CN117139819A - 一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法，通过固定端夹紧机构与移动端夹紧机构对两个待焊钢轨的远端进行夹持固定，两个待焊钢轨在振动夹紧机构和摩擦振动器的作用下实现两个待焊接面的适配对中，两个待焊接面通过感应加热线圈加热，待两个待焊接面均加热至目标温度后，摩擦振动器起振，振幅和频率稳定后通过顶锻机构将两个待焊接面顶紧以振动摩擦，使得摩擦区的晶粒细化并形成更多的共晶组织，当晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，通过顶锻机构施加顶锻力以完成固相焊接；本申请通过感应加热和摩擦焊实现固相焊接，减少甚至消除高温金属飞溅，从而改善焊轨施工环境，减少环境污染，利于环保。

Description

一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法

技术领域

本申请涉及铁路钢轨摩擦焊接技术领域，尤其涉及一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法。

背景技术

随着我国高铁技术在国内外的大量推广和运用，以及在各种极端气侯条件下的高铁网络建设，对承载高速列车运行的无缝线路钢轨提出了更高的要求，实现无缝线路最关键、最重要的环节就是钢轨焊接，其所使用的焊接方法对钢轨焊接的安全可靠、节能环保(环境污染)、质量和效率等诸多方面起决定性的作用。

针对高强度钢轨材料和对其焊接质量的要求，西南交通大学钢轨焊接团队提出了第一级解决方案：采用轨道摩擦焊，轨道摩擦焊是针对钢轨的材料和结构特征，以及工程应用的实际情况而采用的一种特殊的摩擦焊方法，参见中国发明专利CN108568591A和CN108788443A，这两个专利文献分别提供了一种钢轨轨道摩擦焊接方法和一种钢轨线性摩擦焊接方法，其使用摩擦热，摩擦热属于内热，热量损失少热效率高，加热速度快，焊接时间短，焊合区不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷；焊合区在热、压力和力矩的综合力学作用下获得的晶粒超细、组织致密的焊缝组织，接头不仅连接质量高，而且性能也可到达或超过母材。

针对钢轨焊接工程施工的实际应用情况，第二级解决方案提出并推广应用，参见中国发明专利CN110052697A和CN110899955B，这两个专利文献分别提供了一种第三体钢轨摩擦焊接方法和一种细长件的摩擦焊接系统和方法，很好的解决了钢轨原位摩擦焊接和超长钢轨现场摩擦焊施工的难题。

虽然上述专利文献提供的方案可以焊接出满足质量要求的钢轨，但是，由于钢轨摩擦焊设备过于昂贵(约五仟万人民币)，使得钢轨摩擦焊方案很难进入工程应用推广。

为解决上述问题，参见中国发明专利CN113210820B，其作为第三级解决方案被提出，其公开了一种闪光焊接方法，用以钢轨焊接领域即是一种钢轨闪光摩擦复合焊方法，应用实践中发现，该钢轨闪光摩擦复合焊方法的应用可以大大降低钢轨摩擦焊设备制造成本，可降低80％以上。

虽然上述的钢轨闪光摩擦复合焊方法可以降低设备制造成本，但其在闪光加热过程中，会产生大量的闪光飞溅，形成细小的金属粉尘弥漫在空气中，对设备本身和操作人员都会造成伤害，特别是超长隧道和地铁等封闭空间进行闪光加热对环境的污染就更为严重。因此，当前的钢轨闪光摩擦复合焊方法还存在缺陷，有必要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本申请提供一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法，用以解决现有钢轨焊接过程中闪光飞溅导致工况恶劣和环境污染的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种钢轨感应摩擦复合焊接装置，包括运动控制器及分别与所述运动控制器相连的固定端夹紧机构、移动端夹紧机构、振动夹紧机构、摩擦振动器、感应加热线圈、顶锻机构和推瘤机构；

所述固定端夹紧机构与所述移动端夹紧机构相对间隔设置，所述固定端夹紧机构用以将第一待焊钢轨的一端夹紧，所述移动端夹紧机构用以将第二待焊钢轨的一端夹紧，所述第一待焊钢轨和第二待焊钢轨相对设置且预留出容纳所述感应加热线圈的加热间隙，所述振动夹紧机构用以将第一待焊钢轨靠近待焊接面的一端以及第二待焊钢轨靠近待焊接面的一端夹紧，所述振动夹紧机构在所述摩擦振动器的带动下实现两根钢轨的适配对中；所述感应加热线圈设于所述加热间隙中对位于其两侧的待焊接面进行加热；所述顶锻机构设置在所述移动端夹紧机构的一侧且用以将第二待焊钢轨与第一待焊钢轨顶紧；所述推瘤机构用以去除钢轨上的焊瘤。

上述技术方案中进一步的，所述固定端夹紧机构与所述移动端夹紧机构相对间隔的设置在机架上，所述固定端夹紧机构包括两个相对设置的夹持臂，以及用以驱动两个所述夹持臂相互靠近或远离的驱动组件，两个所述夹持臂被驱动的相互靠近并与所述第一待焊钢轨的侧壁抵接，实现对第一待焊钢轨的夹紧。

进一步的，所述移动端夹紧机构通过导轨安装在机架上，所述移动端夹紧机构通过所述导轨沿所述机架移动，所述移动端夹紧机构包括两个相对设置的夹持臂，以及用以驱动两个所述夹持臂相互靠近或远离的驱动组件，两个所述夹持臂被驱动的相互靠近并与所述第二待焊钢轨的侧壁抵接，实现对第二待焊钢轨的夹紧。

进一步的，所述感应加热线圈与感应加热器相连，所述感应加热器设置在机架上，所述感应加热器用以对感应加热线圈提供感应加热电流；所述感应加热线圈通过执行机构与所述运动控制器相连，当两个待焊端面均超过再结晶温度后，所述运动控制器通过所述执行机构将所述感应加热线圈移出所述加热间隙。

进一步的，所述振动夹紧机构位于所述固定端夹紧机构和移动端夹紧机构之间，所述振动夹紧机构包括相对设置的两个振动夹紧座，一个振动夹紧座夹持固定一个待焊钢轨，两个所述振动夹紧座上均设置有转动轴，所述振动夹紧座通过所述转动轴与所述摩擦振动器相连。

进一步的，所述摩擦振动器通过弹性连接器安装在机架上，所述摩擦振动器上设置有两个用以连接所述转动轴的连接轴，所述转动轴的中心轴线与待焊钢轨所在平面垂直，连接轴的中心轴线与待焊钢轨所在平面平行；所述摩擦振动器在运动控制器的作用下带动所述振动夹紧机构振动，使得两根待焊钢轨对中并沿平行于待焊接面的平面往复摩擦振动。

进一步的，所述推瘤机构安装在所述移动端夹紧机构上，所述推瘤机构位于待焊钢轨的四周，所述推瘤机构包括推瘤缸，所述推瘤缸的推瘤杆上设置推瘤端头，所述推瘤杆在所述运动控制器的作用下沿待焊钢轨的长度方向移动。

进一步的，所述推瘤机构设置在所述移动端夹紧机构的一侧，且靠近待焊钢轨的待焊接面。

进一步的，所述顶锻机构包括顶锻缸，所述顶锻缸安装在机架上，所述顶锻缸上安装的顶锻杆与所述移动端夹紧机构固定连接，所述顶锻杆的中心轴线与待焊钢轨的长度方向平行；所述顶锻杆在所述运动控制器的作用下相对所述顶锻缸外伸或缩回。

另一方面，基于上述提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置，本申请还提供一种钢轨感应摩擦复合焊接方法，该焊接方法包括如下步骤：

S1：远端夹紧：通过所述固定端夹紧机构将第一待焊钢轨的一端夹紧，通过所述移动端夹紧机构将第二待焊钢轨的一端夹紧，使得所述第一待焊钢轨和第二待焊钢轨相对设置且预留出容纳所述感应加热线圈的加热间隙；

S2：近端对中：通过所述振动夹紧机构对第一待焊钢轨靠近待焊接面的一端，以及第二待焊钢轨靠近待焊接面的一端分别夹持固定，通过摩擦振动器对两根待焊钢轨进行调节，使得两个待焊接面适配对中；

S3：感应加热：将所述感应加热线圈移入两个待焊接面之间的加热间隙，并对两个待焊接面同时加热，当两个待焊接面的温度均超过再结晶温度时，将感应线圈移出加热间隙，开启摩擦振动器起振和顶锻机构送进；

S4：振动摩擦：当所述摩擦振动器的振动频率和振幅均稳定时，通过顶锻机构将两个待焊接面顶紧，形成摩擦界面；

S5：顶锻焊接：当摩擦界面的晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，再次通过顶锻机构对焊接处施加顶锻力，在焊接结合区域形成足够的共同细晶粒组织后完成钢轨的固相焊接；

S6：推瘤冷却：在所述顶锻机构的顶紧作用下，所述振动夹紧机构释放钢轨，启动所述推瘤机构去除钢轨表面的焊瘤，对焊接结合区域进行冷却。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置，通过固定端夹紧机构与移动端夹紧机构对两个待焊钢轨的远端进行夹持固定，两个待焊钢轨在振动夹紧机构和摩擦振动器的作用下实现两个待焊接面的适配对中，两个待焊接面之间设置感应加热线圈，通过感应加热线圈进行感应加热，彻底消除了闪光焊接时的高温金属飞溅问题，待两个待焊接面均加热至目标温度后进行摩擦焊，开启摩擦振动器起振，振幅和频率稳定后通过顶锻机构将两个待焊接面顶紧以振动摩擦，在振动力和顶紧力的共同作用下，既能排除摩擦区的杂质异物，又能对摩擦区的晶粒进行细化，还能促进摩擦区形成更多的共晶组织，当晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，再次通过顶锻机构施加足够的顶锻力，在结合区域形成足够的共同细晶粒组织而实现钢轨的固相焊接。因此，本申请提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置通过感应加热和摩擦焊实现固相焊接，减少甚至消除高温金属飞溅，从而改善焊轨施工环境，减少环境污染，利于环保，特别适合于超长隧道和地铁等封闭空间进行钢轨焊接施工。

2、本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置可以改善焊轨施工环境，避免高温金属飞溅，大大减少焊轨设备保养维护的难度和次数，从而降低劳动强度和使用成本，易于保养维护。

3、本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置采用感应加热线圈(120KW)对待焊端面进行加热，所需功率和能耗还不到闪光加热(300KW)方式的一半，能降低设备生产成本和使用费用，从而降低能量消耗，低碳环保。

4、本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置采用感应加热方式，待焊钢轨无需导电，在机构设计制造过程中无需考虑与导电相关的问题，如：固定端夹紧机构与移动端夹紧机构的绝缘问题、导电机构的材料和面积、电极发热和冷却问题，能大大降低装置设计制造的难度，降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为一种实施例中本申请提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、运动控制器；3、固定端夹紧机构；4、移动端夹紧机构；5、振动夹紧机构；6、弹性连接器；7、摩擦振动器；71、连接轴；8、感应加热线圈；9、感应加热器；10、顶锻缸；11、推瘤缸；12、第一待焊钢轨；13、第二待焊钢轨。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

钢轨的闪光摩擦复合焊在闪光加热过程中，会产生大量的闪光飞溅，形成细小的金属粉尘弥漫在空气中，对设备本身和操作人员都会造成伤害，特别是超长隧道和地铁等封闭空间进行闪光加热对环境的污染就更为严重。因此，在钢轨闪光摩擦复合焊过程中，如何减少或消除闪光飞溅对环境的污染，成为了亟待解决的问题。

为此，本申请提供一种钢轨感应摩擦复合焊接装置及焊接方法，主要将钢轨感应加热方法和钢轨摩擦焊接相结合形成感应加热摩擦复合焊，既可以实现固态钢轨的摩擦焊接，有利于降低甚至消除环境污染，又能提高了钢轨焊接效率和质量，可以减少甚至消除钢轨闪光摩擦复合焊过程中的闪光飞溅，减小对环境的污染。

实施例一

本实施例提供一种钢轨感应摩擦复合焊接装置，该装置利用感应加热线圈对钢轨待焊的两个端面同时进行加热，当均达到再结晶温度范围以上时，移出感应加热线圈；同时启动摩擦振动器，使被加热待焊的两个端面开始做相对振动，在振动器频率和振幅均稳定的条件下，再通过顶锻机构提供合适的顶紧力，在振动力和顶紧力的共同作用下，既能排除待焊端面的杂质异物，又能对结合区的晶粒进行细化，还能促进形成更多的共晶组织；当晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，再次通过顶锻机构施加较高的顶锻力，形成足够的共同细晶粒组织。因此，可使用本申请提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置来实现钢轨的固相焊接方法。

本申请提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置的结构主要包括：机架1、固定端夹紧机构3、感应加热器9、感应加热线圈8、摩擦振动器7、振动夹紧机构5、运动控制器2、推瘤机构、移动端夹紧机构4和顶锻机构，如图1。

机架1是本申请提供的钢轨感应摩擦复合焊接装置的各组成部件的安装支撑骨架，各个组成部件安装、集成在机架1上。

固定端夹紧机构3刚性固定安装在机架1上，刚性固定的连接方式不限，只要能实现固定安装即可。固定端夹紧机构3对目标待焊接的钢轨施加夹紧力，防止顶紧或顶锻时出现钢轨与夹具之间出现打滑现象，如图1，固定端夹紧机构3对第一待焊钢轨12进行夹持固定。本实施例中，固定端夹紧机构3具有用以夹持目标待焊接钢轨的夹持座，夹持座包括两个相对设置的夹持臂，两个夹持臂受控相对靠近并对钢轨进行夹持，两个夹持臂受控相对远离后释放钢轨。当然，固定端夹紧机构3还可以是其他结构，比如夹爪等，只要能实现对钢轨的夹紧固定即可，本申请不做特殊限制。

感应加热器9也安装固定在机架1上，感应加热器9与感应加热线圈8相连，为感应加热线圈8提供感应加热电流，通过感应加热器9可以控制感应加热线圈8的感应加热电流的大小。

感应加热线圈8与感应加热器9相连，实际生产应用过程中，感应加热线圈8根据钢轨横截面积的形状尺寸定制，并能对钢轨的两个待焊端面进行同时加热，使其表面温度均达到再结晶温度以上的高温。

如图1，摩擦振动器7通过弹性连接器6安装在机架1上，摩擦振动器7能够产生高频低振幅的机械振动，并通过振动夹紧机构5作用在待焊钢轨的两个高温端面上，使它们之间产生摩擦振动。其中，弹性连接器6在传递力量时可以起到缓冲和减震的作用，降低由振动、冲击或不平衡力引起的影响，由于其弹性特性，弹性连接器6能够在连接部件发生位移或角度变化时进行调节和补偿。

振动夹紧机构5与摩擦振动器7通过转动轴连接，振动夹紧机构5可夹持待焊两根钢轨并对齐待焊端面。振动夹紧机构5包括相对设置的两个振动夹紧座，如图1，一个振动夹紧座夹持固定一个待焊钢轨，两个振动夹紧座上均设置有转动轴，摩擦振动器7上设置有两个用以连接这两个转动轴的连接轴71，转动轴的中心轴线与钢轨所在平面垂直，连接轴71的中心轴线与钢轨所在平面平行，转动轴的中心轴线与连接轴71的中心轴线垂直。因此，摩擦振动器7通过振动夹紧机构5使得两根待焊钢轨对中并沿平行于钢轨待焊面的平面往复摩擦振动。

本申请中的运动控制器2主要用以控制摩擦振动器7、顶锻机构、推瘤机构、感应加热线圈8、移动端夹紧机构4等的运动，协调钢轨感应摩擦复合焊接装置中各个机构的动作。

移动端夹紧机构4，通过导轨安装在机架1上，其相对于机架1是可以自由滑动的，如图1，移动端夹紧机构4对第二待焊钢轨13进行夹持固定，因此其具有夹紧钢轨在顶锻时不打滑的能力，同时也是推瘤机构的安装座。

推瘤机构安装在移动端夹紧机构4上，且分布在钢轨的四周，在顶锻完成之后将焊瘤推掉。推瘤机构包括推瘤缸11，推瘤缸11的推瘤杆上设置推瘤端头，推瘤杆在运动控制器2的作用下沿待焊钢轨的长度方向移动，移动过程中通过推瘤端头铲除焊瘤。

顶锻机构包括顶锻缸10，顶锻缸10安装在机架1上，顶锻缸10上安装的顶锻杆固定在移动端夹紧机构4上，顶锻杆的中心轴线与待焊钢轨的长度方向平行，顶锻机构能稳定快速地为摩擦复合焊提供顶紧或顶锻力。

本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置采用感应线圈取替闪光实施对待焊端面进行加热，彻底消除了闪光时的高温金属飞溅，从而改善焊轨施工环境，减少环境污染，利于环保，特别适合于超长隧道和地铁等封闭空间进行钢轨焊接施工，为超长隧道的焊轨施工提供了解决方案。

本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置采用感应加热(120KW)方式对待焊端面进行加热所需功率和能耗，还不到闪光加热(300KW)方式的一半，能降低设备生产成本和使用费用，从而降低能量消耗，低碳环保。

本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置的使用可以改善焊轨施工环境，避免高温金属飞溅，大大减少焊轨设备保养维护的难度和次数，从而降低劳动强度和使用成本，易于保养维护。

本申请提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置中，采用感应加热方式的待焊钢轨无需导电，在机构设计制造过程中无需考虑与导电相关的问题。如：固定端与移动端的绝缘问题、导电机构的材料和面积、电极发热和冷却问题，能大大降低装置设计制造的难度，降低制造成本。

实施例二

基于实施例一提供的一种钢轨感应摩擦复合焊接装置，本实施例提供一种钢轨预热摩擦复合焊接方法。

本实施例提供的钢轨预热摩擦复合焊接方法包括如下步骤，如图1：

1、(钢轨)远端夹紧：将两根待焊钢轨分别放置于固定端夹紧机构3和移动端夹紧机构4内，在远离待焊接面的位置分别夹紧钢轨，两个待焊接面之间预留出感应加热线圈8的加热间隙；

2、(钢轨)近端对中：由振动夹紧机构5在靠近待焊端面的位置分别上下夹持待焊的两根钢轨，并实现两待焊端面在前后(即工作边，沿钢轨长度方向，图1中的纸面上展示的左右方向)方向上对齐，通过摩擦振动器7的调节，实现两个待焊接面在上下方向(图1中的纸面上展示的上下方向)上对齐，最终目的即实现两根钢轨的中心轴线重合，实现对齐无缝焊接；

3、(钢轨待焊端面)感应加热：将感应加热线圈8移入两待焊端面之间的间隙，通电后同时加热两个待焊端面，当两个待焊端面均超过再结晶温度时，迅速将感应加热线圈8移出焊接区域，开启摩擦振动器7起振和顶锻机构送进；

4、振动摩擦：在摩擦振动器7输出的振动器频率和振幅均稳定时，通过顶锻机构迅速顶紧两待焊端面而形成摩擦界面，在振动力和顶紧力的共同作用下，既能排除摩擦区的杂质异物，又能对摩擦区的晶粒进行细化，还能促进摩擦区形成更多的共晶组织；

5、顶锻焊接：当晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，再次通过顶锻机构施加足够高的顶锻力，在结合区域形成足够的共同细晶粒组织而实现钢轨的固相焊接；

6、推瘤冷却：在保持顶锻力的作用下，一方面要完成松开振动夹紧机构5，推进推瘤机构完成焊瘤的去除；另一方面还要控制好接合区域金属的冷却速度，既能保证接合区金属的相变过程迅速完成，又能获得综合性能极佳的固态焊接接头。

本申请提供一种钢轨感应摩擦复合焊接方法，通过感应加热线圈进行感应加热，通过摩擦焊实现振动摩擦焊接，二者结合实现了固相焊接，可以减少甚至消除高温金属飞溅问题，从而改善焊轨施工环境，减少环境污染，利于环保，特别适合于超长隧道和地铁等封闭空间进行钢轨焊接施工。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，包括运动控制器(2)及分别与所述运动控制器(2)相连的固定端夹紧机构(3)、移动端夹紧机构(4)、振动夹紧机构(5)、摩擦振动器(7)、感应加热线圈(8)、顶锻机构和推瘤机构；

所述固定端夹紧机构(3)与所述移动端夹紧机构(4)相对间隔设置，所述固定端夹紧机构(3)用以将第一待焊钢轨(12)的一端夹紧，所述移动端夹紧机构(4)用以将第二待焊钢轨(13)的一端夹紧，所述第一待焊钢轨(12)和第二待焊钢轨(13)相对设置且预留出容纳所述感应加热线圈(8)的加热间隙，所述振动夹紧机构(5)用以将第一待焊钢轨(12)靠近待焊接面的一端以及第二待焊钢轨(13)靠近待焊接面的一端夹紧，所述振动夹紧机构(5)在所述摩擦振动器(7)的带动下实现两根钢轨的适配对中；所述感应加热线圈(8)设于所述加热间隙中对位于其两侧的待焊接面进行加热；所述顶锻机构设置在所述移动端夹紧机构(4)的一侧且用以将第二待焊钢轨(13)与第一待焊钢轨(12)顶紧；所述推瘤机构用以去除钢轨上的焊瘤。

2.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述固定端夹紧机构(3)与所述移动端夹紧机构(4)相对间隔的设置在机架(1)上，所述固定端夹紧机构(3)包括两个相对设置的夹持臂，以及用以驱动两个所述夹持臂相互靠近或远离的驱动组件，两个所述夹持臂被驱动的相互靠近并与所述第一待焊钢轨(12)的侧壁抵接，实现对第一待焊钢轨(12)的夹紧。

3.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述移动端夹紧机构(4)通过导轨安装在机架(1)上，所述移动端夹紧机构(4)通过所述导轨沿所述机架(1)移动，所述移动端夹紧机构(4)包括两个相对设置的夹持臂，以及用以驱动两个所述夹持臂相互靠近或远离的驱动组件，两个所述夹持臂被驱动的相互靠近并与所述第二待焊钢轨(13)的侧壁抵接，实现对第二待焊钢轨(13)的夹紧。

4.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述感应加热线圈(8)与感应加热器(9)相连，所述感应加热器(9)设置在机架(1)上，所述感应加热器(9)用以对感应加热线圈(8)提供感应加热电流；所述感应加热线圈(8)通过执行机构与所述运动控制器(2)相连，当两个待焊端面均超过再结晶温度后，所述运动控制器(2)通过所述执行机构将所述感应加热线圈(8)移出所述加热间隙。

5.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述振动夹紧机构(5)位于所述固定端夹紧机构(3)和移动端夹紧机构(4)之间，所述振动夹紧机构(5)包括相对设置的两个振动夹紧座，一个振动夹紧座夹持固定一个待焊钢轨，两个所述振动夹紧座上均设置有转动轴，所述振动夹紧座通过所述转动轴与所述摩擦振动器(7)相连。

6.根据权利要求5所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述摩擦振动器(7)通过弹性连接器(6)安装在机架(1)上，所述摩擦振动器(7)上设置有两个用以连接所述转动轴的连接轴(71)，所述转动轴的中心轴线与待焊钢轨所在平面垂直，连接轴(71)的中心轴线与待焊钢轨所在平面平行；所述摩擦振动器(7)在运动控制器(2)的作用下带动所述振动夹紧机构(5)振动，使得两根待焊钢轨对中并沿平行于待焊接面的平面往复摩擦振动。

7.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述推瘤机构安装在所述移动端夹紧机构(4)上，所述推瘤机构位于待焊钢轨的四周，所述推瘤机构包括推瘤缸(11)，所述推瘤缸(11)的推瘤杆上设置推瘤端头，所述推瘤杆在所述运动控制器(2)的作用下沿待焊钢轨的长度方向移动；

所述推瘤机构设置在所述移动端夹紧机构(4)的一侧，且靠近待焊钢轨的待焊接面。

8.根据权利要求1所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，其特征在于，所述顶锻机构包括顶锻缸(10)，所述顶锻缸(10)安装在机架(1)上，所述顶锻缸(10)上安装的顶锻杆与所述移动端夹紧机构(4)固定连接，所述顶锻杆的中心轴线与待焊钢轨的长度方向平行；所述顶锻杆在所述运动控制器(2)的作用下相对所述顶锻缸(10)外伸或缩回。

9.一种钢轨感应摩擦复合焊接方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的钢轨感应摩擦复合焊接装置，包括如下步骤：

S1：远端夹紧：通过所述固定端夹紧机构(3)将第一待焊钢轨(12)的一端夹紧，通过所述移动端夹紧机构(4)将第二待焊钢轨(13)的一端夹紧，使得所述第一待焊钢轨(12)和第二待焊钢轨(13)相对设置且预留出容纳所述感应加热线圈(8)的加热间隙；

S2：近端对中：通过所述振动夹紧机构(5)对第一待焊钢轨(12)靠近待焊接面的一端，以及第二待焊钢轨(13)靠近待焊接面的一端分别夹持固定，通过摩擦振动器(7)对两根待焊钢轨进行调节，使得两个待焊接面适配对中；

S3：感应加热：将所述感应加热线圈(8)移入两个待焊接面之间的加热间隙，并对两个待焊接面同时加热，当两个待焊接面的温度均超过再结晶温度时，将感应线圈移出加热间隙，开启摩擦振动器(7)起振和顶锻机构送进；

S4：振动摩擦：当所述摩擦振动器(7)的振动频率和振幅均稳定时，通过顶锻机构将两个待焊接面顶紧，形成摩擦界面；

S5：顶锻焊接：当摩擦界面的晶粒细化程度和共晶数量均达到预定要求时，停止摩擦振动，再次通过顶锻机构对焊接处施加顶锻力，在焊接结合区域形成足够的共同细晶粒组织后完成钢轨的固相焊接；

S6：推瘤冷却：在所述顶锻机构的顶紧作用下，所述振动夹紧机构(5)释放钢轨，启动所述推瘤机构去除钢轨表面的焊瘤，对焊接结合区域进行冷却。