關(guān)鍵詞：軌道 頂鍛 現(xiàn)場自動(dòng)化
1 引言
鐵路和軌道交通的路軌是在工程現(xiàn)場完成接軌焊接的，最終使一般長50米短鋼軌條經(jīng)焊接成為長距無縫鐵軌?，F(xiàn)場完成接軌焊接使用的氣壓焊技術(shù)和設(shè)備，過去二十幾年一直延用手工操作類型的氣壓焊設(shè)備，工藝和工序進(jìn)程完全憑施工人員經(jīng)驗(yàn)和眼力判定，頂鍛與推凸工步不連貫，頂鍛完成后必須將壓力瀉釋方能開始推凸，其弊端是此刻鋼軌焊縫處溫度仍在1200℃左右，焊縫處金屬原子正處于互相擴(kuò)散而進(jìn)行再結(jié)晶的塑性狀態(tài)，瀉壓推凸勢必嚴(yán)重影響再結(jié)晶效果，降底焊接質(zhì)量，稍有延遲焊縫處溫度快速下降，尤其冬季里施工更為明顯，甚至無法推凸或焊縫被拉開，人為因素多并且難以保正焊接參數(shù)一致性。
2 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)
針對上述諸多問題，提出移動(dòng)式小型氣壓軌道自動(dòng)化焊機(jī)改造項(xiàng)目。整套設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，保壓推凸。由可編程序控制器（PLC）控制整個(gè)焊接過程，氧氣和乙炔流量控制采用PID調(diào)節(jié)，人機(jī)介面完成參數(shù)設(shè)置，畫面監(jiān)控，USB口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，作業(yè)次數(shù)記錄打印等。克服人為因素與環(huán)境溫度對焊接質(zhì)量的影響，減少操作人員及勞動(dòng)強(qiáng)度。保正焊接質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定。
3 系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)
檢查氧氣和乙炔鋼瓶出口壓力是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)，在確認(rèn)冷卻系統(tǒng)水管暢通條件下，按動(dòng)自動(dòng)控箱操作面板上“啟動(dòng)”按鈕之后，以下各個(gè)工步將按照所設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)地執(zhí)行下去；直到焊接結(jié)束包括打印報(bào)告數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)在內(nèi)一次性完成，最后自動(dòng)將機(jī)械復(fù)位，為下次焊接作好準(zhǔn)備。
3.1系統(tǒng)啟動(dòng)
按下啟動(dòng)按鈕，PLC中系統(tǒng)控制區(qū)畫面編號寄存器（SNIR）將人機(jī)切換到“工作狀態(tài)一覽表”畫面，見圖2所示。油泵起動(dòng)油壓從0Mpa升到預(yù)頂壓強(qiáng)，將兩段待焊鋼軌對嚴(yán)，下一步自動(dòng)地開啟兩個(gè)氣體質(zhì)量流量控制器，點(diǎn)燃加熱器，擺火機(jī)構(gòu)開始慢速擺動(dòng)，鋼軌焊接端面在無污染條件下加熱升溫，我們稱謂此為待頂工步，在此期間鋼瓶內(nèi)氣體壓力有向低變化趨勢；加熱器本身溫度上升使火孔縮小，為此在氧氣和乙炔氣體質(zhì)量流量的控制中應(yīng)用了PID調(diào)節(jié)程序,使其加熱功率大，火焰穩(wěn)定，熱力場分布合理，這方面手工操作方式的氣體控制箱是不能比擬的。在此期間也可以通過自控箱上的微調(diào)按鈕隨時(shí)調(diào)節(jié)氧氣乙炔流量和配比，使其加熱火力達(dá)到最佳狀態(tài)。
3.2接軌焊接控制
軌道接軌焊接的工藝由頂鍛與推凸過程實(shí)現(xiàn)。PLC通過磁性標(biāo)尺的相對位置變化檢測到預(yù)頂鍛量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)將系統(tǒng)壓力降到待頂壓力值，加熱器繼續(xù)加熱，待加熱時(shí)間到設(shè)定值后立即進(jìn)入頂鍛工步，同時(shí)擺火速度加快，磁性標(biāo)尺檢測到頂鍛量等于設(shè)置的數(shù)值時(shí)則關(guān)閉氧氣和乙炔閥門，停止擺火和加熱。保壓閥切換保壓位置使壓機(jī)處保壓狀態(tài)不變，爾后推凸閥動(dòng)切換到進(jìn)刀位置，系統(tǒng)油壓上調(diào)的同時(shí)開始推凸操作，刀架前移趨動(dòng)推刀除掉焊瘤部分。PLC通過壓力傳感器判別推凸?fàn)顟B(tài)，如果推凸壓力在增大趨勢時(shí)突然變小說明推凸結(jié)束。
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