感应加热装置、采用该装置的钢轨焊接设备及热处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种焊接接头热处理用的感应加热装置，同时还涉及采用该装置的钢轨焊接设备和相应热处理方法，属于轨道交通技术领域。该装置包括用于将所述感应加热装置安装于钢轨焊接设备的安装件；分别与所述安装件构成垂向移动副、并分别与分体式仿形感应线圈构成垂向轴转动副的升降背板；具有与钢轨外廓相仿的仿形面内廓、可绕垂向轴在其仿形面朝向钢轨延伸方向的张开状态以及所述仿形面朝向钢轨侧的合拢状态之间转位的一对仿形感应线圈。本发明专利技术不仅整体结构十分紧凑、简单，而且在非工作状态时占用空间小，当安装于闪光焊接设备后，在实现焊接和正火工序高效切换的同时，可以保持对中性能等优点，进而确保轨道的对焊质量。进而确保轨道的对焊质量。进而确保轨道的对焊质量。

【技术实现步骤摘要】
感应加热装置、采用该装置的钢轨焊接设备及热处理方法


[0001]本专利技术涉及一种焊接接头热处理用的感应加热装置，同时还涉及采用该装置的钢轨闪光焊接设备和相应的钢轨焊接接头热处理方法，属于轨道交通


技术介绍

[0002]钢轨对焊过程的焊接和正火是两道十分重要的工序。长期以来，需要先采用大型闪光对焊设备进行闪光焊接，再借助热处理装置进行正火。由于其间需要两种设备转换，因此流程繁琐，工作效率低。为了避免麻烦，申请号为201710982481.4和201910323785.9先后提出了“感应加热装置”的解决方案。前者提供一种悬挂式钢轨闪光对焊中频热处理机构，包括焊机静架、焊机动架、中频热处理机构、和悬挂架，所述中频热处理机构固定于焊机静架和焊机动架之间，焊机静架和焊机动架顶端通过悬挂架连接固定；后者则给出了感应加热装置的操作方法；通过该悬挂式钢轨闪光对焊中频热处理机构，实现了一次性完成钢轨的闪光焊接以及锁定状态下的接头热处理，提高了工效。
[0003]然而以往的闪光焊接设备，其中心轴及其两侧箱体导电轴构成的稳定“品字形三轴结构”中，中心轴由芯轴和套装于芯轴之外的空轴构成，空轴可在芯轴上轴向运动。焊机静架和焊机动架分别与芯轴和空轴铰接、随之轴向移位。由于焊机静架和焊机动架之间存在中心轴，且“品字形三轴结构”的间隔空间十分有限，因此在此基础上附加需要有升降、推动线圈张合等工序切换动作的感应热处理装置相当困难，结果导致上述现有技术不得不采取将中心轴改为
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中断式”中轴结构，以便借助焊机静架和焊机动架之间的“去中心轴”的空间和更大的相对位移让出感应热处理装置的安装及工序切换所需的动作空间。结果，不仅使设备结构以及作业动作复杂化，而且“中断式”结构无疑削弱了贯穿式中心轴原先所具有的结构稳定、对中性能好、具有抑制对焊错边量、延长设备寿命等突出优点。另外，虽然现有技术的感应加热器也出现了采取对开分体式的结构，但只有一个变压器，通电加热时两分体式感应线圈需要对合接触构成一个电流回路，而感应加热时线圈回路通过大电流，存在接触不良引起故障的风险。
[0004]更具体而言，申请号为201710982481.4和201910323785.9的专利文献公开的技术方案的中频热处理机构固定在焊机动架和焊机静架之间，主要由固定架、升降架、起升油缸、夹紧油缸、线圈夹紧架等构成，动作分为线圈升降和下线圈夹紧。该机构通过加紧油缸实现加热线圈的张开或合拢。线圈张开时可以横向跨过钢轨焊接接头。当跨过轨底合拢后，加紧油缸将两侧线圈接触点压紧，使其导电良好。该技术方案中的感应线圈需要夹紧油缸、线圈夹紧架、摆动臂等部件用于线圈的合拢夹紧，结构庞大，因此无论是工作还是非工作状态，均需要占用非常大的安装空间和活动空间。为了给热处理机构提供上下移动及线圈张开提供足够的活动空间，避免与焊机产生干涉，不仅需要采用中断式中轴、并于动静架上部增加左右导向轴，使得焊机以五轴方式实现动静架定位和相对运动（其中中轴只定位而不起导向作用），并且还要将两根顶锻轴适当外移，内侧的外壁合理减薄，以使顶锻轴中间的空间满足线圈张开所需的空间。
[0005]此外，申请号为201510540567.2的中国专利文献公开了一种用于钢轨焊接接头的非接触式分体感应加热装置，包括在钢轨的横向上相对地设置在钢轨两侧的左加热装置和右加热装置。每一侧的加热装置都包括致动器、变压器及线圈等，并且在两侧还设置滑道。该技术方案采用致动器使变压器沿着滑道在钢轨的横向上往复移动，实现线圈的分开和闭合，不仅感应加热装置本身占用很大空间，并且横向移动时必然会与焊机的顶锻轴干涉，因此无法与焊机结合。

技术实现思路

[0006]本专利技术的首要目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种结构简单紧凑、所需活动空间小的钢轨焊接接头感应加热装置，从而可以应用于安装或作业空间受限的场合；例如典型应用安装在内部空间极为有限的传统三轴结构的钢轨闪光焊接设备上，可以在无需改变
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品字形三轴结构”的情况下、直接附加于钢轨闪光焊接设备，从而为使焊机保持结构稳定、对中性能好等优点奠定基础，更有利获得焊接质量优异且稳定的钢轨焊接接头。
[0007]本专利技术进一步的目的在于：提出一种可以避免仿形感应线圈因接触不良引起故障的感应加热装置。
[0008]实现上述专利技术目的的关键在于如何使非工作状态占据相对较大空间的感应加热装置在不工作时沿钢轨纵向放置、从而可收纳于诸如闪光焊接设备间隔空间狭小的“品字形三轴结构”中。经反复探索，最终提出本专利技术轨道焊接热处理感应加热装置基本技术方案为包括：安装件——用于将所述感应加热装置安装于钢轨焊接设备；升降背板——分别与所述安装件构成垂向移动副，并分别与分体式仿形感应线圈构成垂向轴转动副；一对仿形感应线圈——具有与钢轨外廓相仿的仿形面内廓，可绕垂向轴在其仿形面朝向钢轨延伸方向的张开状态以及所述仿形面朝向钢轨侧的合拢状态之间转位；当随所述升降背板升起并处于张开状态时，两仿形感应线圈分别位于所述钢轨两侧的上方，且下端高于焊接作业空间；当随所述升降背板下降至预定高度并处于张开状态时，两仿形感应线圈的仿形面高度与钢轨高度相适；当随所述升降背板下降至预定高度后转位并处于合拢状态时，两仿形感应线圈的仿形面分别包围于钢轨两侧。
[0009]尤其是当其应用于钢轨闪光焊接设备时，所述钢轨闪光焊接设备主要由装有顶锻油缸的焊机静架、装有推瘤油缸的焊机动架构成，所述焊机静架和/或焊机动架之间贯穿有左、右导电轴和中心轴；所述感应加热装置装在所述中心轴上；当随所述升降背板升起并处于张开状态时，两仿形感应线圈分别位于所述中心轴两侧，且下端高于焊接作业空间；当随所述升降背板下降至预定高度并处于张开状态时，两仿形感应线圈分别位于所述中心轴与左、右导电轴的间隔中，且所述仿形面高度与钢轨高度相适；当随所述升降背板下降至预定高度后转位并处于合拢状态时，两仿形感应线圈的
仿形面分别包围于钢轨两侧。
[0010]左、右导电轴和中心轴的典型位置呈品字形分布。
[0011]由此可见，当将本专利技术的感应加热装置安装于闪光焊接设备后，通过附加于垂向移动副的垂向轴转动副结构，可以使分体的仿形感应线圈在升起张开状态时，收纳于中心轴两侧、且让开焊接作业空间，保证闪光焊接设备的焊接操作不受影响；而在完成焊接后，分体的仿形感应线圈下降至适当位置，再转位包围于钢轨两侧，通电即可完成所需的热处理，因而，本专利技术的感应加热装置不仅整体结构十分紧凑、简单，而且在非工作状态时占用空间小，可以在极有限的空间内安装并使用。结果，无需改变闪光焊接设备原有的“品字形三轴结构”，在实现焊接和正火工序高效切换的同时，保持闪光焊接设备原有的理想对中性能等优点，进而确保轨道的对焊质量。
[0012]为了达到进一步的目的，所述两仿形感应线圈顶部和底部的对合相邻面分别设有绝缘件，且各自与相应的变压器电连接、分别通电感应加热。
[0013]不难理解，两仿形感应线圈分别通电，且借助绝缘件防止了合拢状态时彼此线圈间的短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.感应加热装置，其特征在于包括：安装件——用于将所述感应加热装置安装于钢轨焊接设备；升降背板——与所述安装件构成垂向移动副，并分别与分体式仿形感应线圈构成垂向轴转动副；一对仿形感应线圈——具有与钢轨外廓相仿的仿形面内廓，可绕垂向轴在其仿形面朝向钢轨延伸方向的张开状态以及所述仿形面朝向钢轨侧的合拢状态之间转位；当随所述升降背板升起并处于张开状态时，两仿形感应线圈分别位于钢轨两侧的上方，且下端高于焊接作业空间；当随所述升降背板下降至预定高度并处于张开状态时，两仿形感应线圈的仿形面高度与钢轨高度相适；当随所述升降背板下降至预定高度后转位并处于合拢状态时，两仿形感应线圈的仿形面分别包围于钢轨两侧。2.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于：所述升降背板的背板主体两端分别形成销接框，所述背板主体的中上部延伸出安置驱转电机的电机座，所述电机座具有中心孔。3.根据权利要求2所述的感应加热装置，其特征在于：所述电机座装有带动线圈和变压器转位的旋转支架，所述变压器的下端与所述仿形感应线圈的上端固连。4.根据权利要求3所述的感应加热装置，其特征在于：所述旋转支架的主体呈U型截面，其U型截面的外侧装有变压器，内侧延伸出传动孔。5.根据权利要求3所述的感应加热装置，其特征在于：所述背板主体在对应所述电机座的下方延伸出承接板，所述承接板具有对应于所述中心孔的同轴支撑孔；所述电机座与所述承接板之间安装具有传动孔的旋转支架，所述变压器固定连接在旋转支架上；所述电机座上装有输出轴先后穿过所述中心孔、传动孔以及支撑孔的驱转电机；所述输出轴分别与所述中心孔和支撑孔动配合、与所述传动孔周向约束。6.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于：所述安装件为固定背板，所述升降背板通过与之构成垂向移动副的所述固定背板安装于所述钢轨焊接设备，所述升降背板与安装在固定背板上的升降油缸传动连接。7.根据权利要求6所述的感应加热装置，其特征在于：所述固定背板主要由水平梁板两端对称朝上延伸出的导轨座构成，所述导轨座的上端延伸出油缸安装台。8.根据权利要求7所述的感应加热装置，其特征在于：所述水平梁板的中部形成与用于与所述钢轨焊接设备的中心轴的上部适配的让位拱，所述固定背板通过让位拱固定安装在中心轴上。9.根据权利要求8所述的感应加热装置，其特征在于：所述油缸安装台装有升降油缸，所述升降油缸的伸缩端通过销轴与所述销接框连接。10.根据权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于：所述仿形感应线圈含有内廓与所述钢轨外廓相仿且与变压器电连接的铜导管以及附着在所述铜导管上的导磁体。11.根据权利要求10所述的感应加热装置，其特征在于：所述导磁体附着于所述铜导管对应所述钢轨的轨头、轨腰、三角区和轨底脚的位置。12.根据权利要求6所述的感应加热装置，其特征在于：所述升降背板装有分别用于检
测所述钢轨的轨头和轨底脚温度的测温仪，所述固定背板设有可保护测温仪的防护板或防护罩。13.根据权利要求12所述的感应加热装置，其特征在于：所述测温仪通过支架分别安在所述升降背板的左右两端，所述防护板或防护罩设置在所述固定背板的左右两端。14.根据权利要求12所述的感应加热装置，其特征在于：所述测温仪通过支架安在所述升降背板左端或右端，所述防护板或防护罩设置在所述固定背板的左端或右端。15.根据权利要求13所述的感应加热装置，其特征在于：所述仿形感应线圈旁侧装有吹风装置。16.根据权利要求15所述的感应加热装置，其特征在于：所述吹风装置排列有梳齿状的吹风管。17.根据权利要求16所述的感应加热装置，其特征在于：所述吹风管的吹风口分别对准所述钢轨的轨头至轨底脚的相应位置；所述吹风口的包络线形状与所述钢轨的外廓相仿。18.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：史康，喻晓，刘晓磊，何友泉，李文明，张俊，倪嘉楠，李海源，司仰峰，
申请(专利权)人：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：