焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置的研制

摘要

随着国民经济的快速增长，许多大型钢结构都要求采用大厚度钢板连接，同时国内外高速铁路的铺设与日俱增，使钢轨的现场无缝焊接成为高铁建设中的一项重要工作，受到运输等条件的制约，钢轨不能在工厂进行过长生产，而当前现场的钢轨接头主要靠鱼尾板连接，这样会使得焊接接头质量及可靠性变差，而且存在焊接成本高、金属消耗大、效率低、对施工人员的技术要求高等问题，这就迫切需要开发适合新型无缝钢轨焊接技术以满足高质量、高效率、高精度和高效益的要求。
　　 本文以焊剂带约束熔化极电孤超窄间隙焊接方法为工艺背景，研制出焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置。该装置引入焊剂带约束电弧的焊接方法，有效地抑制了电弧的攀升，得到了良好的焊接接头与焊接质量。本装置主要由机械结构部分与控制部分组成。机械设计部分采用了简单方便、移动性强的夹钳、平行导轨、竖直导轨等，解决了在现场焊接钢轨等焊接过程中装置不便移动、可操作性弱、效率低、对施工人员技术要求高等问题，提高了焊接效率及焊接质量。装置控制部分主要以单片机为控制核心，集显示、检测、调速、焊接启停等功能为一体的超窄间隙焊接控制系统，满足对焊接速度的随时调节，增大人机交流程度，克服焊接开始结束时虚焊漏焊等缺点，提高问隙对接质量，实现焊接滑块准确停止，有利于自动焊接设备在实际工程中的应用。
　　 本文设计了合理的现场焊接试验方案，以钢轨作为母材进行现场的超窄间隙无缝对接试验，根据实验结果分析装置的合理性、可靠性、实用性，并对焊接工艺进一步探索研究。试验结果表明，焊接过程中焊接电机与送丝电机启停间的延时时间保持在0.5-1.0s之间，反变形角度保持在2.15-2.3°。

目录

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究内容及主要工作

1．5 论文结构安排

第2章 焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置

2．1 焊剂带约束电弧超窄间隙焊接

2．1．1 焊剂带约束电弧超窄间隙焊接工艺概述

2．1．2 焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置组成

2．2 装置机械结构设计

2．2．1 焊剂带的研制

2．2．2 夹钳设计

2．2．3 平行导轨设计

2．2．4 竖直导轨设计

2．2．5 焊枪设计

第3章 焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置控制系统设计

3．1 装置控制系统设计方案

3．1．1 控制系统硬件方案

3．1．2 控制系统软件方案

3．2 硬件电路设计

3．2．1 电源模块

3．2．2 电机驱动模块

3．2．3 继电器驱动模块

3．2．4 显示模块

3．2．5 检测模块

3．2．6 按键模块

3．2．7 印制电路板

3．3 软件系统设计

3．3．1 主程序设计

3．3．2 显示模块子程序设计

第4章 钢轨焊接试验及结果分析

4．1 钢轨焊接试验

4．1．1 试验方案设计

4．1．2 控制系统调试

4．1．3 焊接试验实施

4．2 试验结果分析

4．2．1 延时试验结果

4．2．2 焊接的角变形

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 控制器电路图

附录B 攻读学位期间所发表的学术论文目录