具有急动补偿的焊接工艺制造技术

一种用于在第一轨道段和第二轨道段之间进行现场焊接的改进的焊接头，其包括控制器，该控制器具有可由其读取的计算机可读指令。计算机可读指令包括用于补偿现场焊接过程中轨道急动的指令。该焊接头包括诸如液压缸的闭合力致动器以将轨道段互相靠近地移动。在焊接过程中监测压力传感器，以确定闭合力。如果观察到不正常的闭合力改变，则检测出轨道移动即将发生急动，响应地限制流入或流出液压缸的液压流体的流量以防止急动或使急动最小化。此外，当检测到即将发生的急动时，暂时地增加电流以烧除或防止轨道之间形成短路路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于铁路轨道的闪光对焊的系统和方法，更具体地，涉及在不利的温度和轨道路基状况下执行一致的闪光对焊的现场焊接系统。
技术介绍
铁路轨道焊接通常用于在建造或维修铁路时将两个轨道段接合起来。 一种焊接类 型通常被称为闪光对焊。在闪光对焊的过程中，首先对两个待接合的轨道末端进行加热，然 后锻焊到一起，从焊接接合处排出液态金属和氧化物。修剪锻焊接合处去除毛剌，所述毛剌 即锻焊过程中被压出接合处的固化的材料。 由于焊接表面是在闪光对焊工艺的一些阶段中准备的，操作轨道材料的速度对于 焊接质量具有重要影响。例如，如果在一些阶段中轨道段靠近过慢，加热表面可能被氧化， 从而降低最终的焊接强度。类似地，如果轨道段靠近过快，焊接温度过低使得轨道段之间的 焊接不均一，从而导致吸留物(occlusion)、裂纹和其他问题。由此，保证在焊接工艺的一些 阶段中轨道段末端以规定的行进速度移动时很重要的。 —些现有的焊接控制系统使用焊接电流作为工艺变量以在焊接工艺的一些阶段 中对轨道位移速度进行闭环控制。测量两段轨道之间的焊接电流，如果发现焊接电流超过 目标值，认为两段轨道的相对速度过高，并降低轨道闭合速度(两段轨道朝着彼此运动的 相对速度)。如果发现焊接电流低于目标值，认为两段轨道的相对速度过低，并提高轨道闭 合速度。轨道闭合速度可以通过一套液压比例阀来进行控制，该套液压比例阀向焊接系统 的闭合液力缸供料，由此需要的控制输出包括使液压比例阀打开或闭合一定程度的信号。 除了基于电流的闭环反馈控制之外，对于到液压比例阀的控制输出的变化程度可以进行限 制，以防止系统变得不稳定，即防止速度波动。 但是，在实践中，基于电流的轨道移动的反馈控制并不总足以应对焊接过程中遇 到的各种现场状况。例如，专利技术者已发现在一些环境下，基于所测量的电流的反馈控制不足 以响应轨道的快速变化状况，且在一些情况下焊接头所测量的电流并不总足以代表在轨道 之间流过并对轨道进行加热的电流。由此，需要一种在不同的现场状况下确保焊接质量一 致性的改进的控制方案。 当考虑该
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部分时，公开的内容以及此处权利要求书不应该限制于现有技 术的缺陷。换句话说，对那些缺陷的解决方案虽然很理想，但除非在权利要求书中另有明确 声明，所述解决方案对任何权利要求都不构成决定性的限制。此外，虽然所述
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部分 是为了可能非本领域技术人员的读者的方便而进行描述的，但是应当理解，本部分非常简 略，并不足以准确和全面地概括现有技术的全部。因此上述
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描述是精简的、示例性 的描述，并不意于取代本领域的出版文献。如果在已经示范地阐述过的本领域出版文献和 上述描述之间存在着不一致或遗漏，则上述描述不意于排除所述不一致或遗漏，而是本申 请人会遵从示范地阐述过的本领域出版文献。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，公开了一种用于在第一轨道段和第二轨道段之间进行现场 焊接的焊接头。焊接头包括由闭合致动器连接的两个或多个夹具组件，闭合致动器能够产 生闭合力将夹具组件拉到一起。焊接头还包括控制执行现场焊接的控制器，且控制器包括 处理器和由处理器读取的计算机可读指令，该计算机可读指令中包含用于执行多个阶段的 指令。这些阶段包括在第一轨道段和第二轨道段之间施加电压差；以及使闭合致动器致 动以导致第一轨道段和第二轨道段朝着彼此运动，使得当第一轨道段和第二轨道段互相接 近时电流流经第一轨道段和第二轨道段之间。监控闭合力，且如果控制器确定闭合力变化 得比变化率阈值更快，从而意味着即将发生轨道急动，控制器使闭合致动器致动以减小闭 合力。 在另一个方面，提供了一种在第一轨道段和第二轨道段之间进行现场焊接的方 法。该方法通过焊接头执行，该焊接头具有由闭合致动器连接的两个夹具组件。该方法包 括如下多个阶段在第一轨道段和第二轨道段之间施加电压差；使闭合致动器致动以形成 闭合力，该闭合力导致第一轨道段和第二轨道段互相靠近，使得电流开始流经第一轨道段 和第二轨道段之间；以及保持第一轨道段相对于第二轨道段的移动速度，使得流经第一轨 道段和第二轨道段的电流保持接近预定值。该方法还包括测量闭合力并确定闭合力增加得 比增加率阈值更快，从而意味着即将发生轨道急动。在该情况下，不管第一轨道段和第二轨 道段之间的电流如何，使闭合致动器致动以减小闭合力。 在所公开的内容的另一个方面，提供了一种在通过焊接头对第一轨道段和第二轨 道段进行现场焊接过程中的轨道急动的补偿方法，其中焊接头具有一个或多个闭合致动器 以使第一轨道段和第二轨道段互相靠近。该方法包括在对第一轨道段和第二轨道段进行 现场焊接过程中监测一个或多个闭合致动器所产生的闭合力；以及如果检测到闭合致动力 的增加大于预定限值，则使一个或多个闭合致动器致动以减小闭合力，从而保持轨道段的 闭合速度以及减少轨道之间的桥。附图说明 通过下述结合附图的描述，本专利技术的其他特点和优点也将得到理解，附图中 图1为用于根据本专利技术的闪光对焊的两条就位的轨道段的透视图； 图2为本专利技术可以实施的现场焊接系统的示意性系统框图； 图3为本专利技术的一种实施方式中可以使用的示例性的焊接头的示意图； 图4为示出根据本专利技术的焊接工艺的流程图；禾口 图5为示出根据本专利技术的轨道急动补偿过程的流程图。具体实施例方式铁路轨道包括一对并排的、连续的钢轨道，钢轨道可以通过在诸如闪光对焊的焊 接工艺中将轨道段焊接到一起而形成。图1为用于根据本专利技术的闪光对焊的两条就位的轨 道段的透视图。特别地，示出第一轨道段100和第二轨道段101沿着垂直轨道轴线102互相 对准，且在第一轨道段100和第二轨道段101之间略微隔开。第一轨道段100和第二轨道 段101均包括轨道基部103和轨道头部104。轨道基部103和轨道头部104通过轨道连接部105互相连接。轨道基部103和轨道连接部105提供轨道基本的强度，也提供轨道段之 间的(诸如第一轨道段100和第二轨道段101之间的)接合处的表面区域。轨道头部104 提供轨道额外的强度和提供用于接合的额外的表面区域，而且也提供当铁路完工后火车车 轮行驶的支撑面。 工厂焊接制造的大型轨道段可以被运送到铁路位置，并串联接合以形成完整的铁 路。这些轨道段的最终焊接是在现场执行的，意味着轨道段已经被首尾相连地铺设在铁路 路基上，且通常作为铺设新铁路的长序列阶段的一部分来执行焊接。现场焊接也用于维修 或修改已有的铁路。可以给卡车装备上用于执行现场闪光对焊的移动焊接头。该卡车可以 通过在公路上行驶或经由一套公路铁路两用轮通过在轨道上行驶到达作业现场。 根据所公开的结构的现场焊接是通过将轨道末端加热以允许在力作用下将末端 锻焊到一起来执行的。在图1中，第一轨道段100具有第一轨道末端106，而第二轨道段101 具有第二轨道末端107(在透视图中被第二轨道段101遮住)。在现场焊接的过程中，将每 段目标轨道的末端的一个区域进行加热。在示出的实例中，对大致由线A描画出的邻近第 一轨道末端106的第一区域108和大致由线B描画出的邻近第二轨道末端107的第二区域 109进行加热。为了清楚起见，图1中第一区域108和第二区域109的纵向长度被夸大显 示。然后通过在保持第一轨道末端106和第二轨道末端107受热的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在第一轨道段和第二轨道段之间进行现场焊接的焊接头，所述焊接头包括：两个或多个夹具组件，其由闭合致动器连接，所述闭合致动器能够通过其所施加的闭合力来将所述夹具组件牵引靠近；控制器，其用于使现场焊接得以执行，所述控制器包括处理器和被所述处理器读取的计算机可读指令，所述计算机可读指令包括用于如下作用的指令：在所述第一轨道段和所述第二轨道段之间施加电压差，并致动所述闭合致动器以导致所述第一轨道段和所述第二轨道段互相靠近地移动，使得当所述第一轨道段和所述第二轨道段接近时电流流过所述第一轨道段和所述第二轨道段；监测所述闭合力；确定所述闭合力的变化比变化速率的阈值更快，从而指示即将发生轨道急动；以及作为响应，致动所述闭合致动器以减小所述闭合力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR巴蒂斯蒂，G巴尔恩哈特，
申请(专利权)人：切梅特朗铁路产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]