[发明专利]钢轨焊接方法及装置

说明书

本发明公开一种钢轨焊接方法及装置，包括：轨底焊接，重复从轨底一端沿焊缝长度方向按第一摆动轨迹焊接至轨底另一端，第一摆动轨迹包括：焊丝丝尖从距离侧壁为第二预设距离的位置向轨底另一端方向直线焊接第一侧壁焊接长度，画弧焊接至距离另一侧壁第二预设距离的位置，向轨底另一端方向直线焊接第一侧壁焊接长度，画弧焊接至距离侧壁第二预设距离的位置；轨腰焊接，重复从轨腰一端沿焊缝长度方向按第二摆动轨迹焊接，通过第二摆动轨迹在焊缝宽度方向划分为两条区域分别焊接；轨头焊接，在轨头一端与轨头另一端之间沿焊缝长度方向按第一摆动轨迹焊接。本发明焊接过程可重复性高，焊接接头的力学性能满足静弯、落锤等力学检测要求。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说，涉及一种钢轨焊接方法及装置。

背景技术

随着现代铁路高速、重载的发展趋势，列车对运行轨道线路也提出了更高的要求，除了要求运行线路采用无缝化建设外，对无缝线路的质量和运营能力要求也越来越高。受钢轨制造、运输的限制，无缝线路的铺设、日常维护等必须要采用焊接技术。现有的钢轨焊接技术按照不同的应用场合，可分为移动焊和原位焊，原位焊技术中又可分为铝热焊和手工强迫成型电弧焊。铝热焊接是我国目前唯一采用的钢轨原位焊接技术，但铝热焊内部为铸造组织，焊接接头性能差，是目前无缝线路中最薄弱的环节，已经越来越无法满足现代铁路日益发展的需求；手工强迫成型电弧焊，接头性能高，但接头质量受人为因素影响大，主要在日本得到广泛应用。因此发展钢轨自动电弧焊技术对提高无缝线路接头质量有非常重要的意义。

在钢轨自动电弧焊接技术中，焊接工艺轨迹参数等直接决定了焊接接头的性能质量，焊接自动化装备等都是为实现焊接工艺而确定的。现有的钢轨电弧焊接工艺主要针对手工强迫成型电弧焊，如需要焊前预热，焊接钢轨不同部位采用不同成分的焊丝进行分段焊接等，或采用气保焊焊接技术等，而在钢轨自动电弧焊接过程中，焊接过程连续进行，很难更换焊丝，现有的手工电弧焊的焊接工艺无法满足钢轨自动电弧焊的要求。

另外，钢轨原位焊技术主要用于野外线上焊接作业，因此需要采用自保护药芯焊丝，与气体保护焊相比，自保护药芯焊丝焊接时不需外加保护气源，焊枪结构简单、重量轻，便于操作；抗风性能优良，通常能在四级风下顺利施焊；对装配尺寸的要求不高，抗锈性能优良等，在石油管道、野外建筑、船舶、石油平台等有着广泛应用。自保护药芯焊丝焊接的也有一些不足，例如工艺参数适应性小，焊接工艺与接头力学性能对应重复性差，焊接工艺控制、熔滴过渡控制困难，飞溅、烟尘大等。

针对以上问题，暂未有较好的能够满足钢轨自动电弧焊要求的焊接工艺。

发明内容

针对上述情况，本发明根据钢轨自动电弧焊接的特点和需求，制定了钢轨自动电弧焊接工艺，本工艺主要包括焊接过程中焊枪运动控制、焊接过程中焊枪运动轨迹以及相应的焊接工艺参数等；并根据钢轨轨底、轨腰、轨头等不同部位的形状和焊接过程中的焊接热输入特性，采用不同的工艺参数，从而实现钢轨接头的自动电弧焊接。

一种钢轨焊接方法，所述钢轨包括轨底、轨腰和轨头，钢轨焊缝采用垂直坡口，采用窄间隙侧壁熔合方法焊接，所述方法包括：

轨底焊接，重复从轨底一端沿焊缝长度方向按第一摆动轨迹焊接至轨底另一端，形成多层焊层，其中，所述第一摆动轨迹包括：

使焊丝丝尖从距离所述侧壁为第二预设距离的位置向轨底另一端方向直线焊接至第一侧壁焊接长度，然后画弧焊接至距离另一侧壁第二预设距离的位置，向所述轨底另一端方向直线焊接至第一侧壁焊接长度，再次画弧焊接至距离所述侧壁第二预设距离的位置；

轨腰焊接，重复从轨腰一端沿焊缝长度方向按第二摆动轨迹焊接，形成多层焊层，

其中，通过所述第二摆动轨迹在焊缝宽度方向划分为两条区域分别焊接；

轨头焊接，在轨头一端与轨头另一端之间沿焊缝长度方向按所述第一摆动轨迹焊接，形成多层焊层。

可选的，所述第一摆动轨迹包括：