CN117339985B - 轨道材料回收利用制作型材方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了轨道材料回收利用制作型材方法，属于材料加工技术领域，包括：对材料进行物理性能测定和化学成分的分析，将确定出的物理参数拟合在模型中使模型具有与材料相同的物理性能。根据目标型材的结构以及规格要求通过上位机选定出符合要求的材料和所对应的模型；在上位机内确定出各材料的加工顺序，根据材料的物理和化学特性，生成符合目标型材要求的加工路线。上位机通过监控系统实现对材料的实时监控，根据监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测。本发明提供的轨道材料回收利用制作型材方法在上位机内能够在实际加工前，生成相应的加工路线，能够更多的节约材料，简化加工流程，提高最终目标型材的加工质量。

Description

轨道材料回收利用制作型材方法

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，更具体地说，是涉及轨道材料回收利用制作型材方法。

背景技术

铁路钢轨在使用过程中，由于自然因素及列车载荷的作用，会使钢轨表面以及内部产生各种各样的损伤，不合格的废旧钢轨数量越积越多，甚至可能会出现爆发之势。

传统的在对废旧轨道进行回收时首先需要将其进行加热，在加热到指定的温度之后进行成型，从而加工出钢坯，在形成钢坯之后送入整形机内最终制作成所需工字钢等目标型材。上述方法虽然能够完成对轨道的重复利用，但需要指出的是，在上述方法中将全部的材料均进行了加热和成型，并且存在加工步骤以及加工方法的不合理。由于无法做到对整个加工流程的统筹规划，这也就导致能源耗费的较为严重，更为重要的是整个流程所需的时间较长，整个流程的成本较高，经济效益较差。

发明内容

本发明的目的在于提供轨道材料回收利用制作型材方法，旨在解决在对轨道材料进行回收利用时，无法做到对整个加工流程进行统筹规划的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供轨道材料回收利用制作型材方法，包括：

测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型；

对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析，将确定出的物理参数拟合在所述模型中使所述模型具有与所述材料相同的物理性能；

根据目标型材的结构以及规格要求通过所述上位机选定出符合要求的所述材料和所对应的所述模型；在所述上位机内确定出各所述材料的加工顺序，根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线；

所述上位机通过监控系统实现对所述材料的实时监控，根据所述监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测。

在一种可能的实现方式中，所述测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

对所述材料逐个进行编号，并将所述模型以及对应的资料均储存在数据库中。

在一种可能的实现方式中，所述测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

根据对所述材料扫描的结果确定出所述材料的外观尺寸；

通过检测确定出所述材料表面锈蚀以及腐蚀的情况，将上述情况均标注在对应的所述模型上。

在一种可能的实现方式中，所述对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对所述材料的化学成分进行检查，并将检查的结果与相关资料进行比对；

将确定的所述材料的内部应力、结构强度、结构韧性、塑性变形量、弹性模量和屈服极限均还原至所述模型中。

在一种可能的实现方式中，所述对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对所述材料内部的缺陷进行扫描，将扫描的缺陷结果同形状的还原至所述模型中。

在一种可能的实现方式中，所述通过所述上位机选定出符合要求的所述材料和所对应的所述模型包括：

根据所述目标型材各位置对材质的要求情况，挑选出符合的所述材料以及所对应的所述模型。

在一种可能的实现方式中，在所述上位机内确定出各所述材料的加工顺序包括：

结合所述材料物理、化学和内部缺陷情况，将各符合要求的所述模型进行随机组合；

每次随机组合完成之后确定出加工出所述目标型材所需的操作流程、所需时间和相应的成本。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线包括：

对所述材料进行包括打磨、除锈和裁切等初步处理，根据处理的结果对所述模型进行修正。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线包括：

在初步处理完成之后，按照顺序依次确定出各所述材料所需进行的加热、成型和整形；

并且根据所述上位机内对温度、作用力大小、作用力时间、角度和后处理方法等模拟的结果指导实际生产。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测包括：

在所述上位机内确定出当前所述模型物理参数的变化情况，根据变化的结果以及后续的加工方法，推测出加工完成的所述目标型材的质量；若推测质量不满足要求，则对相应的所述加工方法进行调整。

本发明提供的轨道材料回收利用制作型材方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明轨道材料回收利用制作型材方法中首先测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型，然后对材料进行物理性能测定和化学成分的分析，使得模型具有与材料相同的物理性能。在上位机内选定出符合要求的材料和所对应的模型，根据目标型材的结构以及规格要求确定出各材料的加工顺序，生成符合目标型材要求的加工路线。根据监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测。

本申请中，通过构建与材料相对应的模型，并通过对模块各参数的设定，使得在上位机内能够在实际加工前，生成相应的加工路线，该加工路线能够更多的节约材料，简化加工流程，提高最终目标型材的加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的轨道材料回收利用制作型材方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的轨道材料回收利用制作型材方法进行说明。轨道材料回收利用制作型材方法，包括：

测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型。

对材料进行物理性能测定和化学成分的分析，将确定出的物理参数拟合在模型中使模型具有与材料相同的物理性能。

根据目标型材的结构以及规格要求通过上位机选定出符合要求的材料和所对应的模型；在上位机内确定出各材料的加工顺序，根据材料的物理和化学特性，生成符合目标型材要求的加工路线。

上位机通过监控系统实现对材料的实时监控，根据监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测。

本发明提供的轨道材料回收利用制作型材方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明轨道材料回收利用制作型材方法中首先测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型，然后对材料进行物理性能测定和化学成分的分析，使得模型具有与材料相同的物理性能。在上位机内选定出符合要求的材料和所对应的模型，根据目标型材的结构以及规格要求确定出各材料的加工顺序，生成符合目标型材要求的加工路线。根据监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测。

本申请中，通过构建与材料相对应的模型，并通过对模块各参数的设定，使得在上位机内能够在实际加工前，生成相应的加工路线，该加工路线能够更多的节约材料，简化加工流程，提高最终目标型材的加工质量。

钢轨是使用特殊钢材制作而成的，一般的工厂要熔炼这种钢材，需要特殊的设备，这类设备造价都较为昂贵并且耗时耗力，造成许多工厂不愿回收废旧钢轨，有相当一部分废旧钢轨甚至就废弃在铁路旁。

为了适应资源循环再利用的发展要求，需要将废旧的铁路钢轨进行再次利用，废旧钢轨的处理是必然需要解决的社会问题，也是保证铁路能够正常运行和健康有序发展的基础。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

对材料逐个进行编号，并将模型以及对应的资料均储存在数据库中。

针对上述问题，本申请中不仅需要将轨道材料进行回收利用，更为重要的是，针对目标型材的结构以及应用场景等功能，合理的针对当前的轨道材料提供出低成本且满足要求的工艺路线，从而指导工厂的实际生产需求，降低对能源的消耗。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

根据对材料扫描的结果确定出材料的外观尺寸。

通过检测确定出材料表面锈蚀以及腐蚀的情况，将上述情况均标注在对应的模型上。

首先需要指出的是所回收的轨道材料规格各异，并且相应的物理性能和化学参数等均有一定的差异，基于上述原因，为了能够保证最终型材的质量，在进行回收和加工之前需要对轨道材料进行相应的检测和分析，从而避免最终制造出的型材不满足使用要求。

基于上述情况，本申请中需要在制作目标型材之前，对轨道材料进行检测和分析，具体的方法为，首先确定出轨道材料的外观形状，并且根据材料的外观形状构建出相应的模型，该模型能够将材料进行等比例的还原。当模型创建完成之后对其进行标记并将其上传至上位机内，通过上位机最终能够对所有材料的资料进行对应的存储。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，对材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对材料的化学成分进行检查，并将检查的结果与相关资料进行比对。

将确定的材料的内部应力、结构强度、结构韧性、塑性变形量、弹性模量和屈服极限均还原至模型中。

当对材料建模完成之后，需要对材料进行物理和化学方面的检测，具体的流程为，首先需要根据轨道的相关资料确定出其在加工完成后的化学成分，由于化学成分相对比较稳定，因此可通过对材料进行抽样检测，对资料进行对应的验证即可，因为只有上述成分确定之后，才能够更准确的规划出加工路线。

在进行物理性能检测时，需要将材料输入至性能检测机床内，通过检测机床需要确定出材料内部的应力、结构强度、结构韧性、塑性变形量、弹性模量和屈服极限等，由于轨道相对于其他金属材料而言，制作完成后的质量较高也即各处的物理情况相对接近，加之上述物理参数的检测较为常见，因此当物理参数检测完成之后就需要将所得到的参数上传至上位机内，设置对应的材料参数最终的目的是使模型具有与实际材料相同的物理性能，从而便于后续的加工路线中的规划。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，对材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对材料内部的缺陷进行扫描，将扫描的缺陷结果同形状的还原至模型中。

轨道材料通常情况下较长也较重，因此对材料进行整体的检测虽然能够确定出一定的参数情况，但是对于材料内部的缺陷可能无法有效的识别出。传统的方法是将整个材料进行整体的加热然后进行整体的成型等处理，上述操作无疑增加了成本。

本申请中为了能够节约加工成本，并且在一定程度上提高效率，因此需要对材料的内部结构进行相应的测量，最终确定出材料内部是否存在气泡和裂缝等问题。为此在对材料进行了基本的物理参数确定之后，需要再对材料进行内部的探伤，此时可借助超声探测仪等设施。当对材料进行探测完成之后，将其内部的缺陷等比例的标定在模型中，使模型存在同样的物理缺陷，也正因为如此，才能够更好的进行后续的处理。

考虑到废旧钢轨循环再利用价值最大化的需求，可以对钢轨进行超声波探伤及外观等检测，合格的可以进行降级使用，不合格的作为废料进行相应的深加工处理方式。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，通过上位机选定出符合要求的材料和所对应的模型包括：

根据目标型材各位置对材质的要求情况，挑选出符合的材料以及所对应的模型。

在实际应用时，目标型材由客户进行设计并提出，目标型材的形状较为规则。但是由于轨道材料所使用的年限均较多，并且形状也均存在一定的差异，如何在低成本的情况下通过多个不同种类的材料加工成所需的目标型材是本申请所需解决的关键问题。

由于不同材料的形状、物理和化学参数均不同，基于上述原因，根据不同材料的情况生成对应的加工方法从而达到目标型材的要求，并且在此基础上能够尽量的减少成本的投入，是本申请需要解决的关键问题。

由于从材料至型材更多的是外观尺寸的变化，其内部的化学成分并没有发生较大的变化，基于上述原因在制作型材之前，需要从数据库内选定与目标型材化学成分相应的材料，当成分确定之后再进行后续的分析以及处理。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，在上位机内确定出各材料的加工顺序包括：

结合材料物理、化学和内部缺陷情况，将各符合要求的模型进行随机组合。

每次随机组合完成之后确定出加工出目标型材所需的操作流程、所需时间和相应的成本。

当从数据库中确定出与型材相近的材料之后，就需要对数据库中各材料进行相应的归纳，归纳的原则为形状相近且化学成分相同。当归纳完成之后，相应的大致加工路线也就确定了。

为了更详细的进行说明，首先选定出数据库中化学成分相近的材料，当材料选定之后，根据目标型材的外观尺寸确定出大致的加工路线，当大致加工路线确定之后再需要根据当前材料的外观尺寸以及内部的缺陷情况，对具体的加工方法进行相应的设计。

首先大致加工路线主要包括裁切、加热、成型和整形，在上述情况确定之后需要根据当前材料的状态生成相应的特异加工，使得材料在特异加工的情况下能够成为加工目标型材所需的钢坯。

钢轨是使用特殊钢材制作而成的，一般的工厂要熔炼这种钢材，需要特殊的设备，这类设备造价都较为昂贵，而熔炼所消耗的能源很多，再加上有些工厂没有相关的专业技术，无法对钢轨进行去杂质提纯，即使勉强提纯冶炼出来的钢材，大多也是无法达到使用标准的，有相当一部分废旧钢轨甚至就废弃在铁路旁，造成资源的浪费。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，根据材料的物理和化学特性，生成符合目标型材要求的加工路线包括：

对材料进行包括打磨、除锈和裁切等初步处理，根据处理的结果对模型进行修正。

本申请的最终目的是在上位机内根据创建出的材料的模型以及对其物理和化学方面的测定，在上位机内进行全程的加工模拟，模拟过程中对温度以及成型方法等均自动生成，通过上述设置最终实现自动化的生成，也即保证即便在不同材料的情况下都能够生成质量相近的型材。

具体在实际应用时，在上位机内构建出目标型材的模型以及其对物理和化学方面的规定和要求，当上述情况确定之后，在上位机内模拟出所需材料的种类以及对应的初步加工步骤。由于每个材料均进行了建模，因此对每个材料的处理方法也会模拟在上位机内。

具体的方式为，首先在上位机内确定出制作目标型材所需的材料的个数，由于材料均进行了标记，因此材料的先后顺序也就会确定。在上位机内确定出了材料的使用顺序，在使用顺序确定之后，由于材料之间存在差异，因此需要针对特殊的材料进行对应处理，包括提前的裁切和打磨等，当进行完初步处理之后，就需要进行后续的更加重要的加热和成型等流程。

本申请中在上位机内确定出了所需材料的个数，以及加工出目标型材所需的材料的使用情况，由于之前已经通过上位机内确定出了材料的顺序以及各自的初步处理方法，那么此时各个已经初步处理的材料即可视为待加工料。

传统的方法是由工人直接根据生产的要求将各材料进行相同的处理方法，上述方法虽然能够最终制作出目标型材，但是必然会存在材料的过度加工，从而造成资源的浪费。

本申请中由于已经对各材料进行了较为详细的检测，那么在此基础上就能够在上位机内设定相应的较为具体的加工路线，该加工路线中包括温度以及相关设备动作的规定。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，根据材料的物理和化学特性，生成符合目标型材要求的加工路线包括：

在初步处理完成之后，按照顺序依次确定出各材料所需进行的加热、成型和整形。

并且根据上位机内对温度、作用力大小、作用力时间、角度和后处理方法等模拟的结果指导实际生产。

具体的实现方式为，本申请中需要首先在上位机内按照顺序对各材料的具体加工路线进行了大致的规划，规划的方法是针对不同形状以及物理性能的材料，进行不同程度的处理。

例如对不同的材料采取不同的温度处理，在进行成型的过程中，不同的材料设置不同的作用力和角度，在整形阶段，通过上位机确定出不同材料所需整形的具体流程，因为不同材料可能被加工成目标型材不同的位置，基于上述原因，也就需要在上位机内规划出不同材料不同的整形参数。最终的结果是，在上位机内进行模拟，根据模拟的结果指导对材料的处理参数，最终使其达到预设的质量要求。

在本申请提供的轨道材料回收利用制作型材方法的一些实施例中，根据监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测包括：

在上位机内确定出当前模型物理参数的变化情况，根据变化的结果以及后续的加工方法，推测出加工完成的目标型材的质量；若推测质量不满足要求，则对相应的加工方法进行调整。

在实际加工的过程中，需要借助相关的检测装置实时将各材料当前的状态上传至上位机内，上位机根据所接收到的内容对当前所对应的模型进行修正，并且在一些场合，可将成型机和整形机均模拟在上位机内，同时成型机和整形机的动作也均实时反馈至上位机，上位机能够通过相关的传感技术实现对各机器的控制。通过上述设置，就能够在上位机内模拟出各材料的变形情况，并根据变形情况对材料的加工进行指导。

为了保证质量，各材料当前的状态是实时反馈至上位机的，正是因为上述的原因，在上位机内就能够根据当前模型的状态并结合所检测的结果推断出加工后的目标型材是否满足要求，如果不满足要求，那么可在加工的过程中对加工路线等进行相应的调整。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，包括：

测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型；

对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析，将确定出的物理参数拟合在所述模型中使所述模型具有与所述材料相同的物理性能；

根据目标型材的结构以及规格要求通过所述上位机选定出符合要求的所述材料和所对应的所述模型；在所述上位机内确定出各所述材料的加工顺序，根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线；

所述上位机通过监控系统实现对所述材料的实时监控，根据所述监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测；

在所述上位机内确定出各所述材料的加工顺序包括：

结合所述材料物理、化学和内部缺陷情况，将各符合要求的所述模型进行随机组合；

每次随机组合完成之后确定出加工出所述目标型材所需的操作流程、所需时间和相应的成本。

2.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

对所述材料逐个进行编号，并将所述模型以及对应的资料均储存在数据库中。

3.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述测量出各轨道材料的结构并在上位机内创建出等比例的模型包括：

根据对所述材料扫描的结果确定出所述材料的外观尺寸；

通过检测确定出所述材料表面锈蚀以及腐蚀的情况，将上述情况均标注在对应的所述模型上。

4.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对所述材料的化学成分进行检查，并将检查的结果与相关资料进行比对；

将确定的所述材料的内部应力、结构强度、结构韧性、塑性变形量、弹性模量和屈服极限均还原至所述模型中。

5.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述对所述材料进行物理性能测定和化学成分的分析包括：

对所述材料内部的缺陷进行扫描，将扫描的缺陷结果同形状的还原至所述模型中。

6.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述通过所述上位机选定出符合要求的所述材料和所对应的所述模型包括：

根据所述目标型材各位置对材质的要求情况，挑选出符合的所述材料以及所对应的所述模型。

7.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线包括：

对所述材料进行包括打磨、除锈和裁切等初步处理，根据处理的结果对所述模型进行修正。

8.如权利要求7所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述根据所述材料的物理和化学特性，生成符合所述目标型材要求的加工路线包括：

在初步处理完成之后，按照顺序依次确定出各所述材料所需进行的加热、成型和整形；

并且根据所述上位机内对温度、作用力大小、作用力时间、角度和后处理方法等模拟的结果指导实际生产。

9.如权利要求1所述的轨道材料回收利用制作型材方法，其特征在于，所述根据所述监控系统所传回的数据对成品形状以及质量进行相应的推测包括：

在所述上位机内确定出当前所述模型物理参数的变化情况，根据变化的结果以及后续的加工方法，推测出加工完成的所述目标型材的质量；若推测质量不满足要求，则对相应的所述加工方法进行调整。