專利名稱：焊頭鐵軌方正化過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及鐵路軌道閃光對焊的系統(tǒng)和方法，特別是涉及
一種用于執(zhí)行非方正鐵軌末端的閃光對焊的鐵軌現(xiàn)場直流(DC)焊 接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路軌道電阻焊通常用于在建設(shè)或維修鐵路時將兩個鐵軌段接 合起來。這類焊接通常被稱為"閃光對焊"。在執(zhí)行閃光對焊的過 程中，首先對兩個待接合的鐵軌末端進行加熱，然后將其鍛壓到一 起，從焊接接合處排出液態(tài)金屬和氧化物。修剪鍛壓接合處去除閃 光對焊毛刺，所述閃光對焊毛刺即鍛壓時被壓出接合處的固化材料。
典型的閃光對焊需要通過閃光去除鐵軌末端的氧化物和雜質(zhì)來 清理鐵軌末端，然后再將鐵軌末端鍛壓到一起。閃光階段包括使鐵 軌末端接觸，電阻加熱以及去除接觸的突起部分，這樣在鍛壓前， 末端成為宏觀上為平面且互相平行的一組鐵軌末端面，且所述平面 在可接受的偏差范圍內(nèi)與軌道軸線基本垂直。這樣，得到的鍛壓接 合處可以在整個鐵軌截面上均一且堅固。
但是，在實踐中，當將鐵軌末端切成合適的長度時，鐵軌末端 面可能與鐵軌軸線不垂直，更重要地，與相配合的鐵軌末端面可能 不平行。因此，在閃光階段之前還需要一個"燒除(burn-off)"階 段來從一個或兩個表面去除足夠的材料，以使得相配合的表面互相 平行。在這種情況下，對于操作者來說保證去除足夠量的材料而又 不引起過量燒除和軌道截斷是很重要的。傳統(tǒng)地，要精確地進行燒 除是困難的，因此，使軌道末端方正化不是需要操作者過多的監(jiān)督， 伴隨著人為錯誤的風(fēng)險，就是被徹底地忽略了。當考慮該背景技術(shù)部分時，本文的公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書不 應(yīng)該限制于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。換句話說，對那些缺陷的解決方案雖 然很理想，但除非在權(quán)利要求書中另有明確聲明，所述解決方案對 任何權(quán)利要求都不構(gòu)成決定性的限制。此外，雖然該背景技術(shù)部分 是為了方便可能非本領(lǐng)域技術(shù)人員的讀者而進行描述，但應(yīng)當理解 本部分過于簡略不足以準確和全面地概括現(xiàn)有技術(shù)。因此上述背景 技術(shù)描述是精簡的、示例性的描述，并不能取代本領(lǐng)域的出版文獻。
或遺漏的程度上，上述描述不意于改正這些不一致或遺漏。申請人 更愿意遵從經(jīng)過i侖證的本領(lǐng)域出版文獻。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，公開了一種為在第 一鐵軌段和第二鐵軌段之間進 行閃光對焊做準備的方法。在這個方面，施加閉合力使得第一鐵軌 段的第 一鐵軌末端面和第二鐵軌段的第二鐵軌末端面接觸，然后鐵 軌段之間的電壓差導(dǎo)致第 一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間形成 電流。該電流足以燒除第 一鐵軌末端面和第二寺失軌末端面之間的一 個或多個接觸點處的材料。隨著鐵軌段被壓到一起，對第一鐵軌段 和第二鐵軌段之間的電流的特性進行周期性采樣，并且在存在前一 次采樣時與前一個采樣值進行比較。如果比較結(jié)果指出該特性不是 單調(diào)變化，或是該特性已經(jīng)到達或超過一個預(yù)設(shè)的閾值，則終止燒 除過程。
在另 一 個方面，提供了 一種用于為鍛焊鐵軌段做準備的改良的 鐵軌現(xiàn)場焊接系統(tǒng)，包括用于提供焊接電壓和電流的鐵軌現(xiàn)場焊接 供電系統(tǒng)，以及用于在焊接操作前執(zhí)行燒除步驟的控制器。在燒除 步驟，控制器將兩段鐵軌在接觸面處壓到一起，同時在接觸面兩側(cè) 施加電壓差，以實現(xiàn)接觸面處材料的燒除?？刂破鲗ψ鳛殍F軌段相 對位移函數(shù)的接觸面處消耗的功率進行周期性采樣，當接觸面處消 耗的功率不增加或超過了 一個預(yù)設(shè)的閾值，則終止燒除過程。在又一個方面，提供了一種用于為將第一鐵軌段與第二鐵軌段 接合而進行的閃光對焊做準備的計算機可讀媒介。該計算機可讀媒 介包括將電流和電壓源施加到鐵軌段上以形成鐵軌段之間電壓差的 計算機可執(zhí)行指令，以及施加閉合力使得第 一鐵軌末端面和第二鐵 軌末端面接觸的指令。隨著末端面接觸，開始形成足以燒除鐵軌末 端面之間材料的電流。計算機可讀媒介還包括繼續(xù)施加將鐵軌段壓 到一起的力，同時對每單位鐵軌位移的消耗功率進行周期性采樣， 且在存在前一次采樣時將本次采樣功率與前一次采樣功率進行比較 的指令。如果比較結(jié)果指出功率到達或超過一個預(yù)設(shè)的閾值，則終
止燒除過程。


本發(fā)明原理的其他方面和優(yōu)點可以通過下述結(jié)合附圖的描述得 到理解。
圖1為用于根據(jù)本發(fā)明原理的閃光對焊的兩個定位好的鐵軌段
的透視圖2為鐵軌現(xiàn)場焊接系統(tǒng)的系統(tǒng)簡圖，其中，在所述鐵軌現(xiàn)場 焊接系統(tǒng)中可以實施本發(fā)明方法的閃光對焊；
互相不平行的面的兩個鐵軌段的側(cè)視圖4為圖3中兩個鐵軌段的側(cè)視圖，其中，兩個鐵軌末端已經(jīng) 根據(jù)本發(fā)明的原理被部分燒除了 ；
圖5為圖3中兩個鐵軌段的側(cè)視圖，其中，兩個鐵軌末端已根 據(jù)本發(fā)明原理被完全燒除，成為用于焊接的互相平行的平面；以及
圖6為描述根據(jù)本發(fā)明的原理執(zhí)行鐵軌現(xiàn)場閃光對焊的過程的 流程圖。
具體實施例方式
在詳細描述本發(fā)明的實施方式之前，為了便于理解先簡要描述鐵軌焊接的環(huán)境。鐵路軌道通常由通過手動操作的設(shè)備切成合適長 度的鐵軌段焊接到 一 起而成。切割出的鐵軌末端通常在 一 個或多個 維度上相對于鐵軌軸線稍不垂直(這里這種情況被稱為"不方正")。 更重要地，由于不方正錯誤實質(zhì)上是任意的，因此在大部分這種情 況下，即使可能的相配合的末端已經(jīng)被切割成完全方正了，不方正 的鐵軌末端也可能與該相配合的鐵軌末端面不平行。所以，要配合 的鐵軌末端在鍛壓之前先要被方正化。
這里描述的系統(tǒng)提供了不需要使用者交互即可檢測與糾正非方 正情況的控制系統(tǒng)。通過這種方式，鐵軌末端在焊接前為最理想的 方正，且至少互相平行。這一控制系統(tǒng)導(dǎo)致平均焊接質(zhì)量和過程效 率的重大提高。特別地，避免了使用者交互的多變性，保證更高的 焊接質(zhì)量，同時防止鐵軌段過度截斷，從而保證合適的預(yù)定的軌道 溫度相關(guān)性。
關(guān)于鐵軌焊接的特點，圖1為用于根據(jù)本發(fā)明的閃光對焊的兩
個定位好的鐵軌段的透視圖。具體地，示出了第一鐵軌段100和第 二鐵軌段101沿著垂直的鐵軌軸線102互相對準，且在第一鐵軌段 100和第二鐵軌段101之間有微小的空隙。第 一鐵軌段100和第二鐵 軌段101都各包括鐵軌基部103和鐵軌頭部104。鐵軌基部103和鐵 軌頭部104通過鐵軌連接部105互相連接。鐵軌基部103和鐵軌連 接部105通常提供鐵軌的強度，也提供鐵軌段之間，如第一鐵軌段 100和第二鐵軌段101之間接合處的表面區(qū)域。鐵軌頭部104提供鐵 軌的額外的強度和提供接合處的額外表面區(qū)域，但也提供當鐵軌完 成后火車車輪運行的支撐面。
對鐵軌段進行鐵軌現(xiàn)場接合通常是必要的。例如工廠焊接制造 的大鐵軌段可以被運送到鐵路位置，并串聯(lián)接合以形成完整的鐵路。 此外，可以在鐵路位置將單獨的鐵軌段與較長的預(yù)先焊接段接合， 或用單獨的鐵軌段代替較長的預(yù)先焊接段接合。最后鐵軌現(xiàn)場焊接 也可以用于修理或修改已有的鐵路。鐵軌現(xiàn)場焊接即是在鐵路位置 實行的焊接，通常通過騎在鐵軌上的機器來進 。這種機器可以是鐵軌專用的機器，但更典型地是可以通過兩種不同的輪子的使用以 適用于公路和鐵路的機器。
根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的鐵軌現(xiàn)場焊接是通過電阻加熱鐵軌末端來使 得末端在力的作用下被鍛壓到一起來執(zhí)行的。在圖1的圖示中，第
一鐵軌段100具有第一鐵軌末端106，第二鐵軌段101具有第二鐵軌 末端107(在透視圖中被第二鐵軌段101遮住)。在鐵軌現(xiàn)場焊接中， 每個相關(guān)的鐵軌的末端處的區(qū)域被加熱。在圖示的例子中，由線A 描畫出的鄰近第一鐵軌末端106的第一區(qū)域108被加熱，同樣由線B 描畫出的鄰近第二鐵軌末端107的第二區(qū)域109也被加熱。為了表 述清楚，圖1中第一區(qū)域108和第二區(qū)域109的縱向長度被夸大了 。
在討論此處公開的特定過程控制系統(tǒng)之前，為了便于讀者后續(xù) 理解，先簡要地要討論焊接的步驟。關(guān)于這一討論，參照圖2，其為 根據(jù)本發(fā)明的鐵軌現(xiàn)場焊接供電系統(tǒng)200的簡圖。鐵軌現(xiàn)場焊接供 電系統(tǒng)200包括電能產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換元件。特別地，鐵軌現(xiàn)場焊接供電 系統(tǒng)200包括主要動力源201，例如內(nèi)燃機。典型的主要動力源201 是專用的動力源，即，所述動力源并不用于交通運輸工具而僅用于 鐵軌現(xiàn)場焊接供電系統(tǒng)200。但是，在可選的實施方式中，主要動力 源201也可以用作鐵軌現(xiàn)場焊接供電系統(tǒng)200之外的功能。
主要動力源201提供轉(zhuǎn)動能量來驅(qū)動發(fā)電機202。當被驅(qū)動時， 發(fā)電機202提供與其自身構(gòu)造一致的交流(AC)電功率輸出。例如， 在一種實施方式中，發(fā)電機202提供三相高壓(480V)交流輸出。 發(fā)電機202的交流輸出首先通過相位/變壓器模塊203 (如包括半導(dǎo) 體控制整流器(SCR)和二極管的半導(dǎo)體控制整流器橋)進行處理 以轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗喔邏?如550V)高頻(如1200Hz)的交流輸出。主要 動力源201也可驅(qū)動液壓泵204為系統(tǒng)提供經(jīng)過增壓的液壓液。經(jīng) 過增壓的液壓液用于需要運動的操作，如移動鐵軌和修剪焊接接合 處。
相位/變壓器模塊203的交流輸出提供給二極管集成組件205進 行處理。二極管集成組件205包括用于逐步降低輸入電壓的變壓器，以及一個或多個電流整流元件，如二極管，以將信號從交流變成直
流。該轉(zhuǎn)變之后，二極管集成組件205的輸出為低壓直流功率信號。 在一種實施方式中，二極管集成組件205的輸出具有在約5V到約 12V之間的開路電壓，例如8V。 二極管集成組件205的電流輸出可 以高達約30000A或更高。
在鐵軌現(xiàn)場焊接中，二極管集成組件205的直流輸出被加載到 鐵軌段之間，如第一鐵軌段100和第二鐵軌段101之間的連接處。 在一個焊接循環(huán)的開始，使相關(guān)的鐵軌末端互相靠近直至接觸，這 可以由焊接電流的產(chǎn)生來進行判定。接觸之后，在被稱為"燒除" 的階段內(nèi)，將一定量的材料，如0.25英寸從兩個鐵軌末端去除。這 一步驟幫助去除鐵軌末端之間的氧化物、油脂等雜質(zhì)，也幫助使不 平整的鋸痕變得方正，這樣可以對鐵軌末端進行均勻加熱。這一方 正化功能的控制是本發(fā)明的核心，后文會進行更詳細的討論。
當?shù)碗妷焊唠娏餍盘柦?jīng)過鐵軌連接處時，主要的加熱方式為電 阻加熱。特別地，當高電流通過導(dǎo)體材料時，該材料中會產(chǎn)生作為 材料電阻函數(shù)的熱量。初期的加熱效應(yīng)會發(fā)生在具有最大電阻的一 個或數(shù)個點處，所述點可能是鐵軌末端之間的任何接觸點。此外， 隨著鐵軌末端的加熱，其電阻變大，增加了加熱效應(yīng)的空間非線性。 這些現(xiàn)象的最終結(jié)果是將作為接觸橫截面面積函數(shù)的鐵軌材料發(fā)熱 強力地集中起來，大的接觸區(qū)域比小的接觸區(qū)域的發(fā)熱量少。
一旦末端方正，焊接的加熱過程開始于加熱閃光階段，也稱為 "閃光"。在閃光過程中，鐵軌末端以低速互相靠近地移動。焊接 電流保持在足以熔化和蒸發(fā)形成接觸點的鐵軌末端小的區(qū)域的水 平。這一情況在任意給定時刻在鐵軌面的多處發(fā)生，形成防止熱的、 活性的鐵軌表面氧化的保護層。
閃光之后，推進閃光階段開始。在這一階段，送進速度增大導(dǎo) 致正在熔化和蒸發(fā)的接觸點變多。金屬蒸汽的增加導(dǎo)致幫助防止鐵 軌面氧化物形成的保護層的增加。同時，閃光熔池的深度縮短，使 得將要被鍛壓出的材料變少。在鐵軌末端充分加熱，推進閃光使得表面熔池縮短之后，鐵軌 在高的送進速度下進行鍛壓。在這一階段開始之后，可以保留焊接
電流通電一段時間，如1.5秒。這可以幫助保證保護熱的鐵軌表面在 即將被鍛壓之前不被氧化。
在一個預(yù)定的時間段中，如9秒，在鐵軌上施加全部的鍛壓力， 這一時間段也被稱為"維持時間"。加熱的鐵軌末端的阻力使得鐵 軌的運動停止，這樣直至不存在塑性變形，鐵軌末端被鍛壓到一起。 實驗表明在兩個鐵軌末端的表面上施加每平方英寸9000磅的鍛壓力 可以產(chǎn)生良好的結(jié)果。因此，例如，115#鐵軌需要的鍛壓力可能為 約51噸，而更大的141#鐵軌所需要的鍛壓力可能為約63噸。
在鍛壓過程中，氧化物和液態(tài)鋼被從焊接接合處擠出，通常形 成三部分焊接毛刺。毛刺的兩個外側(cè)部分是由兩個鐵軌的柔軟材料 塑性變形形成的，而中間部分是由焊接接合處中心的液態(tài)金屬被擠 出形成的。當焊接足夠堅固但毛刺材料仍然是熱的后，用焊頭從焊 接接合處剪除毛刺。
通過對前述焊接過程概述的了解，可能可以更容易地理解下述 控制過程。圖3為用于根據(jù)本發(fā)明的閃光對焊的兩個定位好的鐵軌 段的側(cè)視圖。具體地，示出了第一鐵軌段300和第二鐵軌段301位 于對準的布局。如圖3所示，第一鐵軌段300具有第一鐵軌末端302, 第二鐵軌段301具有第二鐵軌末端303。第一鐵軌末端302具有鐵軌 末端面305，其位于基本垂直于繪圖平面的平面內(nèi)，而第二鐵軌末端 303具有鐵軌末端面306，其位于基本垂直于繪圖平面的平面內(nèi)?？?以看出第一鐵 軌末 端302的鐵軌末端面305相對于鐵軌軸線304不 方正，而第二鐵軌末端303的鐵軌末端面306相對于鐵軌軸線304 基本方正。為了表述清楚，不方正情況的程度被夸大了，同樣鐵軌 末端面305和306的表面紋理也^皮夸大了 。
圖4描繪了在燒除過程中的第 一鐵軌段300和第二鐵軌段301, 而圖5描繪了在燒除過程末尾的第一鐵軌段300和第二鐵軌段301。 在根據(jù)本發(fā)明原理的一種實施方式的末端方正化過程的討論中，這些圖可以作為參考。圖3還示出了鐵軌段300和鐵軌段301之間的 電氣連接。具體地，電壓源307提供鐵軌段之間在每個鐵軌段上一 個或多個接觸點309上的電壓差。在一種實施方式中，電壓源307 為二極管集成組件205?？梢哉J識到電壓源307可以提供直流電，或 可以提供交流電，且可以包括位于內(nèi)部或外部的電壓表用于測量電 壓源307提供的電壓。
與接觸面串聯(lián)的電流表308提供接觸面電流的讀數(shù)。電流表308 可以是位于外部的，或者可以位于二極管集成組件205或其他構(gòu)件 的內(nèi)部。為了表述清楚，圖4和圖5中鐵軌段300和鐵軌段301之 間的電氣連接被省去了。
除了電流表308和有時被稱為"伏特表"的電壓表，可以使用 位移傳感器311來測量鐵軌段300和鐵軌段301之間的相對位移。 因此，隨著接觸表面的材料被燒除，仍處于閉合力作用下的鐵軌以 損失材料量函數(shù)的方式互相靠近地移動。位移傳感器311測量移動 并產(chǎn)生指示移動的信號。位移傳感器311可以是永久性的或可從系 統(tǒng)200移除的，可以是任何已知類型，包括接觸傳感器，如電阻傳 感器、壓電傳感器、機械光學(xué)傳感器等等，或非接觸式傳感器，如 紅外(IR)傳感器、遠程光學(xué)傳感器，干涉型傳感器等等。
涉及閃光對焊過程，例如下面討論的過程600的操作通過機器 控制器(未示出)執(zhí)行。機器控制器是或包括可以從計算機可讀媒 介讀取計算機可執(zhí)行指令并執(zhí)行指令的計算裝置，如處理器。計算 機可讀媒介包括有形的和無形的媒介。前者的例子包括磁盤、光盤、 閃存、RAM、 ROM、磁帶、磁卡等。后者的例子包括數(shù)字信號，電 信號、AM和FM電磁波等等。如后附的權(quán)利要求書中用到的，除非
在權(quán)利要求書中另有明確聲明，"計算機可讀媒介"這一術(shù)語只表 示計算機可讀的有形媒介。
圖6示出了執(zhí)行閃光對焊的過程600，包括對一組鐵軌段，如第 一鐵軌段300和第二鐵軌段301，執(zhí)行改良的燒除步驟。在過程600 的第一階段601,第一鐵軌段300和第二鐵軌段301中的一個或兩個的一端被切割，以形成一組具有相對切割面的鐵軌段，所述切割面
如鐵軌末端面305和鐵軌末端面306。這一結(jié)構(gòu)例如在圖3中描述。 在可能在601階段之前或之后發(fā)生的602階段，將電流和電壓源連 接到兩個鐵軌段，使得鐵軌段之間具有電壓差V。在直流電壓的情 況下，所加電壓差的極性決定在鐵軌接觸時的電流方向，但是電壓 的極性或電流的方向?qū)τ诒景l(fā)明的方法都不重要。此外，所加的電 壓可以是直流或交流，都不會影響到本發(fā)明原理的適用性。
在過程600的603階段，在鐵軌段中的一個或兩個上施加閉合 力4吏得鐵軌末端面接觸，并且在鐵軌末端面之間開始形成電流。由 于鐵軌末端面并不精確地是平面和平行的，4失軌末端面之間最初的 接觸區(qū)域或部分在整個鐵軌橫截面中所占的百分比相對比較小。這 樣，最初鐵軌之間接觸面電阻具有高電阻，且接觸部分將經(jīng)歷很大 的電阻加熱。當這種情況發(fā)生時，接觸區(qū)域會被燒除，鐵軌段互相 靠近地移動，新的4妾觸部分相對于初始4妾觸部分面積更大。新的具 有更大面積的接觸部分電阻較小，并可通過更大的電流。
在604階段，隨著鐵軌段移動到一起，繼續(xù)施加一定大小的閉 合力(在完成初始接觸后該力可以減小)。在這一階段，對鐵軌段 300和鐵軌段301之間的電流的特性進行測量或推導(dǎo)。可檢測的電學(xué) 量包括電壓和電流，如通過合適的儀表測量到的，可4企測的物理量 包括鐵軌的相對位移。這些量可以通過已測量的量如電阻或電導(dǎo)、 瞬時電功率和作為時間或位移的函數(shù)的電功率來進行推導(dǎo)。 一些量 的變化可能是基于所有或部分其他量的變化。例如，如果電壓保持 在一個恒定值，則功率的變化可以通過觀察電流的變化檢測出來。 類似地，如果電流保持恒定，則任何功率的變化可以僅根據(jù)觀測到 的電壓變化來檢測。
在一種實施方式中，相關(guān)的電氣特性為對于單位鐵軌位移在鐵 軌段300和鐵軌段301之間的接觸面上消耗的功率("功率每單位 位移，，，如瓦特/厘米)，可以通過計算并存儲下來。對得到的鐵軌 結(jié)構(gòu)進行描繪，例如在圖4中，燒除完成了約50%。計算功率的時間周期應(yīng)該與測量位移的時間周期相匹配。因此，例如，如果每500ms 間隔取一次采樣，鐵軌在前一次采樣和當前采樣之間靠近了 5.0mm， 消耗了 200瓦特，那么功率每單位位移的值為400瓦特/厘米。
在605階段，如果存在前一次采樣，將采樣的功率每單位位移 與前一次采樣的功率每單位位移比較，并且與一個預(yù)設(shè)的功率每單 位位移閾值比較。如果比較結(jié)果指出從一次到下一次采樣，功率每 單位位移不再單調(diào)增長，或者功率每單位位移超過預(yù)設(shè)的功率每單 位位移閾值，則過程600繼續(xù)到達606階段，終止燒除過程。這一 結(jié)構(gòu)例如在圖5中描繪，燒除結(jié)束且鐵軌末端在整個鐵軌橫截面上 充分接觸。
預(yù)設(shè)的功率每單位位移閾值是基于已知的燒除 一 定體積的材料 所需要的功率來確定的。例如，如果燒除1.0mn^的材料需要100W, 鐵軌末端的橫截面積為75cm2，則將鐵軌靠近l.Ocm所測量的功率每 單位位移為750kW。較小的值表示燒除所發(fā)生的面積小于整個鐵軌 末端面。
從606階段，過程600繼續(xù)到607階段，系統(tǒng)執(zhí)行閃光、推進 閃光和鍛壓步驟以完成焊接。另一方面，如果605階段的比較結(jié)果 指出從一次到下一次采樣，功率每單位位移仍然單調(diào)增長，且功率 每單位位移尚未超過預(yù)設(shè)的功率每單位位移閾值，則過程返回604 階段繼續(xù)鐵軌末端面的燒除。然后， 一旦滿足605階段的條件，即 可結(jié)束焊接。
根據(jù)初始不方正情況的嚴重程度，兩鐵軌段之間的接觸面307 在燒除的最后可能仍然在一個或多個維度上相對于鐵軌軸線304不 垂直。但是，此時鐵軌末端面為平面且互相平行，仍然可以實現(xiàn)堅 固的焊接。如圖5，這一情況以夸大的方式被描述。
工業(yè)實用性
本發(fā)明可應(yīng)用于鐵軌段的鐵軌現(xiàn)場焊接的系統(tǒng)，并提供了 一種 能夠在鍛壓前將非方正的鐵軌末端面互相方正化的改良的系統(tǒng)，并防止燒除過度或不足。作為這一改進的結(jié)果，可以實現(xiàn)更高強度的 閃光對焊接合處，同時減少在焊接過程中對使用者介入的需求。
特別地，在鐵軌現(xiàn)場焊接過程中，在具有電壓差的兩個鐵軌末 端面祐」改置成接觸之后，開始形成電流。電流導(dǎo)致電阻加熱和接觸 的一個或多個點處的材料去除。隨著"燒除"過程的進行，對在接
值進行比較。功率每單位位移也和前一個采樣值進行比較來確定功 率每單位位移是否繼續(xù)增大。
如果功率每單位位移停止增大或已經(jīng)超過預(yù)設(shè)的閾值水平，則 燒除過程完成。這是因為恒定的功率每單位位移對應(yīng)于恒定的接觸 面面積，這意味著表面相互方正。另外4吏用閾值確定來檢查功率每 單位位移的增長可以允許從一次采樣到下 一次采樣由于雜質(zhì)等而非 不方正情況引起的功率每單位位移的較小變化。
可以認識到以上描述提供了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和過程的例子。 但是，可以想到本發(fā)明的其他實現(xiàn)方式可以與上述例子在細節(jié)上有 差異。所有對公開的內(nèi)容或例子的引用都是要引用該處所討論的特 定例子，而不意味著對本發(fā)明的范圍更加一般性的任何限制。所有 關(guān)于特定特征的區(qū)別和批評性語言都是要指明對這些特征缺乏偏 好，除非另有聲明，都不是要把這些特征從本發(fā)明的范圍中完全排 除出去。
這里對取值范圍的詳述僅僅是作為單獨提到每個落在該范圍內(nèi) 的獨立的值的簡化方法，除非另有聲明，每個獨立的值如同在這里 被單獨列舉一樣的方式被并入說明書。除非此處另有聲明，或者文 中另有明確抵觸，這里描述的所有方法都可以通過任何適當?shù)捻樞?得到執(zhí)行。
因此，根據(jù)適用法律的許可，本發(fā)明包括后附權(quán)利要求書所述 主題的所有變型和等同內(nèi)容。此外，除非在此處另有聲明或文中明 確抵觸，上述元件的所有可能的變化的任何組合都包括在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種為將第一鐵軌段與第二鐵軌段接合所進行的閃光對焊做準備的方法，其中，第一鐵軌段具有第一鐵軌末端面，第二鐵軌段具有第二鐵軌末端面，第一鐵軌末端面面對第二鐵軌末端面且相對于第二鐵軌末端面不平行，所述方法包括在第一鐵軌段與第二鐵軌段中的至少一個上施加閉合力，使得第一鐵軌末端面與第二鐵軌末端面接觸，并導(dǎo)致在第一鐵軌末端面與第二鐵軌末端面之間產(chǎn)生電流，所述電流足以燒除第一鐵軌末端面與第二鐵軌末端面之間一個或多個接觸點處的材料；繼續(xù)將鐵軌段壓在一起，同時對第一鐵軌段與第二鐵軌段之間的電流的特性進行周期性采樣，并且在存在前一個采樣特性時將采樣特性與前一個采樣特性進行比較；以及如果比較結(jié)果指出所述特性從一次采樣到下一次采樣不是單調(diào)變化，或者所述特性已經(jīng)達到或者超過了預(yù)設(shè)的閾值，則終止燒除過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的為閃光對焊做準備的方法，其中，對 第 一鐵軌段和第二鐵軌段之間的電流的特性進行周期性采樣的步驟 包括測量電壓、電流和鐵軌相對位移中的一個或多個，根據(jù)測量結(jié) 果能夠計算出對應(yīng)于功率每單位長度的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的為閃光對焊做準備的方法，其中， 第 一鐵軌段和第二鐵軌段之間的電流的特性包括每單位鐵軌位移長 度消耗的功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的為閃光對焊做準備 的方法，其中，如果比較結(jié)果指出從一次采樣到下一次采樣每單位 鐵軌位移長度消耗的功率減少，則表明比較結(jié)果指出從一次采樣到 下 一 次采樣每單位鐵軌位移長度〖肖耗的功率不單調(diào)變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的為閃光對焊做準備 的方法，其中，如果比較結(jié)果指出每單位鐵軌位移長度消耗的功率超過預(yù)設(shè)的閾值，那么每單位鐵軌位移長度消耗的功率視為已經(jīng)超 過了預(yù)設(shè)的閾值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的為閃光對焊做準備 的方法，其中，終止燒除過程的步驟包括檢測到電流特性已經(jīng)到達 或超過預(yù)設(shè)的閾值，以及不管比較結(jié)果是否指示電流特性從 一 次采 樣到下 一 次采樣單調(diào)變化都要終止燒除過程。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的為閃光對焊做準備 的方法，其中，導(dǎo)致在第一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間產(chǎn)生 電流包括在第 一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間施加直流電壓 差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的為閃光對焊做準備 的方法，其中，導(dǎo)致在第一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間產(chǎn)生 電流包括在第 一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間施加交流電壓差。
9. 一種與鐵軌現(xiàn)場焊接系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的控制器，所述控制器能夠 執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的方法。
10. —種計算機可讀媒介，其上包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1 至8中的任意一項所述的方法的計算機可執(zhí)行指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊頭鐵軌方正化過程，具體地，公開了一種執(zhí)行將第一和第二鐵軌段接合起來的閃光對焊的改進方法，該方法包括在第一鐵軌段和第二鐵軌段上施加電壓以建立第一和第二鐵軌段之間的電壓差。使鐵軌末端面接觸，導(dǎo)致第一鐵軌末端面和第二鐵軌末端面之間產(chǎn)生電流，并對接觸面處的材料進行電阻加熱。隨著接觸面處的材料燒除，對作為鐵軌位移函數(shù)的鐵軌末端接觸面處消耗的功率進行周期性采樣。如果比較結(jié)果顯示功率每單位鐵軌位移從一次采樣到下一次采樣沒有增加，則終止燒除程序。另一方面，如果功率每單位鐵軌位移超過預(yù)設(shè)閾值，終止燒除程序。
文檔編號B23K11/34GK101658974SQ20091017095
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者C·R·巴蒂斯蒂, G·巴爾恩哈特 申請人:切梅特朗-鐵路產(chǎn)品公司