專利名稱：用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及超窄間隙焊接裝置，適用于鋼軌對接的現場焊接。
背景技術：
隨著高速鐵路的建設， 無縫鋼軌的生產和現場焊接成為一項重要的工作。受到運輸等條件的制約，一般情況下，鋼軌焊接工廠將較短的鋼軌焊接成180 500 m的長鋼軌，然后運送至現場焊接成無縫線路。目前，鋼軌的現場焊接主要有以下幾種焊接方法移動閃光對焊、氣壓焊、電弧焊、鋁熱焊。閃光對焊是利用對焊機將被焊工件焊接面相接觸，通過低電壓的強電流，金屬在電阻熱的作用下變軟，然后快速施加軸向頂鍛力，形成對接接頭；氣壓焊是利用火焰加熱，使被焊工件接頭軟化，然后施加軸向頂鍛力獲得對焊接頭；電弧焊現階段有手工電弧焊和自動電弧焊兩種，是將鋼軌開較大的坡口后進行焊接，坡口寬度15 20 mm;鋁熱焊是利用鋁熱反應形成的液態金屬填充焊縫，接頭組織為鑄態，接頭力學性能較差。影響鋼軌對接接頭質量的一個重要因素是熱影響區的寬度。以上介紹的幾種鋼軌對接方法普遍存在熱輸入量大、母材熱影響區較寬的問題。熱影響區會使接頭弱化，在鋼軌使用過程中導致鋼軌接觸面局部凹陷，造成強烈振動和噪音，降低鋼軌壽命，影響機車的運行安全。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置。用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置，垂直導軌7固定在固定板10上，水平導軌通過一個可拆卸部件連接在垂直滑塊8上，焊槍13固定在水平滑塊3上，鋼軌12通過C形夾鉗2固定在固定板10下面的定位塊11上，夾具一端與鋼軌踏面和導向面通過平面接觸，另一端通過圓柱面接觸，兩定位塊11能夠保證鋼軌12的對中；將驅動焊槍13移動的導軌安裝在固定板10上面，焊槍13固定在水平滑塊3上，焊接過程中焊槍13通過水平導軌9進行水平運動，每焊完一道后，根據焊道高度，通過調節垂直導軌上的調節手柄6調整焊槍的高度；放置于坡口的根部的焊劑片15與側壁和坡口根部保持貼合。本發明與背景技術比較具有的有益效果是所述的利用超窄間隙電弧焊技術，具有超窄間隙的I形坡口，坡口寬度Γ5 mm，焊接線能量小，焊接過程耗能少。由于熱輸入量低，且焊縫冷卻速度快，母材熱影響區僅為廣2 mm，有效地降低了接頭弱化的問題，使接頭的強度性能保持較高的水平，用常規的低碳鋼焊絲即可獲得等強匹配的接頭。所述的在焊接過程中使用的焊劑片，可以保證焊接過程中電弧的穩定燃燒，保證在了超窄間隙的I形坡口下可進行低熱輸入焊接，獲得良好的接頭力學性能。由于坡口窄，焊縫填充金屬少，節約成本。該焊接方法配合通用的熔化極氣體保護焊設備使用，裝置簡單，可方便地進行鋼軌對接的現場焊接。


圖I是本發明整體裝配示意圖，圖2是圖I中I部位的局部放大示意圖，圖3是焊槍的結構示意圖，圖4是圖3中的B-B向剖視圖，圖5是焊劑片未放入坡口的狀態圖，圖6是焊劑片放入坡口以后的狀態，附圖標記及對應名稱為1.步進電機，2. C形夾鉗，3.水平滑塊，4.送絲輪，5.焊絲，6.水平導軌高度調節手柄，7.垂直導軌，8.垂直滑塊，9.水平導軌，10.固定板，11.定位塊，12.鋼軌，13.焊槍，14.焊縫，15.焊劑片，16.槍柄，17.板狀導電板，18.板狀支承板，19.導電嘴，20.陶瓷壓塊，21.夾塊，22.鉚釘，23.焊劑，24.金屬支承件。
具體實施例方式 如圖I、圖2所示，垂直導軌7固定在固定板10上，水平導軌通過一個可拆卸部件連接在垂直滑塊8上，焊槍13固定在水平滑塊3上，鋼軌12通過C形夾鉗2固定在固定板10下面的定位塊11上，夾具一端與鋼軌踏面和導向面通過平面接觸，另一端通過圓柱面接觸，兩定位塊11能夠保證鋼軌12的對中；將驅動焊槍13移動的導軌安裝在固定板10上面，焊槍13固定在水平滑塊3上，焊接過程中焊槍13通過水平導軌9進行水平運動，每焊完一道 后，根據焊道高度，通過調節垂直導軌上的調節手柄6調整焊槍的高度；放置于坡口的根部的焊劑片15與側壁和坡口根部保持貼合。如圖3、圖4所示，焊槍13可以連接在通用的熔化極氣體保護焊設備的導絲管上，板狀支承板18與槍柄16之間用絕緣材料進行絕緣，與焊絲5間用陶瓷壓塊20進行絕緣，用絕緣膠帶將導電板17和卡在導電板17糟中的導絲導氣鋼管進行包裹固定；焊槍支承板18和導電板17與焊槍柄16進行緊固連接，支承板18有一定的預變形，對焊絲5施加一定的夾緊力。支承板18與焊絲5之間通過夾塊21和陶瓷壓塊20接觸，夾塊21用鉚釘22固定在不銹鋼保護罩上；導電嘴19的長度在安裝后伸出導電板17 —定長度。在焊槍頭部加裝保護罩，保護罩由內外兩層構成，內層為耐高溫絕緣材料，外層為不銹鋼薄片；保護罩與焊槍通過支承板進行連接，并通過耐高溫絕緣材料、陶瓷壓塊20與槍體之間保持絕緣。如圖5所示，焊劑片15由彈性金屬支承件24和壓制在上面的焊劑23組成。焊劑23壓制在金屬支承件24的內側。壓上焊劑后的焊劑片15用折彎模壓制成圖5所示的結構，成形后焊劑片上下寬度均超過坡口寬度，放入坡口以后如圖6所示的結構。具體實施過程為焊接前，對鋼軌12的頭部30 40 mm范圍內進行打磨除銹，用既有的拉軌裝置將鋼軌12拉至合適的位置，并調整坡口形狀成I形坡口，然后在坡口底部焊上打底焊用的墊板，對鋼軌接頭部分80 100 mm范圍內進行均勻預熱，預熱溫度為380 500°C。通過C形夾鉗2將鋼軌12固定在定位塊11上，水冷銅塊通過固定裝置固定在焊縫兩側的鋼軌上，將焊劑片15放置于坡口根部，通過調節水平導軌高度調節手柄6調節焊槍13的高度到合適的起焊位置，向水冷銅塊中通入冷卻水。將預先設定好的控制程序輸入控制器，打開電源，控制器發出控制信號至電源、送絲機和步進電機1，控制焊槍移動速度、送絲速度以及終焊位置。一道焊縫完成后，將水平導軌9連焊槍13—起取下，調節水平導軌高度調節手柄6將垂直滑塊8調高一定量，取下水冷銅塊，清理焊縫中的熔渣和殘留的焊劑帶，打磨以后更換合適的水冷銅塊和新的焊劑片15，并調整焊接規范，進行下一道焊接。本發明焊接電源為平特性的普通熔化極氣體保護焊電源，焊材使用H08Mn2Si焊絲，焊絲直徑為1.6 mm，當焊件鋼種發生變化時，焊絲可根據實際需要進行調整。所采用的焊接工藝參數為焊接電流190 270 A，電弧電壓21 28 V，焊接速度7 12 mm/s，焊
接中根據不同的層數對其加以調整，具體的焊接工藝參數如表I所示。表I鋼軌焊接工藝參數
權利要求
1.用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置，垂直導軌7固定在固定板(10)上，水平導軌通過一個可拆卸部件連接在垂直滑塊(8 )上，焊槍(13 )固定在水平滑塊(3 )上，其特征在于鋼軌(12 )通過C形夾鉗(2 )固定在固定板(10 )下面的定位塊(11)上，夾具一端與鋼軌踏面和導向面通過平面接觸，另一端通過圓柱面接觸，兩定位塊(11)能夠保證鋼軌(12)的對中；將驅動焊槍(13)移動的導軌安裝在固定板(10)上面，焊槍(13)固定在水平滑塊(3)上，焊接過程中焊槍(13)通過水平導軌(9)進行水平運動，每焊完一道后，根據焊道高度，通過調節垂直導軌上的調節手柄(6)調整焊槍的高度；放置于坡口的根部的焊劑片(15)與側壁和坡口根部保持貼合。
2.根據權利要求I所述的用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置，其特征在于板式焊槍(13)主要由槍柄(16)、板狀導電板(17)、板狀支承板(18)、楔形導電塊(19)、保護罩組成，焊絲(5)由板狀導電板(17)和支承板(18)中間穿過，支承板(18)與槍柄(16)之間通過絕緣材料絕緣，與焊絲(5)間通過耐高溫陶瓷(20)絕緣，在板狀導電板(17)下部，安裝楔形導電嘴(19)。
3.根據權利要求I所述的用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置，其特征在于焊劑片(15)放置在坡口中，焊劑片(15)由有彈性的金屬支承件(24)和壓制在上面的焊劑(23)構成，金屬支承件(24)中間部分折成上凸的圓弧，兩邊沿圓弧凸起方向折成與中心線成一角度，焊劑(23)通過粘結劑壓制在金屬支承件兩邊的內側，焊劑片(15)通過金屬支承件(24)圓弧部分和兩邊的彈性變形能穩定地放置在坡口中。
全文摘要
用于鋼軌對接的超窄間隙電弧焊接裝置，鋼軌(12)通過C形夾鉗(2)固定在固定板(10)下面的定位塊(11)上，夾具一端與鋼軌踏面和導向面通過平面接觸，另一端通過圓柱面接觸，兩定位塊(11)可以保證鋼軌(12)的對中；將驅動焊槍(13)移動的導軌安裝在固定板(10)上面，焊槍(13)固定在水平滑塊(3)上，焊接過程中焊槍(13)通過水平導軌(9)進行水平運動，每焊完一道后，根據焊道高度，通過調節垂直導軌上的調節手柄(6)調整焊槍的高度；放置于坡口的根部的焊劑片(15)與側壁和坡口根部保持貼合。
文檔編號B23K9/173GK102896399SQ20121040613
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者朱亮, 周超, 符平坡 申請人:蘭州理工大學