[發明專利]一種鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火的恒位移質量控制方法

有效

• 申請號: 201010130485.8
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101813939A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 戴虹;黃正中;周世恒;任良彬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明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 方法。

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，通常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方式，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，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。

發明內容

本發明的目的就是提供一種鋼軌火焰焊接加熱及焊后正火的恒位移質量控 制方法，該方法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。

本發明解決其技術問題，所采用的技術方案為：一種鋼軌火焰焊接加熱及 焊后正火的恒位移質量控制方法，其步驟為：

a、設置參數：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的要求，將焊接溫度預置在可編程控制 器(5)中；

b、位移鎖定：可編程控制器控制頂鍛油缸的有桿腔油路上的電磁閥導通， 并控制數控泵站，以設定的油壓向有桿腔進油；同時由連于頂鍛油缸有桿腔油 路上的壓力傳感器，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，串聯在有桿腔與 電磁閥之間的液控單向閥將頂鍛油缸鎖住；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；

c、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，可編程控制器將壓力傳 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a步的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a步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；

d、焊后正火：空冷降溫后，進行焊后正火。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

一、除頂鍛的短時過程外，在焊接加熱、空冷降溫等過程中，均關閉有桿 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。