用于闪光焊的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种焊接系统（10），所述焊接系统包括：电源（18）；锻造装置（16），其构造用于保持和移动待焊接在一起的两个构件（12、14）的端部；多个接点（25），其将所述电源连接到所述两个构件。所述焊接系统还可具有控制器（20），该控制器与所述电源和所述锻造装置通信。所述控制器被构造用于：在单个焊接周期的不同阶段中调节所述电源以选择性地在恒电压模式和恒电流模式下操作；以及在所述单个焊接周期的最后阶段致动所述锻造装置以将所述两个构件的端部移到一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种焊接系统和方法，更加具体地，涉及一种用于闪光焊对接接头的系统和方法。
技术介绍
在为了生产具有较长的安装寿命的铁轨的不断努力中，制造商们最近已经实现了几个工艺改进。例如，钢轨的化学物质变得更加复杂以增加耐磨度。另外，对铁轨的截面也进行了修改从而增加轨头尺寸。该增加的轨头尺寸使得在铁轨必须报废之前铁轨待执行的轮廓磨损周期更多。虽然上述的改进可以使典型的铁轨的安装周期更长，但是这些改进也可以增加在 铁轨之间的对接接头的闪光焊期间出现的困难。尤其是，外来的钢化学物质将引发问题因为添加的合金元素降低了热传导性并且限制了热流一其可在闪光焊期间影响凹坑并且最终降低焊口的完整性。另外，铁轨截面的改变降低了截面区域的对称性。铁轨截面的不对称性可对焊接表面上的不同区域中的焊接电流密度造成不良影响，同样导致形成凹坑和降低焊口的完整性。因此，需要提高铁轨焊接技术，以与工业界的不断进步相一致。本专利技术的系统和方法目的在于克服上述提及的问题中的一个或多个和/或现有技术中的其他问题。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种焊接系统。该焊接系统可以包括电源；锻造装置，其构造用于保持和移动待焊接在一起的两个构件的端部；以及多个接点，其将电源连接至这两个构件。该焊接系统还可包括与所述电源和所述锻造装置进行通信的控制器。该控制器可构造用于在单个焊接周期的不同阶段中调节电源以选择性地在恒电流模式和恒电压模式下进行操作，并且在单个焊接周期的最后阶段致动所述锻造装置以将两个构件的所述端部移到一起。在另一方面，本专利技术涉及一种将第一构件闪光焊到第二构件的方法。该方法可包括至少在焊接周期的第一阶段将电源调节在恒电流操作模式以向第一和第二构件的端部提供电能；至少在焊接周期的第二阶段将电源调节在恒电压操作模式以向第一和第二构件的端部提供电能。该方法还可包括在焊接周期的第三阶段将第一构件移到第二构件中。附图说明图I是示例性公开的焊接系统的示意图；和图2是描述可以通过图I的系统执行的示例性公开的方法的流程图。具体实施例方式图I示出了焊接系统10，其可以用于结合两个构件一例如两个铁轨12、14的彼此相邻的端部。焊接系统10可包括锻造装置16、电源18以及控制器20。如在下文中将更详细说明的，控制器20可调节从电源18导向铁轨12、14的电压和电流以在铁轨12、14之间的对接接头处形成永久的闪光焊。锻造装置16可包括以下的部件一该部件基于来自控制器20的指令相互合作以利用极大的力将铁轨12、14的端部移动到一起。例如，锻造装置16可包括与各个铁轨12、14相关联的一个或多个夹具22，以及在夹具22之间延伸的致动器24。虽然可以使用任意的布置结构和任意数量的夹具22来抓取铁轨12、14的端部，但是，在一个实施例中，夹具22可以位于各个铁轨端部的上冠部、下基部和中间网面。各个夹具22可构造为提供夹持力以在焊接工艺期间牢固地保持相应的铁轨12、14。可以想象，与铁轨12、14中的一个关联的夹具22可以与静止的台板(platen)(未示出)相关联，同时与铁轨12、14中的另一个相关联的夹具22可与可动的台板(未示出)相关联。或者，与各个铁轨12、14相关联的夹具22可与可动台板相关联。致动器24可以体现为液压致动器一在两个端部与夹具22连接和/或连接到与夹具22相关联的台板。响应于来自控制器20的指令，可以选择性地将高压流体供给到致动器24以收缩并将铁轨12、14移到一起或者伸开并将铁轨12、14拉开。在一个实施例中，可以将致动器24构造为施加大约50-200吨范围内的力。 电源18可以是中频DC (MFDC)电源——脉宽调节控制(PMW)。因为中频电源可以受控制以补偿变化电路条件中的变动，因此可以认为是独立的电源。电源18可以以两种不同的模式一例如恒电流模式和恒电压模式一来操作，电源18能够在这两种模式之间很快地转换，例如在1/2400秒之内。在恒电流模式下，可以控制电源18以改变输出电压，从而维持预设的焊接电流。随着正被焊接的构件升温，被焊接的构件中的相关的DC阻抗也增加。当被焊接的构件中的电流由于增加的阻抗而开始减小时，电流最终将降至预设的焊接电流之下。在这种情况下，为了维持被焊接的构件中的恒定电流，可以控制电源18以将供给电压增加到约12vdc (直流电压伏特)的最大设计量。随着焊接电流到达或超过预设的焊接电流，可以控制电源18以降低供给电压。在恒电压模式下，可以控制电源18以改变输出电流，进而维持预设的焊接电压。当被焊接的构件中的电压开始降至预设焊接电压之下时，为了维持被焊接的构件中的恒定电压，可以控制电源18以将供给电流增加至约130，OOOamps (安培)的最大设计量。随着焊接电流到达或超过预设的焊接电流，可以控制电源18以降低供给电流。电源18在焊接工艺期间可以通过连接到铁轨12、14端部的接点25而将电能导向铁轨12、14。需要注意，可以使用任意构造和任意数量的接点25。在一个示例中，在待焊接的各个铁轨12、14的端部可以使用成对的接点25，该成对的接点在铁轨12、14的相对侧分隔开。如果需要，变压器26可以与电源18相关联。变压器26可构造为接收来自公共设施或其他源设备中的交流电，并且根据电源18的需求来转换电力。在一个示例中，变压器26可以接收具有频率为50-60HZ的480伏(交流电压)的交流电，并且将该交流电转换为最大值为12vdc和130，OOOamps的直流电功率。控制器20可以根据传感器的输入和/或来自操作者的输入与焊接系统10中的构件进行通信以调节铁轨12、14的闪光焊。控制器20可以体现为单个的或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGAs)、数字信号处理器(DSPs)等——包括用于根据不同的输入信号而控制锻造装置16和电源18的操作的装置。可以理解，控制器20可轻易体现为一般焊接系统微处理器，并且能够控制多个焊接系统功能和操作模式，或者，可选地专用于仅控制与电源相关的功能。如果控制器20与一般焊接系统微处理器分开，那么控制器20可以经由数据链路或其他的方法与一般焊接系统微处理器通信。许多商用微处理器可构造为执行控制器20的功能。控制器20可以与多种已知的电路关联，包括电源电路系统、信号调节电路系统、致动器驱动电路系统(也就是，向致动器24供电的电路系统，螺线管、电机等)以及通信电路系统。焊接系统10可以与一个或多个传感器28相关 联。例如，传感器28可以包括与向接点25的供电相关联的电压和/或电流传感器；线性距离和/或速度传感器，其与由致动器24引起的铁轨12、14的移动关联；压力传感器，其与由致动器24施加在铁轨12、14的力关联；温度传感器，其与铁轨12、14两者之一或两者关联；或者本领域中已知的其他传感器。可以想到，按照需要，电压和/或电流传感器可位于电源18的主侧(电源18和变压器26之间)或者电源18的副侧(电源18和接点25之间)。各个传感器28可以构造为产生表示相应的测量参数的信号，并且将信号传递给控制器20。图2示出了可以由控制器20根据传感器输入和/或操作者的输入而控制的示例性焊接工艺。以下将更加详细地说明图2以便更好地说明本专利技术的系统及其操作。工业适用性对接接头的闪光焊能够以四个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·巴蒂斯蒂，
申请(专利权)人：铁路发展服务公司，
类型：
国别省市：