分別裝有一個(gè)卡箍（24);所述吊裝軸套（23)和卡箍（24)上均裝連有定位件（21)。
11.I根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述電極結(jié)構(gòu)（19)的第一電極（19-1)和第二電極（19-2)分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，導(dǎo)電銅排（22)通過耐高溫絕緣板（27)交叉固定在第一電極（19-1)與第二電極（19-2)之間；感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈（8-a、8_b)中的一個(gè)子線圈（8-a)的上端部有第一、第五線圈觸點(diǎn)（8-1、8-5 )，下端部有第二、第六線圈觸點(diǎn)（8-2、8-6 )，另一個(gè)子線圈（8_b )的上端部有第四、第八線圈觸點(diǎn)（8-4、8-8)，下端部有第三、第七線圈觸點(diǎn)（8-3、8-7)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼軌感應(yīng)對(duì)接焊及熱處理方法，其特征在于：所述電極結(jié)構(gòu)（19)的第一電極（19-1)和第二電極（19-2)分別接感應(yīng)加熱電源的輸出端，第一電極(19-1)與第二電極（19-2)之間裝有耐高溫絕緣板（27);感應(yīng)加熱線圈（8)的兩個(gè)子線圈(8-a、8-b)中的一個(gè)子線圈（8-a)的上、下端部分別有第一、第二線圈觸點(diǎn)（8_1、8_2)，另一個(gè)子線圈（8-b)的上、下端部分別有第四、第三線圈觸點(diǎn)（8-4、8-3)。
【文檔編號(hào)】C21D9/50GK103521935SQ201310451761
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】王有虹, 倪嘉楠, 李賢元, 曹志國(guó), 鞏家祥, 宋自帥, 劉曉磊, 黃騰飛, 酈雪云, 黃思姬 申請(qǐng)人:常州市瑞泰工程機(jī)械有限公司, 南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司