钢轨交流闪光焊液桥爆破演化行为

钢轨闪光焊接过程中焊件的加热、端面的保护、氧化物及污物的清除等都是由液桥的形成和爆破过程完成的.该文分析液桥在焊接过程中的演化行为,对于理解钢轨闪光焊接过程,深入研究焊接加热与保护机理有重要作用.通过特殊设计的钢轨接头和常规钢轨接头的闪光焊接试验,利用高速摄影采集钢轨交流闪光焊的液桥形成与爆破过程图像,并对图形进行计算与分析.结果表明,液桥的形成和爆破时间处于毫秒级范围,产生大量有利于端面保护和液桥爆破的高压金属蒸气,爆破后的高温金属射流速度超过90 m/s;液桥在形成长大过程中在钢轨端面上动态移动,影响钢轨端面均匀加热;液桥爆破并不是在液桥初始形成的位置;焊接过程中熔体会出现“二次爆破”现象;不仅动端钢轨的送进能够形成液桥,端面熔融金属层的震荡也有利于形成液桥.

钢轨闪光焊质量信息的采集与控制研究

探讨并实现了钢轨交流闪光焊焊接电流恒值控制的控制算法,以从CPU完成了闪光焊的恒流控制和焊接过程控制,以主CPU高速采集(采样频率400kHz)焊接电流、焊接电压、动立柱位移量、油压等参数,计算有关质量参数(焊接各阶段焊接电流、短路时间、闪光量等),初步建立了适合钢轨闪光焊的质量判断准则,完成了钢轨闪光焊接头的质量评定。

基于BP人工神经网络的钢轨交流闪光焊焊接接头质量预测

对刘国东等提出的BP(误差反向传播)神经网络归一化模型进行了改进,得到了适合钢轨交流闪光焊落锤质量预测的BP神经网络归一化模型。基于LabV iew开发软件编制了高速采集软件。采集了U71Mn钢轨焊接工艺正交试验的焊接电流、焊接电压和动立柱的位移,并从中提取加速烧化前一阶段的闪光率、能量输入、焊接时间和烧化量等质量特征量作为BP神经网络预测模型的输入量。建立了输入层单元数为5、隐含层单元数为14的BP神经网络焊接接头落锤质量的预测模型;以正交设计工艺试验的27个焊接接头中的17个作为训练样本,对预测模型进行训练。以余下的10个作为检验样本,采用将训练后的预测模型进行预测,预测准确率达到90%。

基于RBF神经网络的钢轨交流闪光焊接头灰斑面积预测

针对进口AMS60移动式钢轨交流闪光焊机,高速采集了U71Mn钢轨焊接过程中的焊接电流、电压和动端的位移,并从中提取了加速阶段闪光率、低压二及稳定烧化阶段闪光率、焊接接头的能量输入、烧化量、焊接时间、低压二及稳定烧化阶段短/断路权重因子、加速阶段的短/断路权重因子、顶锻量等8个影响焊接接头灰斑面积的特征量作为RBF神经网络预测模型的输入量,建立了RBF神经网络焊接接头灰斑面积的预测模型;以29个工艺试验焊接接头中的19个作为训练样本,对预测模型进行训练,以余下的10个作为检验样本,确定了扩展速度为1.5的预测模型,并采用训练后的预测模型进行预测,按铁道部标准TB/T1632-2005要求,预测准确率达到了100%。

钢轨焊接接头感应加热电源三维数学模型及其控制策略研究

钢轨焊接接头必须进行焊后正火处理以提高接头性能,感应加热正火方式相对于火焰加热正火方式具有自动化程度高、正火质量稳定、作业环境好等优势,在钢轨现场焊接接头正火中越来越得到认可。重点研究了钢轨焊接接头感应加热电源的交流侧调功的PFM、PWM、PFM&PWM三种控制方法,通过建立三种控制方法的数学模型和MATLAB三维可视化分析,发现PFM&PWM控制方法在功率开关器件的开关损耗和功率调整过程中频率变化方面具有优势。基于此,提出了基于PFM&PWM控制方法的钢轨焊接接头感应加热电源的控制策略,并结合数学模型说明了其控制轨迹,同时,设计了基于TMS320F28335 DSP芯片的软硬件,实现了该控制策略的控制波形。为钢轨焊接接头感应加热电源的优化控制提供了理论支持,有助于提高钢轨焊接接头的性能和稳定性。

U75V钢轨交流闪光焊工艺优化

对U75V合金钢轨交流闪光焊焊接质量影响较大的13个焊接工艺参数,采用正交设计的方法设计了焊接工艺试验,根据正交试验结果分析了主要工艺参数与焊接质量之间的关系.得出了U75V合金钢轨的最佳焊接工艺和影响焊接质量的主要因素,其中送进速度是最重要的影响因素.优化的焊接工艺通过了钢轨焊接的落锤试验,并已应用于钢轨的焊接生产.

基于最大输出功率的高效钢轨交流闪光焊工艺

针对目前国内大量使用的К型交流钢轨闪光焊机,根据焊接主回路等效电路建立了最大功率输出和高效焊接控制的数学模型,编制了过程控制程序.采用К900钢轨焊机设置不同的高压阶段焊接电流进行试验,以测量在相同烧化量时的高压阶段时间.试验表明,当高压阶段焊接电流接近设备最大功率输出的焊接电流时,高压阶段焊接时间较短.在高压阶段和低压阶段的前期,采用基于最大输出功率的高效焊接控制模型,可以快速加热钢轨,缩短焊接时间,提高焊接生产率.

基于闪光声音信息的钢轨焊接接头质量分析

针对移动式钢轨交流闪光焊装备,采用Lab VIEW语言编制了钢轨交流闪光焊声音信息采集软件,采集了钢轨焊接接头焊接过程信息,对降噪处理后的闪光声音信号采用四种时频分析方法进行了对比分析,确定了闪光声音信息的最佳分析方法——STFT时频分析方法,在此基础上,提出了闪光声音信号加权平均频率和能量谱密度的算法,编制了相关分析计算软件,计算得到了26个焊接接头时间—能量谱密度关系和时间—闪光声音信号加权平均频率关系曲线,将曲线与焊接接头冲击断口缺陷面积进行对比分析,初步得到了钢轨闪光焊低压烧化后期及加速烧化两个阶段的能量谱密度、闪光声音信号加权平均频率与闪光焊接头灰斑缺陷之间的对应关系,即灰斑缺陷小的焊接接头在低压阶段后期以及加速烧化阶段具备两个特征:能量谱密度逐步提高,没有出现200%以上的突变;闪光声音信号加权平均频率在低压前期的基础上提高约20%以上,在加速阶段增加逐渐平缓,且不出现下降.

带有焊瘤的钢轨接头喷风冷却数值模拟

目前,国内的焊轨基地焊后热处理与粗磨工位布置有两种方式:一种是热处理在前,另一种是粗磨在前。接头粗磨前后存在1mm厚度的焊瘤,可对接头起到保护作用,防止其在低温环境下喷风冷却过程中因冷却速度过快而产生马氏体等有害组织。为了探究带有焊瘤接头喷风冷却过程,基于ANSYS平台下的FLUENT模块与瞬态热模块耦合系统,建立了喷风冷却模型。仿真结果表明:钢轨表面曲率偏大的区域流速偏大,钢轨表面曲率偏小的区域流速就偏小;接头不同位置的冷却速度从慢到快排序为:轨头心部<轨底三角区<轨腰<轨底脚,冷却结束后接头最高温度出现在轨头心部,最低温度出现在轨底脚;带有焊瘤接头在喷风冷却过程中较打磨干净接头温度要高,且冷却速度要小。

数字化钢轨闪光焊机研究

在高速无缝线路建设中,钢轨的焊接是其中的一项关键技术,而承担钢轨焊接任务的钢轨闪光焊机的性能又是其核心,对铁路运输的安全起着重要的作用。探讨了改进后的K190ПK钢轨闪光焊机存在的一些问题,并针对这些问题采用主从双CPU结构,设计了数字化钢轨闪光焊机硬件和软件控制系统,完成了焊接过程的自动控制和焊接参数的计算机检测,实现了焊接工艺过程参数的可追溯性。试验表明:所设计的数字化控制系统焊接工艺参数修改方便、检测和控制可靠。

高速铁路轨道焊接质量控制现状与趋势

无缝轨道焊接施工技术是保障高铁安全、舒适运行的关键环节之一,而现阶段各个国家对于高速铁路轨道的焊接质量有不同的指标要求,对不同的焊接施工方法也有不同认识。因此,本研究旨在进一步理顺各种轨道焊接方法之间的关系及适用条件,并在系统分析现有轨道焊接方法及装备特点的基础上,探讨轨道焊接质量的控制策略与方法,以期进一步提高轨道焊接质量,提升高铁建设水平。提出了保证高速铁路焊接接头质量的焊接工艺和施工工艺策略;在分析现阶段国内高速铁路建设中常用的轨道焊接方法及其特点基础上提出各种轨道焊接方法的适用工况和范围;在详细分析现有国内外钢轨闪光焊装备存在问题的基础上提出闪光焊工艺及装备的发展方向和趋势,以进一步提高无缝线路的运营安全。

基于高速采集的钢轨交流闪光焊质量特征的提取与分析

针对钢轨交流闪光焊的特点,采用PCL-1800高速数据采集卡设计了硬件采集系统,编制了基于LabVIEW软件的高速采集程序,采集了U71Mn钢轨焊接工艺正交试验的焊接电流、焊接电压和动立柱的位移等信息参数。通过对这些信息的分析,提出质量特征参数的提取方法,并从中提取了影响焊接接头质量的信息特征参数:低压Ⅱ阶段的闪光率、加速烧化阶段的闪光率、钢轨闪光焊焊接接头的能量输入、焊接接头闪光焊的焊接时间、闪光焊的烧化量。采用数理统计和线性回归的方法分析了这些质量特征参数与钢轨焊接质量之间的关系,分析表明:提取的质量特征参数包含了钢轨焊接接头的质量信息,适合作为钢轨焊接接头的质量评判的特征量。

焊接质量的在线控制与预测研究现状及发展趋势

由于影响焊接质量的因素很多,焊接产品的质量难以保证,开展焊接质量的在线控制与预测具有极其重要的意义。为促进国内焊接质量的在线控制与预测研究工作,介绍了国内外焊接质量的在线控制与预测方面的研究进展,同时分析了未来焊接质量的在线控制与预测研究的发展趋势。

基于VB6.0的钢轨闪光焊质量在线监控与管理

介绍了钢轨闪光焊在线检测系统的软件设计。该系统能够完成焊接电流、电压和动立柱位移的实时数据采集,并将采集数据进行存储、处理与数据库管理,能将焊接参数生成曲线实时显示和查询。通过对所采集的过程参数的统计分析,实现了钢轨接头质量的实时监控与管理。

单片机控制的全位置自动TIG焊机的研制

介绍了ＭＣＳ—５１单片机控制的全位置自动ＴＩＧ焊机的主要硬件和软件，提出了一种新的晶闸管脉冲ＴＩＧ焊电源的单片机恒流控制方法。该机能完成全位置自动ＴＩＧ焊的时序控制、各焊接位置的电流转换及焊接电流的恒流控制。

梯形动铁式交流焊机优化设计研究

对梯形动铁式交流焊机的优化目标进行了探讨,在此基础上建立了动铁式交流焊机优化设计的数学模型,编制了计算机优化设计软件,利用该软件对焊机进行了优化设计。

风缸自动焊控制系统的研制

简要介绍了采用ＰＬＣ 为控制核心的风缸自动焊控制系统的软件和硬件，并探讨了自动焊控制系统中的电机调速电路，该控制系统在实际生产中的应用表明：控制系统软硬件设计合理，具有较高的可靠性。

货车用风缸自动焊控制系统的研制

介绍了以PLC为控制核心的货车用风缸自动焊控制系统的软硬件，对该系统电机调速电路中晶闸管的移相触发控制电路进行了探讨，得到了高性能的晶闸管移相触发电路。该控制系统软硬件设计合理，具有较高的可靠性，能够满足高质量风缸自动化生产的要求。

基于总线的移动式钢轨闪光焊机控制系统

移动式钢轨闪光焊机现场施工时,焊机机头与控制柜之间操作、检测和控制信息的传递通过电缆进行,该连接电缆芯数多且距离长,从而导致控制系统故障率高,且检修难度大。针对上述问题,提出了基于CC-link总线设计系统的软硬件解决方案。采用FX2N-16CCL-M主站模块、FX2N-64MR三菱PLC、AJ65SBTB1-16D和AJ65SBTB1-16T数字量模块重新设计了基于总线的移动式钢轨闪光焊机控制系统,从而使机头和控制柜之间的信息通过总线进行传输,大大减少了焊机机头和控制柜之间连接电缆的芯数,提高了可靠性,降低了检修难度;分析新系统通过总线进行信息传输的速度和控制速度,采用总线方式完全能满足控制系统实时性的要求。通过现场试焊表明,新系统能完成钢轨的焊接。

便携梯形动铁式弧焊变压器优化设计

本优化设计以重量作为目标函数，以焊接变压器的性能及结构作为约束条件，参考动铁式弧焊变压器磁密有限元计算，针对目前制作变压器使用的材料、工艺建立了便携梯形动铁式弧焊变压器优化设计的数学模型，并在此基础上研制了优化设计软件．