一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备及其工作方法与流程

1.一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备及其工作方法，其特征在于，钢轨中频感应焊接热处理设备包括钢轨夹持机构(1)、感应加热机构(2)、升降机构(5)、电控系统、中频电源、液压泵站、冷水机组、二氧化碳供气系统和风冷系统，其中，感应加热机构(2)安装在钢轨夹持机构中部(1)，感应加热机构(2)通过升降机构(5)与钢轨夹持机构(1)的中轴相连。

2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述感应加热机构(2)包括感应线圈(6)、线圈座(7)、二氧化碳气氛保护罩(8)、变压器(9)、框架(10)、开合油缸(11)，感应线圈(6)由左右两部分组成，采用中空铜管焊接并加工成与钢轨断面相近的形状；其中，感应线圈(6)左右两部分分别固定在线圈座(7)左右两部分上，并通过绝缘板(14)进行分隔，二氧化碳气氛保护罩(8)由两部分组成，分别固定在线圈座(7)左右两部分上，并将整个感应线圈(6)和钢轨接头进行包裹，左右两个线圈座(7)左右两部分分别通过开合油缸(11)与框架(10)铰接，油缸伸缩可实现线圈座的开合，进而实现左右感应线圈的开合；所述变压器(9)固定在框架(10)上，变压器(9)的次级通过两个汇流铜排(13)与感应线圈相连，形成单匝的感应回路。

3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述升降机构(5)包括，电机(15)、丝杆(16)、丝杆螺母(17)、导轨(18)、滑块(19)和固定板(20)，其中，电机(15)固定在固定板(20)上，电机(15)与丝杆(16)通过联轴节连接，丝杆(16)与固定板(20)通过轴承连接，导轨(18)固定在固定板(20)上，丝杆螺母(17)和滑块(19)固定在框架(10)上，通过电机(15)的旋转带动丝杆(16)旋转，使丝杆螺母(17)带动感应加热机构(2)实现垂直方向的直线运动。

4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述钢轨夹持机构(1)包括左夹钳(21)、右夹钳(22)、两根顶锻轴(23)、两根导向轴(24)，其中，左夹钳(21)和右夹钳(22)通过两根顶锻轴(23)和两根导向轴(24)相连；所述顶锻轴(23)一端穿过右夹钳(22)连接顶锻油缸(25)，顶锻轴(23)另一端固定在左夹钳(21)上；所述导向轴(24)一端通过螺母(26)固定在右夹钳(22)上，导向轴(24)另一端穿过左夹钳(21)。

5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述钢轨夹持机构(1)，还包括推瘤油缸(27)、刀架(28)和推瘤刀(29)，推瘤油缸(27)固定在左夹钳(21)端部，通过油缸轴连接刀架(28)，推瘤刀(29)挂在钢轨上并与刀架(28)贴合，钢轨顶锻完成后，推瘤油缸(27)的作用力通过刀架(28)推动推瘤刀(29)将接头挤出的焊瘤飞边进行切除。

6.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述钢轨夹持机构(1)和感应加热机构(2)构成钢轨感应焊机机头部分，钢轨夹持机构(1)实现钢轨轨腰夹持、顶锻以及推瘤功能，感应加热机构(2)形成闭合磁场提供加热热源；电控系统由plc可编程控制器控制机构各部分动作，同时监控系统内各传感器；中频电源通过igbt逆变以及串联谐振方式为感应线圈提供加热电能；液压泵站连接机头油缸为夹持顶锻等动作提供动能；冷水机组为感应线圈及其它发热部件提供冷却；二氧化碳供气系统为焊接过程提供二氧化碳气氛保护；风冷系统为热处理过程提供气源，用于快速降低接头温度，实现欠速淬火，提高接头表面硬度。

7.根据权利要求2所述的基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述两个线圈座(7)上各设置15个小喷嘴(30)，小喷嘴通过内部孔径与气管接头(31)相通，再通过气管(32)连接至二氧化碳供气系统和风冷系统；线圈座(7)和二氧化碳保护罩(8)围绕钢轨接头形成相对封闭的腔体(33)，通过小喷嘴(30)往腔体内注入二氧化碳形成惰性气体保护。

8.根据权利要求2所述的基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备，其特征在于，所述二氧化碳气氛保护罩(8)，采用耐高温材质，包括但不限于石墨板、云母板、石棉布等；二氧化碳气氛保护罩(8)在加热过程中还起到保温隔热的作用，提高加热效率。

9.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳保护的钢轨中频感应焊接热处理设备及其工作方法，其特征在于，所述方法包括