鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置制造方法
【專利摘要】一種鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，包括感應(yīng)焊接裝置、PLC控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)，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，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，左、右安裝板上均裝有相應(yīng)的定位油缸；感應(yīng)焊接裝置還包括開合式的感應(yīng)加熱線圈，左、右安裝板之一上固定有電極結(jié)構(gòu)，第二組夾鉗體上裝有輔助油缸，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；左、右安裝板上分別裝連有噴嘴，所述中心軸的下部裝連有定位件；位移傳感器和溫度傳感器均與PLC控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明自動(dòng)化操作、效率高。
【專利說明】鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置
【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)對接焊及熱處理設(shè)備。【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)焊是利用交變磁場-電場感應(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)對接焊為例，感應(yīng)對接焊結(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，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)場鋼軌的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；二是焊接和熱處理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。三是設(shè)備的購置成本較高，且增加了對施工場地的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)化、效率高的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置。
[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)對接焊及熱處理裝置，包括感應(yīng)焊接裝置、PLC控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)，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)成兩對鉗形夾緊裝置，每對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有電極結(jié)構(gòu)，電極結(jié)構(gòu)包括第一、第二電極，在兩個(gè)子線圈合攏時(shí)，所述第一、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，左、右安裝板上分別裝連有噴風(fēng)管，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；還包括有油路分配塊，所述油路分配塊上裝有壓力傳感器，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，位移傳感器、溫度傳感器及壓力傳感器均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
[0007]所述電極結(jié)構(gòu)位于左、右安裝板之一上的第一通孔下方處。
[0008]所述定位油缸有四個(gè)，左、右安裝板的上、下部各裝有一個(gè)。
[0009]所述兩個(gè)輔助油缸的活塞桿通過導(dǎo)向滑桿與相應(yīng)的左、右安裝板裝連，導(dǎo)向滑桿與第二組夾鉗體滑動(dòng)配合。
[0010]所述左、右安裝板上分別滑動(dòng)配合有導(dǎo)向板，導(dǎo)向板與相應(yīng)的定位油缸的活塞桿固定，兩個(gè)子線圈分別裝連在相應(yīng)的導(dǎo)向板上，所述噴風(fēng)系統(tǒng)的噴風(fēng)管分別固定在相應(yīng)的導(dǎo)向板上。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]所述中心軸上還套裝有吊裝軸套，且所述中心軸的兩端還裝有卡箍；定位件通過吊裝軸套與中心軸裝連。
[0015]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。
[0016]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)。
[0017]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)。
[0018]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的絕緣材料制造。
[0019]采用上述結(jié)構(gòu)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)明將感應(yīng)正火集成于感應(yīng)焊接裝置上，共用一套控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了設(shè)備的集成度，降低了對設(shè)備和場地的要求，節(jié)約了設(shè)備購置費(fèi)用。同時(shí)由于本發(fā)明將左、右安裝板鉸接在中心軸上，且滑動(dòng)配合地套置在相應(yīng)的頂鍛油缸活塞桿上；在定位油缸和輔助油缸的配合下能夠?qū)⒏袘?yīng)加熱線圈快速、準(zhǔn)確地推送到兩根鋼軌的對接處，對鋼軌進(jìn)行加熱，因此，進(jìn)一步提高了鋼軌的焊接速度和效率。
[0020]此外，因焊接和熱處理可以在一套設(shè)備上完成，鋼軌施工組織效率也得到明顯的提高，縮短了現(xiàn)場焊接鋼軌的施工周期。本發(fā)明尤其適用于軌道現(xiàn)場的鋼軌焊接及熱處理。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2是本發(fā)明的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置的側(cè)視示意圖；
圖3是本發(fā)明的主視結(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)明中的左、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】
[0023]如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13所示，本發(fā)明的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理
裝置，包括感應(yīng)焊接裝置1、PLC控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)，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)成兩對鉗形夾緊裝置，每對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之一上固定有電極結(jié)構(gòu)19，電極結(jié)構(gòu)19包括第一、第二電極19-1、19-2，在兩個(gè)子線圈8_a、8_b合攏時(shí),所述第一、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，左、右安裝板13、14上分別裝連有噴風(fēng)管16，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 ;還包括有油路分配塊5，所述油路分配塊5上裝有壓力傳感器25，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，位移傳感器12-1、溫度傳感器4及壓力傳感器25均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
[0024]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)到兩根鋼軌的對接處，對鋼軌進(jìn)行加熱，從而可以進(jìn)一步提高鋼軌的焊接速度和效率。
[0025]如圖3所示，油路分配塊5可以通過支座26與中心軸12裝連，也可以裝連在第一組夾鉗體10或第二組夾鉗體6上。
[0026]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。液壓系統(tǒng)可由液壓泵、液壓控制閥、液壓管路等組成。
[0027]冷卻系統(tǒng)如采用水作為冷卻介質(zhì)，可由水泵、閥、冷卻管路等組成。當(dāng)然，冷卻系統(tǒng)也可根據(jù)需要，采用除水以外的其它冷卻介質(zhì)。
[0028]噴風(fēng)系統(tǒng)還包括空氣壓縮機(jī)、閥、噴風(fēng)管路等。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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對齊，那就需要對兩根鋼軌20進(jìn)行準(zhǔn)確定位并對中，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及對中。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)對兩根鋼軌20進(jìn)行快速和精確的定位對中，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對齊，不需要再做其他的調(diào)整。
[0032]如圖5、6所示，所述電極結(jié)構(gòu)19位于左、右安裝板13、14之一上的第一通孔13_1、14-1下方處。
[0033]如圖5、6、7、8所示，所述定位油缸15有四個(gè)，左、右安裝板13、14的上、下部各裝有一個(gè)。這樣，兩個(gè)子線圈8-a、8_b移動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn)，位置更精確。
[0034]如圖4、7、8所示，所述兩個(gè)輔助油缸9的活塞桿通過導(dǎo)向滑桿18與相應(yīng)的左、右安裝板13、14裝連，導(dǎo)向滑桿18與第二組夾鉗體6滑動(dòng)配合。這樣，左、右安裝板13、14移動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn)，保證感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b移動(dòng)的同步性。
[0035]如圖5、6、7、8所示，所述左、右安裝板13、14上分別滑動(dòng)配合有導(dǎo)向板17，導(dǎo)向板17與相應(yīng)的定位油缸15的活塞桿固定，兩個(gè)子線圈8-a、8-b分別裝連在相應(yīng)的導(dǎo)向板17上，所述噴風(fēng)系統(tǒng)的噴風(fēng)管16分別固定在相應(yīng)的導(dǎo)向板17上。這樣，確保了兩個(gè)子線圈8-a、8-b合攏時(shí)更精確，不易變形。[0036]如圖9所不,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?；蛘咚鰞蓚€(gè)子線圈8-a、8-b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16的一個(gè)第二噴嘴16-2。
[0037]也可以是所述兩個(gè)子線圈8-a、8_b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。
[0038]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，也可以為臺階形等其它形狀。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]如圖1、2、3所示，本發(fā)明的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置采用了全自動(dòng)控制的感應(yīng)焊接及熱處理技術(shù)。感應(yīng)焊接裝置I作為整個(gè)設(shè)備的主要工作裝置，直接完成對鋼軌的夾持定位、感應(yīng)焊接、頂鍛、推凸、正火等各項(xiàng)動(dòng)作。PLC控制系統(tǒng)為整個(gè)設(shè)備的控制中心，除了控制感應(yīng)焊接裝置I完成上述各項(xiàng)動(dòng)作，確保感應(yīng)焊接裝置I完成鋼軌的自動(dòng)焊接并實(shí)現(xiàn)對焊接過程控制的反饋外，而且還控制液壓系統(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。冷卻系統(tǒng)在焊接與正火過程中采用外部水循環(huán)，使水通過感應(yīng)加熱線圈8空心銅芯部，避免感應(yīng)加熱線圈8產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。噴風(fēng)系統(tǒng)旨在正火后提高焊縫及附近母材的平均硬度。位移傳感器、壓力傳感器25分別采集鋼軌焊接及正火過程中的各種位移和壓力數(shù)據(jù)并通過PLC控制系統(tǒng)計(jì)算后反饋輸出，從而實(shí)現(xiàn)感應(yīng)焊接裝置I的各項(xiàng)動(dòng)作。溫度傳感器4采集鋼軌對接處的實(shí)時(shí)溫度，達(dá)到設(shè)定溫度后反饋給PLC控制系統(tǒng)，從而關(guān)閉或啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源。
[0045]如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所示，本發(fā)明的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置工作
原理如下:
本發(fā)明使用時(shí)，先將感應(yīng)加熱電源接入動(dòng)力源也即柴油發(fā)電機(jī)組的交流輸出電源或容量足夠的電網(wǎng)電源，然后由夾緊油缸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分別將兩根待焊鋼軌20夾緊并對中，頂鍛油缸7施加初始頂鍛力使兩根鋼軌20對接處的端面貼緊，輔助油缸9將開合式的感應(yīng)加熱線圈8推至待焊鋼軌20的對接處，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向兩根鋼軌20對接處靠攏，并實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱線圈8的閉合，整個(gè)感應(yīng)加熱線圈8將鋼軌20的對接處包攏。PLC控制系統(tǒng)啟動(dòng)感應(yīng)加熱電源，感應(yīng)加熱線圈8通電對鋼軌進(jìn)行加熱，同時(shí)控制冷卻系統(tǒng)對感應(yīng)加熱線圈8進(jìn)行水冷卻，控制液壓系統(tǒng)保持夾緊油缸3與頂鍛油缸7的動(dòng)作。待感應(yīng)加熱線圈8將鋼軌20的對接處溫度加熱到1200?1430°C度，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉感應(yīng)加熱電源并控制定位油缸15使感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b快速張開，同時(shí)命令頂鍛油缸7施加設(shè)定的頂鍛力，兩根鋼軌20端面便結(jié)合在一起。輔助油缸9的活塞桿帶動(dòng)感應(yīng)加熱線圈8退回至初始位置，同時(shí)推凸裝置2推動(dòng)推瘤刀對焊瘤進(jìn)行切削，完成對焊瘤的推凸動(dòng)作。完成推瘤后，推凸裝置2退回初始位，即退回第一組夾鉗體10的一側(cè)。
[0046]接下來，對兩根鋼軌20對接處的焊縫進(jìn)行熱處理:輔助油缸9將感應(yīng)加熱線圈8重新推至兩根鋼軌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推向兩根鋼軌20，并且包擾鋼軌20的焊縫處；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，感應(yīng)加熱線圈8通電對鋼軌加熱，將鋼軌軌頭溫度加熱達(dá)到預(yù)定的正火溫度(通常在830?950°C范圍)，使鋼軌焊縫處的組織完全被奧氏體化；當(dāng)達(dá)到預(yù)定的正火溫度后，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)對兩根鋼軌20的焊縫進(jìn)行冷卻；待焊縫溫度冷卻至約500 C后，PLC控制系統(tǒng)關(guān)閉嗔風(fēng)系統(tǒng)；
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快速拉開，輔助油缸9小腔進(jìn)油，帶動(dòng)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小腔進(jìn)油，驅(qū)動(dòng)兩組夾鉗體10、6使鉗口 11張開，同時(shí)也帶動(dòng)感應(yīng)加熱線圈8的兩個(gè)子線圈8-a、8-b張開，完成對鋼軌的感應(yīng)焊接及熱處理。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，包括感應(yīng)焊接裝置(I)、PLC控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、感應(yīng)加熱電源和噴風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于: a、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)成兩對鉗形夾緊裝置，每對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); b、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； C、所述左、右安裝板(13、14)上均裝有相應(yīng)的定位油缸(15)； d、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； e、所述左、右安裝板(13、14)之一上固定有電極結(jié)構(gòu)(19)，電極結(jié)構(gòu)(19)包括第一、第二電極(19-1、19-2)，在兩個(gè)子線圈(8-a、8-b)合攏時(shí)，所述第一、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； f、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； g、所述噴風(fēng)系統(tǒng)具有噴風(fēng)管(16)，左、右安裝板(13、14)上分別裝連有噴風(fēng)管(16)，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； h、所述中心軸(12)的下部裝連有定位件(21)； 1、還包括有油路分配塊(5)，所述油路分配塊(5)上裝有壓力傳感器(25)，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)，位移傳感器(12-1)、溫度傳感器(4)及壓力傳感器(25)均與PLC控制系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述電極結(jié)構(gòu)(19)位于左、右安裝板(13、14)之一上的第一通孔(13-1、14-1)下方處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述定位油缸(15)有四個(gè)，左、右安裝板(13、14)的上、下部各裝有一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述兩個(gè)輔助油缸(9)的活塞桿通過導(dǎo)向滑桿(18)與相應(yīng)的左、右安裝板(13、14)裝連，導(dǎo)向滑桿(18)與第二組夾鉗體(6)滑動(dòng)配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述左、右安裝板(13、14)上分別滑動(dòng)配合有導(dǎo)向板(17)，導(dǎo)向板(17)與相應(yīng)的定位油缸(15)的活塞桿固定，兩個(gè)子線圈(8-a、8-b)分別裝連在相應(yīng)的導(dǎo)向板(17)上，所述噴風(fēng)系統(tǒng)的噴風(fēng)管(16)分別固定在相應(yīng)的導(dǎo)向板(17)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，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)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述兩個(gè)子線圈(8-a、8_b)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(16)的一個(gè)第二噴嘴(16-2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于:所述兩個(gè)子線圈(8-a、8-b)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(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)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，其特征在于: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。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，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所述的鋼軌感應(yīng)對接焊及熱處理裝置，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】C21D9/50GK103495800SQ201310451451
【公開日】2014年1月8日 申請日期: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, 鞏家祥, 宋自帥, 劉曉磊, 黃騰飛, 酈雪云, 黃思姬 申請人: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