[发明专利]一种钢轨火焰焊接加热及焊后正火的恒位移质量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道交通无缝线路钢轨气压焊焊接及焊后正火的质量控制 方法。

背景技术

钢轨气压焊是我国无缝铁路建设中一种用于现场钢轨焊接的主要方法，采 用燃气与氧气混合燃烧的方式，对两对接的钢轨端面进行加热，加热以后进行 顶锻、推凸、正火冷却，完成钢轨焊接。在钢轨气压焊接的各个过程中，焊接 温度与顶锻时的挤压变形是决定气压焊接接头质量的关键因素。但在钢轨焊接 和正火过程中，由于钢轨焊接接头旁有加热装置及摆动等装置，空间狭小，充 满摆动的火焰，且接头处温度很高，实时的直接测量与控制钢轨接头的温度几 乎不可能；因此，通常是通过气体流量和加热时间的控制来实现对钢轨接头的 温度的间接控制。这种主要用时间来间接控制温度的方式，其控制过程复杂， 精度低，故障率高：

1)焊接、正火过程中温度的控制靠加热时间来控制，在不同的地方进行焊 接，均需进行相应的焊前工艺试验来确定焊接、正火的加热时间。通过实验得 到的控制方案，对加热环境或者气体的变化，不能自动地进行调整，对温度的 控制能力较低，控制误差大。

2)在加热和正火过程中，如果气体流量发生变化，热输入率变化，同样不 能自动的及时对变化做出调整。

3)控制中涉及加热时间，气体流量、钢轨的压力及位移等众多变量，控制 过程复杂，控制难度较大，人为因素影响较大。

总之，通过时间来控制钢轨焊接过程的加热温度，对环境、气体流量变化 的适应调节能力差，控制精度低，钢轨在焊接及正火的关键环节不能满足要求 的温度，焊接质量差，故障率高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种钢轨火焰焊接加热及焊后正火的恒位移质量控 制方法，该方法能对钢轨气压焊焊接和保压正火的温度进行自动闭环控制，控 制输入参数少，操作简单、方便；对温度的控制准确，抗干扰性强，误差小、 精度高；工艺一致性、重现性好，焊接质量更加稳定可靠，一次性焊接成功率 高。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种钢轨火焰焊接加热及 焊后正火的恒位移质量控制方法，其步骤为：

a、设置参数：通过热/力模拟试验，获得钢轨温度与钢轨纵向形变抗力间 的关系曲线；再根据钢轨火焰加热焊接的要求，将焊接温度预置在可编程控制 器(5)中；

b、位移锁定：可编程控制器控制顶锻油缸的有杆腔油路上的电磁阀导通， 并控制数控泵站，以设定的油压向有杆腔进油；同时由连于顶锻油缸有杆腔油 路上的压力传感器，检测顶锻油缸内的保压压力，送可编程控制器；当有杆腔 油压达到设定的保压压力时，可编程控制器控制电磁阀关闭，串联在有杆腔与 电磁阀之间的液控单向阀将顶锻油缸锁住；顶锻油缸向钢轨施加初始保压压力， 并使钢轨的纵向位移保持恒定不变；

c、焊接中的加热控制：

可编程控制器控制加热装置对钢轨进行火焰加热，可编程控制器将压力传 感器实时检测到的顶锻油缸的保压压力减去初始保压压力得到钢轨的纵向形变 抗力，再根据a步的钢轨焊接温度与钢轨纵向形变抗力间的关系曲线，计算获 得钢轨的温度；

同时，可编程控制器将获得的钢轨温度与a步预置的加热焊接的温度比较， 当钢轨温度达到预置的焊接温度时，可编程控制器控制加热装置停止加热、并 控制电磁阀导通，液控单向阀解除对顶锻油缸的锁定，顶锻油缸进油，进行顶 锻；顶锻完成后，可编程控制器再控制电磁阀关闭，液控单向阀又将顶锻油缸 锁住，然后进行保压推凸、空冷降温；

d、焊后正火：空冷降温后，进行焊后正火。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、除顶锻的短时过程外，在焊接加热、空冷降温等过程中，均关闭有杆 腔油路上的电磁阀，而由液控单向阀将顶锻油缸锁定，使钢轨在这些过程中位 移恒定、不发生变化，保证在焊接加热过程中钢轨的纵向形变抗力仅与温度有 关，而钢轨的纵向形变抗力与温度的关系可通过试验预先得出。因此，在焊接 过程中，只要检测出顶锻油缸的油压压力，即可计算获得钢轨因受热产生的纵 向形变压力，并进而获得钢轨的温度，方便地实现了对钢轨温度的检测。由于 此种方式获得的钢轨温度是仅与钢轨自身的物理性质及材料参数有关，而不受 气温、风力等外界环境因素以及气体流量变化等的影响。因此，其对温度的检 测与控制准确，抗干扰性强，误差小、精度高；其工艺一致性、重现性好，焊 接质量更加稳定可靠，一次性焊接成功率高。