【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢轨焊接，具体涉及一种感应预热和闪光烧化复合的钢轨感应闪光复合焊方法。
技术介绍
1、无缝线路能够消除传统有缝线路接头处的冲击和振动，提高列车运行平稳性和舒适度，减少对车辆和线路的损伤，延长使用寿命。因此无缝线路广泛的应用于高速铁路和城市轨道交通。
2、闪光焊接是无缝线路铺设作业中的关键工序，其原理是利用电流通过钢轨接触面产生热量融化钢轨局部端面，通过外加纵向力挤出液态金属，在接合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接接头。闪光焊接的优点：1)自动化程度高，工艺稳定，焊接速度快，生产效率高。2)焊接质量优良，焊接接头为致密锻造组织，接头韧性好，力学性能接近钢轨母材。
3、现有钢轨闪光焊接一般可分为闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段、保压阶段。焊接开始时，钢轨处于常温状态，激发闪光需要很大功率，因此用于现场焊接的移动焊机配备了一台功率高达400kw的发电机。由于现场焊接是断续作业，两次焊接的时间间隔一般为10分钟，而一个接头的焊接过程约为2.5分钟，发电机绝大部分时间处于空载状态。发电机功率越高，其本身的成本越高，空载状态消耗的油料越多。
4、现有闪光焊接在闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段均发生金属熔化、爆破，产生大量金属微粒和有害气体，对附近的操作人员造成不同程度的身体伤害，这一问题在隧道施工中尤为显著。
5、现有技术中申请的专利如公开号为cn115770954a，名称为《一种船用高强钢中厚板的激光-电弧复合焊接方法》的中国专利技术专利，其公开了如下内容：
6、因此，研发一种低耗能、低有害气体的焊接方法具有非常重要的经济效益和现实意义。
技术实现思路
1、为了解决现有闪光焊接中存在的上述不足之处，本专利技术提供一种钢轨感应闪光复合焊方法，目的在于减小钢轨焊接使用的发电机功率，减少焊接过程中产生的金属微粒和有害气体。
2、为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：
3、一种钢轨感应闪光复合焊方法，包括如下步骤：
4、第一步、感应预热阶段：通过两个子阶段使用感应预热机的感应线圈对钢轨进行加热；
5、第二步、闪光烧化阶段：通过两个子阶段钢轨对端头继续加热，使其融化，且第二子阶段的闪光比第一子阶段的闪光更强烈；
6、第三步、顶锻阶段；
7、第四步、保压阶段。
8、进一步地，钢轨感应闪光复合焊方法的具体的步骤如下：
9、步骤（1）. 闪光焊机的动端夹持机构向左移动，与静端夹持机构分离至最大距离；电磁感应预热机右向移动，紧靠静端夹持机构；静端夹持机构的静端夹钳和动端夹持机构的动端夹钳张开，电磁感应预热机的感应线圈张开；
10、步骤（2）.设备整体下降，使设备落在钢轨上，静端夹持机构1/动端夹持机构闭合，夹紧钢轨；感应线圈闭合。
11、步骤（3）.感应预热机向左移动，使其中心对准接头中心，开始两个子阶段预热。
12、步骤（4）.感应预热阶段完成后，感应预热机向右移动紧靠静端夹持机构，开始包含两个子阶段的闪光焊接；
13、步骤（5）.闪光焊接完成，进行顶锻，保压推瘤；
14、步骤（6）.静端夹持机构和动端夹持机构张开，感应线圈张开；设备整体提升，脱离钢轨。
15、进一步地，所述感应预热阶段包括两个子阶段，第一子阶段交流电频率设置在1.2-1.4khz，将钢轨端部加热至700-750℃；第二子阶段交流电频率设置在2.2-2.4khz，将钢轨端部加热至970-1050℃；感应预热阶段总用时设置在180-220秒，当端头温度达到设定的温度时，进入闪光烧化阶段。
16、进一步地，所述闪光烧化阶段包括两个子阶段，第一子阶段钢轨端面多次短路接触，使钢轨端部获得热量，第一子阶段电压设置在340-360v，电流设置在130-190a，烧化时间设置在15-20s；第二子阶段需要比第一子阶段更强烈并且稳定的闪光来维持保护气氛，第二子阶段电压设置在360-380v，电流设置在120-180a，烧化时间设置在15-20s；闪光烧化阶段以烧化时间和烧化量作为控制该阶段结束的参数，当烧化时间和烧化量中的一个参数达到预设值，即进入顶锻阶段。
17、进一步地，所述顶锻阶段会挤出钢轨端面之间的液态金属层及其表面的氧化物杂质，封闭端面间隙，顶锻量设置在13-16mm，顶锻阶段以钢轨向静端送进的位移作为控制该阶段结束的参数，当位移达到设定值，进入保压阶段。
18、进一步地，在保压阶段，在钢轨顶锻后的接头金属结晶过程中，对钢轨接头持续施加载荷，保压压力控制在510kn-600kn。
19、基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：
20、1、本专利技术提供的一种钢轨感应闪光复合焊方法，用电磁感应预热代替了一般闪光焊接中的端面电阻热预热。因电磁感应预热先将钢轨端部加热至1000℃左右，只需要较小的功率即可将端面接触点加热融化，继而液态金属爆破，形成强烈而稳定的闪光。经研究试验发现，经加热的端面形成闪光，复合焊设备只需配备250kw的发电机，相比一般的闪光焊接方法，发电机功率降低了150kw。发电机的功率降低，其成本随之降低，给焊机生产单位带来较大地经济效益。对于使用者来说，低功率的发电机油耗更小，使用成本更低。
21、2、一般的闪光焊接方法，利用电流通过钢轨端面接触点产生的热量预热，此过程伴随着接触点融化爆破，产生大量的金属微粒和有害气体，操作人员若吸入，将对身体造成很大伤害。本专利技术提供的一种钢轨感应闪光复合焊方法，用电磁感应预热代替了传统闪光焊接中的端面电阻热预热，将闪光时间由原来的约130秒降低至约40秒，极大地减少了金属微粒的有害气体，对身体健康有着重要的意义。这一优势在地铁、隧道等相对封闭的施工环境中显得尤为突出。
22、3、在一些实施例中，使用本方法焊接过程的钢轨消耗量在19.2-25.5mm，钢轨消耗量=烧化量+顶锻量。而一般闪光焊接钢轨消耗量为28-34mm，体现了本方法钢轨消耗量小的优点。
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1.一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，具体的步骤如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，具体的步骤如下：
4.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，所述闪光烧化阶段包括两个子阶段，第一子阶段钢轨端面多次短路接触，使钢轨端部获得热量，第一子阶段电压设置在340-360V，电流设置在130-190A，烧化时间设置在15-20s；第二子阶段需要比第一子阶段更强烈并且稳定的闪光来维持保护气氛，第二子阶段电压设置在360-380V，电流设置在120-180A，烧化时间设置在15-20s；闪光烧化阶段以烧化时间和烧化量作为控制该阶段结束的参数，当烧化时间和烧化量中的一个参数达到预设值，即进入顶锻阶段。
5.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，所述顶锻阶段会挤出钢轨端面之间的液态金属层及其表面的氧化物杂质，封闭端面间隙，顶锻量设置在13-16mm，顶锻阶段以钢轨向静端送进的
6.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，在保压阶段，在钢轨顶锻后的接头金属结晶过程中，对钢轨接头持续施加载荷，保压压力控制在510kN-600kN。
...【技术特征摘要】
1.一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，具体的步骤如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，具体的步骤如下：
4.根据权利要求1或2所述的一种钢轨感应闪光复合焊方法，其特征在于，所述闪光烧化阶段包括两个子阶段，第一子阶段钢轨端面多次短路接触，使钢轨端部获得热量，第一子阶段电压设置在340-360v，电流设置在130-190a，烧化时间设置在15-20s；第二子阶段需要比第一子阶段更强烈并且稳定的闪光来维持保护气氛，第二子阶段电压设置在360-380v，电流设置在12...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕其兵，谭洪涛，张延娟，曾俊杰，张浪，岳志学，徐嘉乐，
申请(专利权)人：成都艾格科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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