CN101318248B - 在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备，包括除锈、预热、焊接、缓冷步骤。该设备包括车体、加热装置、摆动焊接装置、缓冷装置。本发明能杜绝因轨面长锈造成信号系统误报问题，使信号联锁系统能获取可靠信息；所用的设备能有效在铁路钢轨面焊接防锈导电金属，且有结构简单，施工速度快，不影响钢轨内在质量，使用效果好的优点。

Description

在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备

技术领域

本发明涉及一种在铁路钢轨轨面焊接防锈耐腐蚀导电金属的设备。

背景技术

在铁路信号电气集中站或区间闭塞系统中是利用两根钢轨作为导体来传递轨道电路的信号信息。当列车或车辆在该轨道电路区段时，在两根钢轨间形成短路，轨道电路中的轨道继电器的动作电压减小，从而使轨道继电器落下，在信号联锁系统中就知道该区段有车占用。以确保该区段不能再进入车辆。因此轨道电路是信号系统保证安全的信号设备。但在站内的某些特殊区段，如复线区段进站端的渡线或侧线，由于该段轨道长时间不走车，导致轨面长锈，造成轨道电路分路不良，信号系统就区分不了该区段是否有车，即便该段轨道有列车或车辆停入，该信号系统也不能显示。这样就形成了铁路运输中的不安全因素，极易造成恶性事故。为此，在铁路上就需要经常进行检测，当测试时用标准分路断路线断路后，轨道继电器的电压大于某一值时，说明该轨道电路不能可靠使用，因此在没有改进前只能停止使用该轨道电路，影响运输效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备，所用的设备能有效在铁路钢轨面焊接防锈导电金属，且有结构简单，施工速度快，不影响钢轨内在质量，使用效果好的优点。

本发明的主要由位于车体上的焊接机、电控操作台和电动机所组成，该设备包括：

车体，用于承载电动机、焊接机、供热源装置、电控操作台、发电机组和加热装置、摆动焊接装置和铺路缓冷装置，车体用发动机驱动，车体通过车轮位于轨道上；

加热装置，位于钢轨头表面上端的车体上，用于对钢轨头表面进行预热，所述的加热装置由加热头底座、连接架、燃烧器接口、燃烧器、导气管和固定螺母所组成，连接架一端与车体固定，连接架另一端固定加热头底座，加热头底座位于钢轨头表面上端，加热头底座内设有燃烧器，燃烧器通过燃烧器接口与导气管接通；或加热装置为中、高频电源加热器，其加热头位于钢轨头表面上端；

摆动焊接装置，位于加热装置后端的钢轨头表面上端，用于在铁路钢轨头表面焊接防锈导电金属凸状焊接层形成呈连续直线，或呈连续曲线的导电焊道；所述的摆动焊接装置由角度调整螺母、曲柄轴套、焊接枪嘴、电机、固定板、滑道槽和滑块所组成，固定板与车体固定为一体，电机位于固定板上端，固定板下端设有滑道槽，滑道槽内轴设有滑块，滑块前端通过角度调节母与曲柄轴套连接，电机输出轴向下，电机输出轴前端设有曲柄轴套，滑块前端设有焊接枪嘴；

缓冷装置，位于车体后端，用于将保温材料履盖在钢轨头表面的导电焊道盖上或用保温设备对导电焊道进行防骤冷处理。

本发明的方法是采用机械将一种防锈耐腐蚀导电金属焊接在钢轨轨面，包括除锈、预热、焊接、缓冷步骤，其中：除锈，对该段钢轨头表面进行除锈处理，以露出钢轨本色为标准；预热，使用加热设备对钢轨头表面进行预热，当温度达到200～350℃时，开始进行焊接；焊接，采用自动焊接设备进行焊接，用直流焊机在铁路钢轨头表面焊接防锈导电金属凸状焊接层形成导电焊道，导电焊道位于钢轨头表面，其横截面宽度2～50mm，焊接层高出轨面0.5～4mm，呈纵向连续线分布；缓冷，焊接完成后，立刻用保温材料或保温设备进行防骤冷处理。

本发明的优点是：

1、本发明从根本上解决了钢轨轨道电路分路不良的问题，解决了长期以来存在的技术难题和安全隐患。

2、本发明的方法对钢轨热影响区小、熔覆效率高、熔化充分、焊道成型好、易获得质量优异的焊接层。焊接材料与钢轨为冶金结合，焊接层抗拉结合强度高。

3、焊接层的稀释率可控，钢轨熔化量较小，焊接层的体积小，对钢轨本身的力学性能影响很小，从而极大的保证了钢轨本身原有各项性能。经国家钢铁测试中心检测，焊接试件检测结果显示，其组织内部无马氏体、贝氏体，其布氏硬度在270-320范围内，在权威级检测结果中还可以看到在焊接热影响区和堆焊层，不但没有马氏体而且产生组织晶格更加细腻的索氏体组织出现。焊接质量完全满足铁道部相关标准。

4、焊接材料易于选择，根据不同工况和性能要求，可以选择不同的材料焊接。

5、焊接层的尺寸可以控制，从而达到解决轨道电路分路不良问题，同时满足列车行车要求。

6、焊接层具有优异的耐腐蚀性和良好的耐磨性。

7、该设备结构简单、设计合理，焊接速度快，减轻人工劳动强度，也可减少人为因素对焊接质量的影响，可以实现现场自动焊接，提高了生产效率。

8、实验通过监测列车占用情况，观察室内显示屏上试验区段的实际显示情况，并实时监测轨道继电器的残压值，检验轨面堆焊技术在解决轨道电路分路不良方面的效果。试验时间为3个月，记录试验期间在试验区段通过的列车数量、轴数、速度及车重，分析检查轨面堆焊层的变化，以检验堆焊层的耐腐蚀性、耐磨性、结合强度、耐碾压寿命等技术指标。经检测表明本发明均达到铁道部的相关标准，对焊接电流、电压、焊接材料、及焊接工艺等多项标准均达到优良标准。

附图说明

图1是本发明焊接层呈连续直线局部效果示意图

图2是本发明焊接层呈连续曲线局部效果示意图

图3是本发明所用设备的结构示意图

图4是本发明设备的摆动焊接装置结构示意图

图5是本发明设备的加热装置结构示意图

图6是本发明设备的履盖缓冷装置结构示意图

具体实施方法

一种在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备。采用机械将一种防锈耐腐蚀导电金属焊接在位于枕木2上的钢轨7轨面，包括除锈、预热、焊接、缓冷步骤，其中本发明的方法和设备是对双轨同时进行，故不再累述。

除锈，对该段钢轨头表面3进行除锈处理，以露出钢轨本色为标准。除锈可采用人工除锈或机械除锈，可采用在车体前端悬挂手推式钢轨除锈机或机械式钢轨除锈机完成。

预热，除锈后，使用加热设备对钢轨头表面进行预热，当温度达到200～350℃时，开始进行焊接。

焊接，采用自动焊接设备进行焊接，用直流焊机在铁路钢轨头表面焊接防锈导电金属凸状焊接层形成导电焊道1，导电焊道位于钢轨头表面，其横截面宽度2～50mm，焊接层高出轨面0.5～4mm，呈纵向连续线分布。采用直流焊机焊接，用防锈耐腐蚀焊条。

缓冷，焊接完成后，立刻用保温材料或保温设备进行防骤冷处理，以避免焊接区域发生骤冷，影响焊接性能。

本发明还设有打磨步骤，打磨是对导电焊道打磨清理光滑。通常打磨刷对电焊道打磨，使其变为表面光滑。

所述的焊接层呈连续直线。所述的焊接层呈连续曲线。

本发明的设备，主要由位于车体8上的焊接机13、电控操作台5和电动机12所组成，该设备包括：

车体，用于承载电动机、焊接机、供热源装置4、电控操作台、发电机组6和加热装置10、摆动焊接装置11和缓冷装置14，车体用发动机驱动，车体通过车轮9位于轨道上。发电机组为各机器提供所需电源，电控操作台用于操作发动机运行和各机器的启闭和运行。

加热装置，位于钢轨头表面上端的车体上，通过中、高频电加热器或火焰加热对钢轨头进行预热。

摆动焊接装置，位于加热装置后端的钢轨头表面上端的车体上，用于在铁路钢轨头表面焊接防锈导电金属凸状焊接层形成呈连续直线，或呈连续曲线的导电焊道。焊接机与摆动焊接装置连接。

缓冷装置，位于车体后端，用于将保温材料15履盖在钢轨头表面的导电焊道盖上或用保温设备对导电焊道进行防骤冷处理。

所述的摆动焊接装置由角度调整螺母16、曲柄轴套17、焊接枪嘴18、电机19、固定板20、滑道槽21和滑块22所组成。固定板与车体固定为一体，电机位于固定板上端，固定板下端设有滑道槽，滑道槽内轴设有滑块，滑块前端通过角度调节母与曲柄轴套连接，电机输出轴向下，电机输出轴前端设有曲柄轴套，滑块前端设有焊接枪嘴。焊接时，电机传递转矩由其轴通过曲柄轴套作旋转运动带动滑块沿滑道槽做左右摆动动作，同时带动其上的焊接枪嘴进行左右摆动焊接作业，因该摆动焊接装置整体通过固定板紧固在车体上，而车体本身具直线行走运动，在左右摆动动的焊接枪嘴作用下实现曲线焊接。调节螺母为焊接枪嘴调整角度，它可以根据现场工艺要求进行X、Y、Z三个坐标轴进行调整，使焊接枪嘴对其钢轨的距离和角度进行的调整。故该焊接车能够很好地实现导电焊道的直线焊接(直线焊接时，只需停止电机转动即可)和曲线焊接。

所述的加热装置由加热头底座25、连接架24、加热触头26、燃烧器27、所组成。连接架一端与车体固定，连接架另一端固定加热头底座，加热底座位于钢轨头上端，加热头底座内设有燃烧器，燃烧器通过燃烧器接口与导气管23接通。各导气管和燃烧器通过固定螺母28固定在加热头底座上，导气管接通供热源装置的供气口。供热源装置可为储液化气罐。使用时，燃气经 过导气管和燃烧器接口进入燃烧器点燃对钢轨头表面进行加热。或加热装置也可为中、高频电源加热器，其加热头位于钢轨头表面上端。中、高频电源加热器的电源由发电机组供给。

缓冷装置可为两种形式，一种形式为履盖缓冷，另一种形式为再加热缓冷。履盖缓冷装置主要由轮轴36、支架34、滑道33和缠绕轮29所组成。支架固定在车体后端，支架上端通过轴承35轴接轮轴两端，轮轴上固定缠绕轮，滑道一端对应设在缠绕轮下端，滑道另一端位于钢轨头上端。保温材料可为保温棉毡条缠绕在缠绕轮上，使用时，从缠绕轮上绕出沿滑道覆盖在钢轨头表面上，对其有效保温。可根据需要设置电机31带动主动齿轮32传动与主轴固定一体的从动齿轮30，完成缠绕轮带动，使棉毡条从缠绕轮上绕出。再加热缓冷装置为在设另一组加热装置对焊完的钢轨头表面重新加温，重新加温度200～350℃，即可完成加热缓冷，加热装置同上，故不再累述。

总之，本发明能杜绝因轨面长锈造成信号系统误报问题，使信号联锁系统能获取可靠信息；所用的设备能有效在铁路钢轨面焊接防锈导电金属，且有结构简单，施工速度快，不影响钢轨内在质量，使用效果好的优点。可推广使用。

Claims (1)

1.一种在铁路钢轨面焊接防锈导电金属的设备，主要由位于车体上的焊接机、电控操作台和电动机所组成，其特征在于该设备包括：

车体，用于承载电动机、焊接机、供热源装置、电控操作台、发电机组和加热装置、摆动焊接装置和铺路缓冷装置，车体用发动机驱动，车体通过车轮位于轨道上；

加热装置，位于钢轨头表面上端的车体上，用于对钢轨头表面进行预热，所述的加热装置由加热头底座、连接架、燃烧器接口、燃烧器、导气管和固定螺母所组成，连接架一端与车体固定，连接架另一端固定加热头底座，加热头底座位于钢轨头表面上端，加热头底座内设有燃烧器，燃烧器通过燃烧器接口与导气管接通；或加热装置为中、高频电源加热器，其加热头位于钢轨头表面上端；

摆动焊接装置，位于加热装置后端的钢轨头表面上端，用于在铁路钢轨头表面焊接防锈导电金属凸状焊接层形成呈连续直线，或呈连续曲线的导电焊道；所述的摆动焊接装置由角度调整螺母、曲柄轴套、焊接枪嘴、电机、固定板、滑道槽和滑块所组成，固定板与车体固定为一体，电机位于固定板上端，固定板下端设有滑道槽，滑道槽内轴设有滑块，滑块前端通过角度调节母与曲柄轴套连接，电机输出轴向下，电机输出轴前端设有曲柄轴套，滑块前端设有焊接枪嘴；

缓冷装置，位于车体后端，用于将保温材料履盖在钢轨头表面的导电焊道盖上或用保温设备对导电焊道进行防骤冷处理。

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