[发明专利]一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备及方法

说明书

本发明公开了一种在钢轨表面熔覆贝氏体钢的装备，包括三维扫描和建模系统（1）、钢轨预热系统（2）、表面熔覆设备系统（3）；所述表面熔覆设备系统包括熔覆控制系统、机械臂运动控制系统、电源系统、气体系统、冷却系统、送料控制系统；所述系统的所有线路（06）都通过电力机车顶部的出口搭接在六轴机械臂（05）上使线路固定。同时还公开了采用此方法完成在钢轨表面熔覆贝氏体钢具体步骤。本发明解决钢轨磨损需要替换钢轨的麻烦，通过在线修复来节约原材料；对于贝氏体钢轨，由于制备过程需要一个保温过程，本发明能够保证基体与熔覆层的良好结合，也能够获得与基体等强的熔覆层。

技术领域

本发明涉及铁路设备技术领域，具体为一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备及方法。

背景技术

随着我国经济的发展，对铁路提出更高的要求，运载量更大，频率更高使得钢轨的磨损加剧，使用寿命大大减短。这时候，对钢轨进行在线修复，既省去了钢轨拆卸的麻烦，又节约的原材料。对于钢轨表面熔覆的方法有很多，有等离子、激光，有送丝和送粉等，本发明能够同时满足多种热源多种送料方式的表面熔覆。本发明具有机器手可达性好，三维扫描精度高，模型构建准确，打磨余量少的优点。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备及熔覆方法；本发明能够同时满足多种热源多种送料方式的表面熔覆；本发明具有机器手可达性好，三维扫描精度高，模型构建准确，打磨余量少的优点。

本发明公开了一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，包括三维建模扫描和建模系统、钢轨预热系统、表面熔覆设备系统，表面熔覆设备系统包括机械臂、电源系统、气体系统、冷却系统；所述系统的所有线路都通过电力机车顶部的出口搭接在六轴机械臂，使线路固定。

进一步的，所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备还包括计算机集成系统，所述计算机集成系统包括多个软件和系统的综合控制。主要有三维扫描和建模系统的控制系统，预热系统的控制系统，表面熔覆系统的控制系统，六轴机械臂的控制系统。

进一步的，所述的三维扫描和建模系统包括三维扫描仪，三维扫描仪安装在机械臂的端部，通过机械臂控制系统来实现对钢轨的360°的空间旋转扫描，扫描后的数据通过线路传回三维扫描和建模系统。

进一步的，所述的三维扫描和建模系统分别两次扫描和建模完整钢轨和待修复钢轨，通过数据重构和交并集求出需要熔覆的模型，再根据系统进行路径规划和切片。

进一步的，所述的钢轨预热系统通过铜排线对所需修复钢轨周围进行预热，铜排线上置有热电偶，可以实时监控钢轨局部区域的温度，从而通过预热控制系统对温度进行控制和调整。

进一步的，所述的表面熔覆设备系统包括以下设备：表面熔覆参数控制系统、表面熔覆电源、表面熔覆冷却系统、表面熔覆所需气体、表面熔覆的发生器、表面熔覆出料嘴、表面熔覆热源、表面熔覆送料系统；

所述的表面熔覆的发生器可以是等离子体发生器、激光发生器等；对应的表面熔覆的电源可以是等离子体发生器的电源也可以是激光发生器的电源；

所述的表面熔覆的填充材料是通过表面熔覆送料系统和表面熔覆出料嘴送出，所送的料储存在表面熔覆送料系统中，其可以是金属丝材也可以是金属粉末。

所述铜排线、三维扫描仪、表面熔覆的发生器、表面熔覆出料嘴均是通过刚性连接件固定在机械臂的端部。

三维扫描与建模系统基于激光3D扫描原理对钢轨修复表面区域进行扫描，获得表面轮廓及缺损深度三维信息，自动重建并生成表面熔覆3D区域及工艺数字化信息。