CN1098186C - 一种关于铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用带极埋弧堆焊技术的铁路车钩、钩舌修理方法，采用该方法修理铁路车钩、钩舌具有自动化程度高、劳动强度低、焊接质量高、焊接效率高、焊接烟尘小、无电焊明弧、焊接成本低且多个工件连续自动堆焊的优点。

Description

一种关于铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法

本发明属于工件加工修理方法，具体地说它是一种关于铁路机车、车辆车钩、钩舌修理的带极埋弧自动堆焊方法。

铁路机车、车辆的车钩、钩舌是用于机车、车辆之间互相连接的装置。在使用过程中会造成很大的磨损，需要经常加工修理，其加工方法是用电焊堆焊的方法在磨损部位堆焊金属使车钩、钩舌恢复到原型状态，现有的堆焊方法是用手工电弧焊堆焊和丝极埋弧焊。用手工电弧焊堆焊有如下缺点：1由于是单个堆焊所以工作效率低，2烟尘大污染环境，3由于是明弧焊接所以光污染严重，对工人视力损害较大，4焊接质量难以保证，5工人劳动强度较大，6焊接成本高的问题；丝极埋弧焊也有很多缺点：1堆焊效率不如带极埋弧堆焊效率高，2由于丝极埋弧焊接方法自身的局限性，使得连续堆焊的车钩、钩舌必然粘连成为一体，要用切割的方法将其割开，这样就增加了焊接过程的复杂性和劳动强度，3由于丝极堆焊是分层堆焊，这就要求焊机机头往复堆焊多次完成堆焊过程，而焊机机头每一次往复运动之前都要敲除焊渣，这就必然增加操作着的劳动强度，4丝极堆焊的光洁度远不如带极堆焊的光洁度。

本发明的目的是，提供一种劳动强度低，焊接质量高，焊接效率高，焊接烟尘小，无电焊明弧，焊接成本低且多个工件连续自动堆焊的铁路机车、车辆车钩、钩舌专用带极埋弧自动堆焊的生产方法，以克服现有技术的不足。

本发明的目的可通过下述步骤来实现：本发明提出的铁路车钩、钩舌带极埋弧自动堆焊的生产方法是将电极形状为带状的埋弧堆焊技术应用于铁路车钩、钩舌修理的生产过程并使其自动化(本发明所称带极就是焊带，带极是专业名词)。它包括：焊接设备的特殊工艺性适应方法和焊接工艺方法两部分。实现本方法所需要的堆焊设备是焊修铁路机车、车辆车钩、钩舌的专用带极埋弧自动焊机。它包括：电源，控制系统，能将带极头部弯转角度的特制焊机机头，工件电源给送装置和工件边缘焊剂、熔池遮挡装置，焊机机头和工件距离的三坐标调整装置(其中包括：X轴方向距离调整装置、Y轴方向距离调整装置、Z轴方向距离调整装置)，焊机机头或工件行走装置，焊机机头或工件平移装置，工件胎具，焊床，送带机构，焊剂给送和回收机构；实现本方法所需要堆焊设备的特殊工艺性适应方法包括：将焊机机头制造成能将带极头部弯转角度的特制焊机机头，在焊机上安置工件与焊机机头距离的三坐标调整系统，安置在工件附近的工件电源给送装置和工件边缘焊剂、熔池遮挡装置，配置焊机机头或工件行走装置，配置焊机机头或工件平移装置，配置专用工件胎具，配置焊床；堆焊工艺方法包括：1将特制焊机机头伸进钩舌堆焊位置的方法，2焊机机头及送带机构避让车钩、钩舌突出部位方法，3连续自动堆焊防止车钩、钩舌相互粘连方法，4连续自动堆焊方法，5连续自动堆焊时增大焊道宽度和堆焊层厚度的方法。

本发明的要点是：1堆焊设备的特殊工艺性适应方法，其中包括：①能将带极头部弯转角度的特制焊机机头，②工件和焊机机头距离的三坐标调整系统，③安置在工件附近的工件电源给送装置和工件边缘焊剂、熔池遮挡装置，④焊机机头或工件行走装置，⑤焊机机头或工件平移装置，⑥专用工件胎具，⑦焊床。2堆焊工艺方法，其中包括：①将特制焊机机头伸进钩舌堆焊位置的方法，②焊机机头及送带机构避让车钩、钩舌突出部位方法，③连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法，④连续自动堆焊方法。⑤连续自动堆焊时增大焊道宽度和堆焊层厚度的方法。

本发明所述的铁路车钩、钩舌堆焊方法的先进性在于：提供了能适应车钩、钩舌连续自动堆焊工艺方法和对普通埋弧自动焊机为能适应铁路车钩、钩舌特殊堆焊工艺所作的改进方法。其设备改进方法是：1由于带极埋弧堆焊要求带极必须竖直对着被焊工件，一般带极埋弧自动焊机的机头要把带极竖直送到工件的被焊部位则须竖直对着被焊工件，而铁路车钩、钩舌堆焊部位在一个弯曲面内且空间很狭小，一般的焊机机头无法竖直伸进去。所以本发明提供了一种能将或焊带头部弯转角度的特制焊机机头制造方案，使焊机机头由一般的竖直方式进入工作面改变成为由倾斜方式进入工作面，使焊机机头能适应在车钩、钩舌弯曲面内狭小的工作空间内堆焊的需要。2用焊机特设的三坐标调整系统可以对焊机机头和钩舌弯曲面内的堆焊部位相对位置作精细调整以适应狭小空间内的堆焊需要。3为适应连续自动堆焊，本发明提供了焊机机头或工件连续行走装置制造和配置方案，即：如果工件不动堆焊工位运动时，用焊机专用小车和小车专用轨道以及安置工件的专用胎具以及焊床，每个胎具可以放数个工件，每个焊床可以放几个胎具；如果工件运动堆焊工位不动时，将工件放置于输送机上运送至堆焊工位。4由于钩舌形状的特殊性使得钩舌边缘在堆焊时容易流出焊剂和钢水，本发明提供了一种遮挡方案，即根据钩舌边缘形状制作工件边缘焊剂、熔池遮挡装置。5由于工件是在不断地运动中堆焊，本发明提供了一种特殊的工件电源供给方法即滑动摩擦电源供给装置。将导电金属装置于焊床上和胎具上工件放置于胎具上，工件压着胎具上的导电金属，胎具压着焊床上的导电金属，焊床上的导电金属连接着焊接电源，这样凭工件自重就能很好地导电。为适应较大厚度和较大宽度堆焊层的需要，本发明提供了使焊机机头或工件平移装置的解决方案，即在焊机机头或工件胎具下部安装平移装置。为了使带极埋弧堆焊技术应用于铁路车钩、钩舌堆焊，本发明提出的工艺方法是：1为适应焊机机头在狭小空间内堆焊和将带极竖直对着工作面，将焊机机头前部弯转一个角度使焊机机头能伸进车钩、钩舌内部堆焊。2焊机机头及送带机构避让车钩、钩舌突出部位方法，因为需要连续堆焊，工件和焊机机头始终是在连续的相互运动中，为避免在运动中工件碰撞焊机机头，将焊机机头在伸进车钩、钩舌内时与堆焊方向偏转一个角度α(α的度数以焊机机头能顺利避让车钩、钩舌突出部位和带极能跨越两车钩、钩舌之间的缝隙顺利堆焊为条件)。3连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法，因为埋弧焊机引弧困难，在堆焊时为了保证一次引弧连续堆焊就需要将工件首尾相连成一体，数个工件一次堆焊完成，这就出现一个堆焊出的工件是一个整体，需要逐个断开，本发明所提出解决连续自动堆焊时车钩、钩舌相互粘连问题的工艺方法是：利用焊机机头的偏转角α，在将工件首尾相连成一体的同时在工件之间留出一定的缝隙(工件之间留出的缝隙的大小以堆焊时带极能顺利跨越缝隙不灭弧和堆焊时工件相互不粘连为条件)，这样在堆焊时接缝处的钢水顺缝隙流走使两个工件粘连不到一块，解决了连续自动堆焊时工件粘连问题(因为带极有一定宽度加之机头的偏转使带极在堆焊方向上有了一定的宽度，在堆焊到工件之间的缝隙时带极就可以跨越两个工件不息弧，保证了堆焊过程的连续性)。因为丝极没有宽度，解决不了两个工件之间的缝隙的跨越问题，这也是带极连续堆焊解决工件粘连问题的优越之处。4连续自动堆焊方法，为解决连续自动堆焊问题本发明提出了两个解决方案：(1)它可以是工件行走堆焊工位不动方案，即将工件放置于输送机上以输送机的运动连续向堆焊工位连续输送工件实现连续自动堆焊。(2)工件不动堆焊工位不断运动方案，将工件放置于专用胎具上将胎具放置在焊床上，焊机机头安置于焊车上使焊车沿焊床行走，通过不断的上下工件实现连续自动堆焊。在工件不动堆焊部位不断运动方案中，工件摆放在专用胎具上，每个胎具上可以摆放一定数量的工件，将两个或数个胎具摆放在焊床上，焊床可以线型布局也可以环型布局(焊床首尾不相连称为线型布局，焊床首尾相连称为环形布局)，线型布局时：焊车在焊床旁往复行走进行堆焊，当焊车焊完一个胎具上的工件移动至下一个胎具上堆焊时，将这一个胎具取走，将胎具上的工件取下，安装上新的待焊工件放在原来位置，当焊车将另外一组胎具上的工件焊完又移动到这个胎具上焊接时，将另外一个胎具取走安放新的工件，如此往复实现连续自动堆焊。当焊床呈环型布局时，焊车围绕焊床连续堆焊，在堆焊过程中不断地将焊完的工件取走摆放上新的待焊工件，一直持续下去实现连续自动堆焊。5连续自动堆焊时增大焊道宽度和堆焊层厚度的方法，在用焊床堆焊方案中：当焊床线型布局时在焊车的往复运动中每一次变换方向，焊车与焊床之间都增加或减少一次给定的距离；当焊床呈环型布局时，焊车每走完一圈，焊车和焊床之间都增加或减少一次给定的距离。

本发明与现有技术相比有以下优点：1因为带极连续自动埋弧堆焊方式的堆焊效率远高于手工堆焊和工件单体埋弧堆焊方式，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式代替手工堆焊和工件单体埋弧堆焊方式堆焊铁路车钩、钩舌可以大大提高工件的堆焊速度。2由于自动连续埋弧堆焊的烟尘远小于手工堆焊，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式堆焊铁路车钩、钩舌有利于保护环境和有利于工人的身体健康。3由于埋弧焊无电焊明弧，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式堆焊钩舌有利于保护工人的视力。4由于带极连续自动埋弧堆焊方式焊接质量远高于手工堆焊和工件单体埋弧堆焊以及丝极堆焊，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式堆焊车钩、钩舌有利于提高工件堆焊质量。5由于带极连续自动埋弧堆焊方式的生产过程是连续和自动的工人的劳动强度很小，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式堆焊车钩、钩舌有利于减轻工人的劳动强度。6根据试验和科学文献记载带极连续自动埋弧堆焊方式的堆焊成本远小于其他堆焊方式的成本，所以采用带极连续自动埋弧堆焊方式堆焊车钩、钩舌可以大大减少修理成本。

附图给出了本发明的一种实施方案，下面结合附图进一步说明本发明的具体方案。

图1是本发明提出的特制焊机机头解决方案图，

图2是本发明提出的特制焊机机头伸进工件方案示意图的主视图，

图3是本发明提出的特制焊机机头伸进工件方案示意图的左视图，

图4是本发明提出的工件胎具和焊床的方案图，

图5是本发明提出的工件胎具的方案图，

图6是本发明提出的焊机机头及送带机构避让钩舌突出部位方案以及连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法示意图的主视图，

图7是本发明提出的焊机机头及送带机构避让钩舌突出部位方案以及连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法示意图的俯视图，

图8是本发明提出的连续自动堆焊方案中工件不动堆焊工位不断运动且焊床呈线形布局方案示意图的主视图，

图9是本发明提出的连续自动堆焊方案中工件不动堆焊工位不断运动且焊床呈线形布局方案示意图的俯视图，

图10是本发明提出的连续自动堆焊方案中堆焊工位不动工件不断运动方案示意图。

结合图1，图1是本发明提供的特制焊机机头解决方案图，图中1是能将带极弯转一定角度的焊机机头，2是焊机机头的弯转圆弧，3是带极，4是上导电块，5是下导电块，带极由上下导电块之间送进经，过圆弧2弯转改变方向后对着工件。

结合图2～3，图2～3是本发明提供的为适应焊机机头在狭小空间内堆焊和将带极竖直对着工作面，将焊机机头前部弯转一个角度使焊机机头能伸进车钩、钩舌内部堆焊的工艺方法图。图中1是焊机机头，3是带极，6是工件，7是焊机机头工作空间。

图6～7是本发明提出的焊机机头及送带机构避让钩舌突出部位方案以及连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法的示意图，图中1是焊机机头，3是带极，6是工件，8是工件突出部位，9是焊机机头在伸进车钩、钩舌内时与堆焊方向偏转一个角度α，10是工件之间预留间隙，焊机机头与堆焊方向形成一个夹角使焊机机头避免了和车钩、钩舌的突出部位相撞，再者由于夹角α的存在使带极在堆焊方向上有了一定的宽度使带极在堆焊到两个钩舌的连接处时就可以跨越两个钩舌而不灭弧，这时只要将两个钩舌之间留一定的间隙就可以使带极在堆焊到连接处的钢水流走使连接到一起的钩舌焊不到一起，就可以解决堆焊过程中的车钩、钩舌粘连问题。

图4～5是本发明提出的工件胎具和焊床的示意图，图中1是焊机机头，6是工件，10是工件之间预留间隙，11是工件胎具，12是焊床，13是焊剂熔池遮挡装置，14是胎具导电块，15是焊床导电块。在胎具11上安置有焊剂熔池遮挡装置13，工件6坐在胎具导电块14上，胎具11的导电块14压在焊床12的导电块15上，胎具11放置在焊床12上，每个胎具上可以安放数个工件，每个焊床可以安放数个胎具。

图8～9是本发明提出的连续自动堆焊方案中工件不动堆焊工位不断运动且焊床呈线形布局方案示意图，图中1是焊机机头，6是工件，12是焊床，16是焊车17是焊车轨道18是焊床配置的焊胎1，19是焊床配置的焊胎2。按焊车走一个往复完成堆焊过程：焊车从焊床的中间向焊床的两头(任意一个方向)开始堆焊，当堆焊到端部最后一个工件后焊车自动倒车向相反方向堆焊并且自动使焊机机头增加或减少一次与工件的距离，以增加焊道的宽度，当焊车越过两个胎具接缝处后就可以将堆焊完的工件连同胎具一起取下，卸下堆焊完的工件装上待焊工件放回原来位置，当焊车将另外一个胎具上的工件焊完后又移动到新一个胎具上时就可以将另一个胎具取走换装新的工件如此往复实现连续堆焊。

图10是本发明提出的连续自动堆焊方案中堆焊工位不动工件不断运动方案示意图，图中1是焊机机头，3是带极，6是工件，20是带极盘，21是送带论，22是输送机，将工件放在输送机22上以输送机的运动向堆焊工位不断地输送工件实现连续自动堆焊。

本发明提出了将带极堆焊技术应用于铁路车钩、钩舌堆焊修理的方法，应用本发明提出的技术方法可以解决将带极堆焊技术应用于铁路车钩、钩舌修理的关键性技术难题，也可以解决当前丝极堆焊中的工件粘连问题，还可以解决铁路车钩、钩舌堆焊中的连续自动焊问题，从真正意义上做到连续自动堆焊。应用本发明提出的技术方案解决铁路车钩、钩舌的堆焊问题还具有劳动强度低，焊接质量高，焊接效率高，焊接烟尘小，无电焊明弧，焊接成本低等优点，因此推广前景广阔。

Claims (10)

1.一种关于铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，是将电极形状为带状的埋弧堆焊技术应用于铁路车钩、钩舌修理的生产过程的方法，它包括：堆焊设备的特殊工艺性适应方法和堆焊工艺方法两部分，其特征在于：实现本方法所需要堆焊设备的特殊工艺性适应方法包括，将焊机机头制造成能将带极头部弯转角度的特制焊机机头，在焊机上安置工件与焊机机头距离的三坐标调整系统，安置在工件附近的工件电源给送装置和工件边缘焊剂、熔池遮挡装置，配置焊机机头或工件行走装置，配置焊机机头或工件平移装置，配置专用工件胎具，配置焊机机头或工件行走装置；堆焊工艺方法包括：1将特制焊机机头伸进钩舌堆焊位置的方法，2焊机机头及送带机构避让车钩、钩舌突出部位方法，3连续自动堆焊防止车钩、钩舌相互粘连方法，4连续自动堆焊方法，5连续自动堆焊时增大焊道宽度和堆焊层厚度的方法。

2.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：堆焊设备的特殊工艺性适应方法是，①用特制的焊机机头将带极弯转一个角度，改焊机机头由竖直进入工作面为倾斜进入工作面，②配置焊机机头或工件平移装置，在用焊床堆焊方案中，当焊床线型布局时在焊车的往复运动中每一次变换方向，焊车与焊床之间都增加或减少一次给定的距离；当焊床呈环型布局时，焊车每走完一圈，焊车和焊床之间都增加或减少一次给定的距离，③配置焊机机头或工件行走装置，当堆焊工位不动而工件连续运动时，配置输送机，当堆焊工位运动工件不动时配置工件胎具、焊床、焊车、轨道。

3.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：将特制焊机机头伸进钩舌堆焊位置的方法是为适应焊机机头在狭小空间内堆焊和将带极竖直对着工作面，将焊机机头前部弯转一个角度使焊机机头能伸进车钩、钩舌内部狭小空间内进行堆焊。

4.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：焊机机头及送带机构避让钩舌突出部位方法是为避免在运动中工件碰撞焊机机头，将焊机机头在伸进钩舌内时与堆焊方向偏转一个角度α。

5.根据权利要求4所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：将焊机机头在伸进钩舌内时与堆焊方向偏转一个角度α的度数以焊机机头能顺利避让车钩、钩舌突出部位和带极能跨越两车钩、钩舌之间的缝隙顺利堆焊为条件。

6.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法是在将工件连成一体的同时在工件之间留出一定的缝隙。

7.根据权利要求6所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法中连续自动堆焊时防止车钩、钩舌相互粘连方法，其特征在于：工件之间留出的缝隙的大小以堆焊时带极顺利跨越缝隙不灭弧和堆焊时工件相互不粘连为条件。

8.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：连续自动堆焊方法是，(1)它可以是工件行走堆焊工位不动方案，即将工件放置于输送机上以输送机的运动连续向堆焊工位输送工件实现连续堆焊，(2)工件不动堆焊工位不断运动方案，将工件放置于专用胎具上将胎具放置在焊床上，焊机机头安置于焊车上使焊车沿焊床行走，通过不断的上下工件实现连续自动堆焊。

9.根据权利要求8所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法中的连续自动堆焊方法，其特征在于：在工件不动堆焊部位不断运动方案中，工件摆放在专用胎具上，每个胎具上可以摆放一定数量的工件，将两个或数个胎具摆放在焊床上，焊床可以线型布局也可以环型布局，线型布局时：焊车在焊床旁往复行走进行堆焊，当焊车焊完一个胎具上的工件移动至下一个胎具上堆焊时，将这一个胎具取走，将胎具上的工件取下，安装上新的待焊工件放在原来位置，当焊车将另外一组胎具上的工件焊完又移动到这个胎具上堆焊时，将另外一个胎具取走安放新的工件如此往复实现连续堆焊。当焊床呈环型布局时，焊车围绕焊床连续堆焊，在堆焊过程中不断地将焊完的工件取走摆放上新的待焊工件。

10.根据权利要求1所述的铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法，其特征在于：连续自动堆焊时增大焊道宽度和堆焊层厚度的方法，在用焊床堆焊方案中：当焊床线型布局时在焊车的往复运动中每一次变换方向，焊车与焊床之间都增加或减少一次给定的距离；当焊床呈环型布局时，焊车每走完一圈，焊车和焊床之间都增加或减少一次给定的距离。

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