[发明专利]一种钢轨感应对接焊及热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢轨的焊接及热处理，特别是有关钢轨的感应对接焊及热处理方法。

背景技术

感应焊是利用交变磁场-电场感应中工件上的涡流效应加热工件，使工件熔化，从而实现焊接的一种方法，属于压力焊一种。感应加热根据所用电流的频率不同可分为：高频感应加热（100 kHz~1000kHz），中频感应加热（1kHz~10kHz）和工频感应加热（50Hz）。中频(1~10KHZ)加热深度为2-10mm，一般用于直径大的轴类和大中锻造工件加热。

以钢轨感应对接焊为例，感应对接焊结束以后，接头组织尤其是奥氏体晶粒粗化，韧塑性大幅度下降。试验表明，焊缝及附近区域奥氏体晶粒度达到2-3级，冲击功一般只有母材的30%-40%，塑性为母材的50%-60%。生产过程中常采用焊后热处理实现细化晶粒，消除焊缝应力作用，提高焊缝塑性及晶粒度。

特别是目前轨道现场的钢轨焊接和焊后热处理均为各自采用不同的装置或设备分别进行，一是自动化程度低，劳动作业强度大，导致钢轨施工的组织效率低，施工周期长；二是焊接和热处理容易受各种人为因素影响，导致焊接和热处理后的钢轨焊接接头的质量不稳定；三是成本较高，且增加了对施工场地的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化、效率高的钢轨的感应对接焊及热处理方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种钢轨感应对接焊及热处理方法，包括以下步骤：

a、将两根钢轨通过感应焊接装置的中心轴下部装连的定位件实现定位；由PLC控制系统控制感应焊接装置、液压系统、冷却系统、感应加热电源和喷风系统执行后续的动作； 

b、感应焊接装置上的两个夹紧油缸驱动两组夹钳体分别绕中心轴转动，使两组夹钳体下部的钳口分别将两根钢轨夹紧并对中；

c、感应焊接装置上的顶锻油缸施加初始顶锻力使两根钢轨对接处的端面贴紧，感应焊接装置上安装的开合式的感应加热线圈借助辅助油缸移动至两根钢轨的对接处，定位油缸将感应加热线圈的两个子线圈推向钢轨，并将两根钢轨的对接处包拢，两个子线圈的上部分别与左、右安装板之一上装连的电极结构的第一、第二电极接触，且两个子线圈的下部互相接触，形成导电回路；

d、PLC控制系统启动感应加热电源对感应加热线圈通电，感应加热线圈得电后对两根钢轨的对接处进行加热；PLC控制系统控制冷却系统对感应加热线圈进行冷却；

e、等到感应加热线圈将两根钢轨的对接处温度加热到预定的焊接温度1200℃～1430℃时，PLC控制系统关闭感应加热电源，定位油缸让感应加热线圈的两个子线圈分开，PLC控制系统控制顶锻油缸在两根钢轨的对接处施加设定的顶锻力，从而将两根钢轨的端面紧密焊接在一起；

f、辅助油缸将感应加热线圈退回初始位，即第二组夹钳体的一侧，推凸装置推动推瘤刀对两根钢轨对接处形成的焊瘤进行切削；当完成对焊瘤的推凸后，推凸装置退回初始位，即退回第一组夹钳体的一侧； 

g、感应焊接装置上安装的开合式的感应加热线圈借助辅助油缸再次移动至两根钢轨的焊缝处，定位油缸将感应加热线圈的两个子线圈再次推向钢轨，并将两根钢轨的对接处形成的焊缝包拢；待焊缝冷却至500℃以下时，PLC控制系统重新启动感应加热电源对感应加热线圈通电，使感应加热线圈对两根钢轨的焊缝进行加热；

h、至预定的正火温度830℃～950℃后，PLC控制系统关闭感应加热电源，启动喷风系统，对两根钢轨的焊缝进行冷却，待焊缝冷却至设定温度500℃以下后，PLC控制系统关闭喷风系统，停止喷风； 

i、定位油缸使感应加热线圈的两个子线圈分开，辅助油缸将感应加热线圈退回初始位，即退回第二组夹钳体的一侧，夹紧油缸驱动两组夹钳体使钳口张开，松开钢轨，从而完成对钢轨的感应对接焊及正火。