Application of Automatic Control Technology in Mobile Gas Welding Rail

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Civil Engineering and Technology September 2015, Volume 4, Issue 3, PP.28-35

Application of Automatic Control Technology in Mobile Gas Welding Rail Licai Zhao School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China

Abstract Based on automation and control technology platform, PLC and man-machine interface for electrically controlled system, High pressure electric pump system, Fired heater system, Control system of postweld heat treatment, Heater swing fire control system, Data record and history trend curve line drawn, the on-site rail air pressure welding and corresponding postweld heat treatment have been achieved, and the entire welding process of railway long rail and its postweld heat treatment are automatically controlled, guaranteeing the stability of the rail joint quality and the heat treatment effect. Keywords: PLC; Man-machine Interface; Automation control; Rail Gas Pressure Welding; Postweld Heat Treatment

自动控制技术在移动式气压焊焊接钢轨中的应用 赵立财 天津大学 建筑工程学院,天津 300072 摘

要:基于自动化控制技术平台、PLC 及人机界面实现电控系统、高压电动泵系统、火焰加热器系统、焊后热处理控

制系统、加热器摆火控制系统、数据记录及历史趋势曲线绘制,完成现场钢轨气压焊接和焊后热处理过程,对铁路超长 钢轨整个焊接过程及焊后热处理工艺实现了自动化控制,确保了钢轨接头质量与热处理效果的稳定性。 关键词:PLC;人机界面;自动化控制;钢轨气压焊;焊后热处理

1 引言 目前,铁路和轨道交通的钢轨焊接是在工程现场完成的,最终使 500 米的钢轨条经现场再焊接成为超长 无缝线路。而国内时速 200 公里以上的客运专线现场钢轨焊接均采用铝热焊、移动闪光焊,长期以来一直依 赖手工作业的焊接设备,控制手段落后,产品稳定性差,焊接质量参差不齐。焊接工艺和焊接接头的热处理 方面,只能按照现场作业人员的经验来控制,其弊端是钢轨焊接预热温度不足,预热温度仍在 500℃左右, 这样的温度会引起焊合不良,稍有延迟焊缝处温度快速下降,导致焊缝的热影响区性能变坏等因素使焊接失 败,尤其在冬季施工更为明显。 笔者研制了“计算机自动控制移动式气压焊接钢轨”工艺,替代了传统的铝热焊、移动闪光焊工艺,而 且通过计算机控制与管理,实现了焊缝质量的可追朔性,PLC(可编程序控制器)及数据库的管理使钢轨焊 接与接头热处理的实际情况一目了然,大大降低了人为因素等诸多弊端,保证焊接参数和焊后热处理参数的 一致性,从而保证焊接质量的连续稳定[1]。

2 系统原理设计 对高碳钢轨钢气压焊接头进行金相分析得知,温度为 760℃~850℃时出现小串的细小晶粒,钢轨在 900℃ 时开始重新结晶,其结晶速度和晶粒急剧增长的临界温度为 1150℃。钢轨进行气压焊接时应将焊接温度控制 在 1250℃,钢轨表面温度约在 1350℃~1400℃,此时钢轨表面已呈半熔化状态,适宜的焊接温度是获得高 - 28 http://www.ivypub.org/cet


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