铁路塞钉式接线端子焊接机具及其焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路塞钉式接线端子焊接机具及其焊接方法，其焊接机具包括底部支撑系统和安装在底部支撑系统上的径向摩擦焊接装置；径向摩擦焊接装置包括控制器、主轴箱、安装在主轴箱内的主轴、同轴安装在主轴前端部的旋转夹具、安装在主轴箱后部的驱动电机和焊接过程中通过主轴箱对被焊接接线端子施加轴向顶锻压力的轴向施力机构；其焊接方法包括步骤：一、塞钉式接线端子加工制作；二、焊孔制作或选用；三、机具安装；四、焊前移位；五、径向摩擦焊接；六、机具拆除。本发明专利技术焊接机具体积小、便于搬运和携带且操作简便，所采用的焊接方法步骤简单、实现方便且焊接处理后获得的接线端子接线电阻率低且连接可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁路钢轨接线端子固定安装
，尤其是涉及一种铁路塞钉式接 线端子焊接机具及其焊接方法。
技术介绍
目前在铁路轨道电路中，与钢轨连接的各种引接线的连接方式主要包括以下几 种1、在钢轨上钻孔后打入塞钉线连接的机械连接方式，通常是先在钢轨中腰打孔，然后将 钢轨引接线以紧配合方式打入孔中。2、在钢轨上钻孔后，镶铜套管用拉铆机实现紧配合后 穿螺栓连接引接线的机械连接方式；3、爆炸焊、铝热焊等焊接固定方式。现如今，铁路客运 专线、货运重载提速后的技术标准逐步向免维护方面发展，因而对各种轨道连接线使用时 的安全可靠性要求更高，对轨道连接线的固定安装要求也相应提高标准，轨道连接线接线 端子的牢固及安全可靠性显得至关重要。上述塞钉线连接和镶铜套管两种机械连接方式中，所安装接线端子与钢轨之间必 然存在至少0. 08mm的接触间隙，长期使用使得接触电阻逐步增大，特别是在大电流作用 下，接触电阻更大，这不仅导致铁路钢轨引接线的工作可靠性降低，而且所析出的电阻热增 力口，加剧了钢轨引接线端子接触部位的氧化腐蚀损坏，尤其在雨水侵入时氧化腐蚀损坏更 加严重。而爆炸焊、铝热焊等焊接固定方式操作步骤繁杂，并且熔焊后所产生的夹渣、结晶 物以及被焊材质的温度系数、焊后所存在的应力等在环境温度变化和列车高速运行所产生 震动力的作用下，容易造成所固定的钢轨引接线端子松动和脱焊，接触不良现象也时有发 生，从而不能实现轨道线路的日常免维护，并且影响行车安全。综上所述，现有铁路钢轨引 接线的连接方式均不同程度地存在连接不可靠、易腐蚀氧化损坏、操作繁杂、易出现松动及 接触不良现象等多种缺陷和不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简 单、轻便、安装布设方便且使用操作简便、自动化程度高、能耗低、无污染的铁路塞钉式接线 端子焊接机具。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种铁路塞钉式接线端子焊接 机具，其特征在于包括紧固且平稳安装在被处理钢轨上的底部支撑系统和安装在所述底 部支撑系统上的径向摩擦焊接装置；所述径向摩擦焊接装置包括控制器、在所述底部支撑 系统上水平左右移动的主轴箱、通过轴承机构水平安装在主轴箱内部的主轴、同轴安装在 主轴前端部的随主轴同步转动且用于夹持被焊接接线端子的旋转夹具和安装在主轴箱后 部的随主轴箱左右来回移动且驱动主轴进行连续转动的主轴转动驱动机构，以及带动主轴 箱左右来回移动且焊接过程中通过主轴箱对被焊接接线端子施加轴向顶锻压力的轴向施 力机构；所述主轴转动驱动机构为控制器控制的驱动电机，且驱动电机的动力输出轴与主 轴的后端部同轴连接。所述底部支撑系统包括底部支撑机构和安装在所述底部支撑机构前部且焊接过程中卡紧固定在钢轨下部的前端支架。所述轴向施力机构包括固定安装在主轴箱外侧的轴向力施加装置和通过传动机 构与轴向力施加装置相接的轴向力源。所述底部支撑机构包括前部固定安装在前端支架上的水平底座板、布设在水平底 座板后部的支撑底座和铺装在水平底座板上的水平直线导轨。所述轴向力源为手动驱动装置或液压驱动装置。同时，本专利技术还提供了一种工艺步骤简单、投资成本低、实现方便、可操作性强且 焊接处理后的接线端子接触电阻率低、连接可靠的铁路塞钉式接线端子焊接方法，其特征 在于该方法包括以下步骤步骤一、塞钉式接线端子加工制作采用机加工设备加工制作塞钉式接线端子； 所述塞钉式接线端子包括外径由前至后逐渐增大的圆锥状锥端体、接线端子柱和固定在锥 端体正后方且供接线端子柱安装的接线端子体，所述锥端体和接线端子体组装或加工制作 为一体且二者组成接线端子基体，所述接线端子柱安装在接线端子体后部，锥端体的材质 为铜、铝或铁材料，且接线端子体的材质为硬质金属材料；所述锥端体的锥度为α ；步骤二、焊孔制作或选用采用钻机在被处理钢轨的中腰钻取一个焊孔或选用钢 轨上原有的标准通孔作为焊孔，所钻取的焊孔为通孔或盲孔且所述盲孔的深度为钢轨中腰 厚度的70 80%，并且所钻取的焊孔为直孔或锥孔；所选用的焊孔为直孔；所述焊孔的尺 寸与锥端体尺寸相对应；步骤三、机具安装先将所述底部支撑系统固定安装在钢轨上且对所述底部支撑 系统进行调平后，再将所述径向摩擦焊接装置安装在所述底部支撑系统上且将所述径向摩 擦焊接装置安装到位后应确保主轴正对步骤二中所述的焊孔，之后将所述接线端子基体夹 持在旋转夹具上且使得所述接线端子基体前端部的锥端体正对步骤二中所述的焊孔，夹持 时旋转夹具夹在接线端子体上；步骤四、焊前移位采用所述轴向施力机构或手动将步骤三中安装就位的所述径 向摩擦焊接装置向靠近钢轨一侧水平移动，直至夹持在旋转夹具内的所述接线端子基体的 锥端体插入步骤二中所述的焊孔内；步骤五、径向摩擦焊接通过驱动电机和轴向施力机构配合使用，且按照常规径向 摩擦焊接工艺对钢轨和插入所述焊孔内的锥端体进行径向摩擦焊接；焊接之前，通过控制 器对驱动电机的转速进行控制调整；步骤六、机具拆除焊接完成后，先打开旋转夹具，再采用所述轴向施力机构或手 动将所述径向摩擦焊接装置水平向外移开，之后再将所述底部支撑系统从钢轨上拆除。上述步骤一中所述锥端体的材质为紫铜或Q235钢材料，且接线端子体的材质为 紫铜或Q235钢材料。上述步骤五中所述的进行径向摩擦焊接时，采用一级或两级摩擦压力进行焊接。上述步骤五中所述的进行径向摩擦焊接时，其焊接过程包括以下步骤501、根据锥端体和钢轨所用材料的热物理特性确定摩擦转速η和摩擦压力；当采 用一级摩擦压力进行焊接时，确定摩擦压力Ptl ；当采用两级摩擦压力进行焊接时，确定第一 级摩擦压力P1和第二级摩擦压力P2 ； 502、通过控制器对驱动电机的转速进行设定；503、启动驱动电机，并通过驱动电机相应带动锥端体在所述焊孔内高速旋转，且 锥端体高速旋转的同时通过所述轴向施力机构向锥端体施加轴向顶锻压力，直至完成锥端 体与钢轨间的径向摩擦焊接过程；当采用一级摩擦压力进行焊接时，整个焊接过程中所施 加的轴向顶锻压力均为Po’ = tana XP0 ；当采用两级摩擦压力进行焊接且当摩擦压力为第 一级摩擦压力P1时，所施加的轴向顶锻压力为P1' = tana XP1，而当摩擦压力为第二级摩 擦压力P2时，所施加的轴向顶锻压力为P2’ = tana XP2。上述步骤一中所述锥端体的锥度为a =7 15° ；步骤一中所述的接线端子柱 和接线端子体间以焊接方式进行连接，所述接线端子柱为螺纹接线柱。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、所采用的焊接机具结构简单、体积小、重量轻、便于携带和搬运且安装布设方 便。2、所用的焊接机具使用操作简便、自动化程度高且可操作性强、控制方便。3、所用焊接机具的使用效果非常好，具有能耗低、无污染等优良特性。4、焊接方法步骤简单、实现方便且焊接处理后的接线端子质量高，接线端子与钢 轨间的接触电阻率很低(接触电阻率与钢轨的电阻率相等或者低于钢轨的电阻率)，并且 连接可靠，工作性能稳定，能实现铁路钢轨引接线的免维护技术要求。其焊接原理具体体现 在在铁路现场施工，使塞钉式接线端子与钢轨在固态下实现非轴向焊接，形成的接头材料 不存在气孔、夹渣、熔化结晶等缺陷，可靠性极高，而且主要依赖塞钉式接线端子的椎端体 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路塞钉式接线端子焊接机具，其特征在于：包括紧固且平稳安装在被处理钢轨（１）上的底部支撑系统和安装在所述底部支撑系统上的径向摩擦焊接装置；所述径向摩擦焊接装置包括控制器（１０）、在所述底部支撑系统上水平左右移动的主轴箱（２）、通过轴承机构水平安装在主轴箱（２）内部的主轴、同轴安装在主轴前端部的随主轴同步转动且用于夹持被焊接接线端子的旋转夹具（４）和安装在主轴箱（２）后部的随主轴箱（２）左右来回移动且驱动主轴进行连续转动的主轴转动驱动机构，以及带动主轴箱（２）左右来回移动且焊接过程中通过主轴箱（２）对被焊接接线端子施加轴向顶锻压力的轴向施力机构；所述主轴转动驱动机构为控制器（１０）控制的驱动电机（６），且驱动电机（６）的动力输出轴与主轴的后端部同轴连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠平，钟建成，钟翊铭，
申请(专利权)人：西安誉丰通号科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]