專利名稱：鐵路塞釘式接線端子焊接機具及其焊接方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鐵路鋼軌接線端子固定安裝技術領域，尤其是涉及一種鐵路塞釘式接 線端子焊接機具及其焊接方法。
背景技術：
目前在鐵路軌道電路中，與鋼軌連接的各種引接線的連接方式主要包括以下幾 種1、在鋼軌上鉆孔后打入塞釘線連接的機械連接方式，通常是先在鋼軌中腰打孔，然后將 鋼軌引接線以緊配合方式打入孔中。2、在鋼軌上鉆孔后，鑲銅套管用拉鉚機實現(xiàn)緊配合后 穿螺栓連接引接線的機械連接方式；3、爆炸焊、鋁熱焊等焊接固定方式。現(xiàn)如今，鐵路客運 專線、貨運重載提速后的技術標準逐步向免維護方面發(fā)展，因而對各種軌道連接線使用時 的安全可靠性要求更高，對軌道連接線的固定安裝要求也相應提高標準，軌道連接線接線 端子的牢固及安全可靠性顯得至關重要。上述塞釘線連接和鑲銅套管兩種機械連接方式中，所安裝接線端子與鋼軌之間必 然存在至少0. 08mm的接觸間隙，長期使用使得接觸電阻逐步增大，特別是在大電流作用 下，接觸電阻更大，這不僅導致鐵路鋼軌引接線的工作可靠性降低，而且所析出的電阻熱增 力口，加劇了鋼軌引接線端子接觸部位的氧化腐蝕損壞，尤其在雨水侵入時氧化腐蝕損壞更 加嚴重。而爆炸焊、鋁熱焊等焊接固定方式操作步驟繁雜，并且熔焊后所產生的夾渣、結晶 物以及被焊材質的溫度系數(shù)、焊后所存在的應力等在環(huán)境溫度變化和列車高速運行所產生 震動力的作用下，容易造成所固定的鋼軌引接線端子松動和脫焊，接觸不良現(xiàn)象也時有發(fā) 生，從而不能實現(xiàn)軌道線路的日常免維護，并且影響行車安全。綜上所述，現(xiàn)有鐵路鋼軌引 接線的連接方式均不同程度地存在連接不可靠、易腐蝕氧化損壞、操作繁雜、易出現(xiàn)松動及 接觸不良現(xiàn)象等多種缺陷和不足。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種結構簡 單、輕便、安裝布設方便且使用操作簡便、自動化程度高、能耗低、無污染的鐵路塞釘式接線 端子焊接機具。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種鐵路塞釘式接線端子焊接 機具，其特征在于包括緊固且平穩(wěn)安裝在被處理鋼軌上的底部支撐系統(tǒng)和安裝在所述底 部支撐系統(tǒng)上的徑向摩擦焊接裝置；所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器、在所述底部支撐 系統(tǒng)上水平左右移動的主軸箱、通過軸承機構水平安裝在主軸箱內部的主軸、同軸安裝在 主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持被焊接接線端子的旋轉夾具和安裝在主軸箱后 部的隨主軸箱左右來回移動且驅動主軸進行連續(xù)轉動的主軸轉動驅動機構，以及帶動主軸 箱左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施 力機構；所述主軸轉動驅動機構為控制器控制的驅動電機，且驅動電機的動力輸出軸與主 軸的后端部同軸連接。
所述底部支撐系統(tǒng)包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前部且焊接過程中卡緊固定在鋼軌下部的前端支架。所述軸向施力機構包括固定安裝在主軸箱外側的軸向力施加裝置和通過傳動機 構與軸向力施加裝置相接的軸向力源。所述底部支撐機構包括前部固定安裝在前端支架上的水平底座板、布設在水平底 座板后部的支撐底座和鋪裝在水平底座板上的水平直線導軌。所述軸向力源為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。同時，本發(fā)明還提供了一種工藝步驟簡單、投資成本低、實現(xiàn)方便、可操作性強且 焊接處理后的接線端子接觸電阻率低、連接可靠的鐵路塞釘式接線端子焊接方法，其特征 在于該方法包括以下步驟步驟一、塞釘式接線端子加工制作采用機加工設備加工制作塞釘式接線端子； 所述塞釘式接線端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀錐端體、接線端子柱和固定在錐 端體正后方且供接線端子柱安裝的接線端子體，所述錐端體和接線端子體組裝或加工制作 為一體且二者組成接線端子基體，所述接線端子柱安裝在接線端子體后部，錐端體的材質 為銅、鋁或鐵材料，且接線端子體的材質為硬質金屬材料；所述錐端體的錐度為α ；步驟二、焊孔制作或選用采用鉆機在被處理鋼軌的中腰鉆取一個焊孔或選用鋼 軌上原有的標準通孔作為焊孔，所鉆取的焊孔為通孔或盲孔且所述盲孔的深度為鋼軌中腰 厚度的70 80%，并且所鉆取的焊孔為直孔或錐孔；所選用的焊孔為直孔；所述焊孔的尺 寸與錐端體尺寸相對應；步驟三、機具安裝先將所述底部支撐系統(tǒng)固定安裝在鋼軌上且對所述底部支撐 系統(tǒng)進行調平后，再將所述徑向摩擦焊接裝置安裝在所述底部支撐系統(tǒng)上且將所述徑向摩 擦焊接裝置安裝到位后應確保主軸正對步驟二中所述的焊孔，之后將所述接線端子基體夾 持在旋轉夾具上且使得所述接線端子基體前端部的錐端體正對步驟二中所述的焊孔，夾持 時旋轉夾具夾在接線端子體上；步驟四、焊前移位采用所述軸向施力機構或手動將步驟三中安裝就位的所述徑 向摩擦焊接裝置向靠近鋼軌一側水平移動，直至夾持在旋轉夾具內的所述接線端子基體的 錐端體插入步驟二中所述的焊孔內；步驟五、徑向摩擦焊接通過驅動電機和軸向施力機構配合使用，且按照常規(guī)徑向 摩擦焊接工藝對鋼軌和插入所述焊孔內的錐端體進行徑向摩擦焊接；焊接之前，通過控制 器對驅動電機的轉速進行控制調整；步驟六、機具拆除焊接完成后，先打開旋轉夾具，再采用所述軸向施力機構或手 動將所述徑向摩擦焊接裝置水平向外移開，之后再將所述底部支撐系統(tǒng)從鋼軌上拆除。上述步驟一中所述錐端體的材質為紫銅或Q235鋼材料，且接線端子體的材質為 紫銅或Q235鋼材料。上述步驟五中所述的進行徑向摩擦焊接時，采用一級或兩級摩擦壓力進行焊接。上述步驟五中所述的進行徑向摩擦焊接時，其焊接過程包括以下步驟501、根據錐端體和鋼軌所用材料的熱物理特性確定摩擦轉速η和摩擦壓力；當采 用一級摩擦壓力進行焊接時，確定摩擦壓力Ptl ；當采用兩級摩擦壓力進行焊接時，確定第一 級摩擦壓力P1和第二級摩擦壓力P2 ；
502、通過控制器對驅動電機的轉速進行設定；503、啟動驅動電機，并通過驅動電機相應帶動錐端體在所述焊孔內高速旋轉，且 錐端體高速旋轉的同時通過所述軸向施力機構向錐端體施加軸向頂鍛壓力，直至完成錐端 體與鋼軌間的徑向摩擦焊接過程；當采用一級摩擦壓力進行焊接時，整個焊接過程中所施 加的軸向頂鍛壓力均為Po’ = tana XP0 ；當采用兩級摩擦壓力進行焊接且當摩擦壓力為第 一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為P1' = tana XP1，而當摩擦壓力為第二級摩 擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ = tana XP2。上述步驟一中所述錐端體的錐度為a =7 15° ；步驟一中所述的接線端子柱 和接線端子體間以焊接方式進行連接，所述接線端子柱為螺紋接線柱。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、所采用的焊接機具結構簡單、體積小、重量輕、便于攜帶和搬運且安裝布設方 便。2、所用的焊接機具使用操作簡便、自動化程度高且可操作性強、控制方便。3、所用焊接機具的使用效果非常好，具有能耗低、無污染等優(yōu)良特性。4、焊接方法步驟簡單、實現(xiàn)方便且焊接處理后的接線端子質量高，接線端子與鋼 軌間的接觸電阻率很低(接觸電阻率與鋼軌的電阻率相等或者低于鋼軌的電阻率)，并且 連接可靠，工作性能穩(wěn)定，能實現(xiàn)鐵路鋼軌引接線的免維護技術要求。其焊接原理具體體現(xiàn) 在在鐵路現(xiàn)場施工，使塞釘式接線端子與鋼軌在固態(tài)下實現(xiàn)非軸向焊接，形成的接頭材料 不存在氣孔、夾渣、熔化結晶等缺陷，可靠性極高，而且主要依賴塞釘式接線端子的椎端體 與鋼軌二者自身的機械摩擦熱和粘塑性變形的耦合實現(xiàn)固態(tài)焊接，因而無需外加能量和輔 助材料，其能耗僅為傳統(tǒng)焊接方法的20%，并且焊接過程中沒有任何污染。綜上，本發(fā)明實 現(xiàn)了鐵路鋼軌引接線的非軸向固態(tài)焊接，使得鐵路鋼軌引接線成為一種免維護的高質量焊 接方式。5、所采用的焊接方法設計新穎合理，其焊接原理是采用驅動電機驅動接線端子 的錐端體以轉速η進行高速旋轉，且錐端體在高速旋轉同時，通過軸向施力機構驅動錐端 體靠近鋼軌側直線移動并給錐端體施加一定的軸向頂鍛壓力，當高速旋轉運動和軸向直線 運動在焊孔中交織時，即在錐端體外圓周上產生機械摩擦熱和粘塑性變形，這樣徑向摩擦 焊接所需的熱力耦合條件隨之產生，即實現(xiàn)錐端體和鋼軌之間的固態(tài)焊接。6、所用焊接機具的工作參數(shù)為軸向頂鍛壓力，并且軸向頂鍛壓力的大小可以通過 調整焊接參數(shù)進行簡便、隨機調整。綜上所述，本發(fā)明所用的焊接機具體積小、便于搬運和攜帶且操作簡便，所采用的 焊接方法步驟簡單、實現(xiàn)方便且焊接處理后獲得的接線端子接觸電阻率低且連接可靠，能 有效解決現(xiàn)有鐵路鋼軌引接線所存在的接觸電阻大、可靠性差、難以適應大電流、高頻信息 的傳遞需求等缺陷和不足。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明鐵路塞釘式接線端子焊接機具的結構示意圖。圖2為本發(fā)明對鐵路塞釘式接線端子進行焊接時所用塞釘式接線端子的結構示意圖。圖3為本發(fā)明鐵路塞釘式接線端子焊接方法的方法流程圖。附圖標記說明1-鋼軌；2-主軸箱；4-旋轉夾具；6-驅動電機；7-軸向力施加裝置；8-操作手柄；9-1-前端支架； 9-2-水平底座板；9-3-支撐底座；9-4-水平直線導軌；10-控制器；11-1-錐端體；11-2-接線端子體；11-3-接線端子柱；11-4-銅墊片；12-扣合件；13-背緊螺母。
具體實施例方式實施例1如圖1所示的一種鐵路塞釘式接線端子焊接機具，包括緊固且平穩(wěn)安裝在被處理 鋼軌1上的底部支撐系統(tǒng)和安裝在所述底部支撐系統(tǒng)上的徑向摩擦焊接裝置。所述徑向摩 擦焊接裝置包括控制器10、在所述底部支撐系統(tǒng)上水平左右移動的主軸箱2、通過軸承機 構水平安裝在主軸箱2內部的主軸、同軸安裝在主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持 被焊接接線端子的旋轉夾具4和安裝在主軸箱2后部的隨主軸箱2左右來回移動且驅動主 軸進行連續(xù)轉動的主軸轉動驅動機構，以及帶動主軸箱2左右來回移動且焊接過程中通過 主軸箱2對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構。所述主軸轉動驅動機構為 控制器10控制的驅動電機6，且驅動電機6的動力輸出軸與主軸的后端部同軸連接。所述 驅動電機6與控制器10相接。本實施例中，所述底部支撐系統(tǒng)包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前 部且焊接過程中卡緊固定在鋼軌1下部的前端支架9-1。所述軸向施力機構包括固定安裝 在主軸箱2外側的軸向力施加裝置7和通過傳動機構與軸向力施加裝置7相接的軸向力 源。并且前端支架9-1設置有從外側對前端支架9-1和鋼軌1進行卡緊固定的扣合件12， 所述扣合件12前部設置有背緊螺母13。所述底部支撐機構包括前部固定安裝在前端支架 9-1上的水平底座板9-2、布設在水平底座板9-2后部的支撐底座9-3和鋪裝在水平底座板 9-2上的水平直線導軌9-4。所述軸向力源為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。本實施例中，所述軸向力源為手 動驅動裝置且所述手動驅動裝置為設置在主軸箱2外側的操作手柄8。實踐中，也可以采用 液壓驅動機構作為軸向力源，并且液壓驅動機構與控制器10相接且其由控制器10進行控 制。所述驅動電機6的動力輸出軸與主軸間通過聯(lián)軸器進行連接。所述控制器10安裝在 主軸箱2上。如圖3所示的一種鐵路塞釘式接線端子焊接方法，包括以下步驟步驟一、塞釘式接線端子加工制作采用機加工設備加工制作塞釘式接線端子。結 合圖2，所述塞釘式接線端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀錐端體11-1、接線端子 柱11-3和固定在錐端體11-1正后方且供接線端子柱11-3安裝的接線端子體11-2，所述錐 端體11-1和接線端子體11-2組裝或加工制作為一體且二者組成接線端子基體，所述接線 端子柱11-3安裝在接線端子體11-2后部，錐端體11-1的材質為銅、鋁或鐵材料，且接線端子體11-2的材質為硬質金屬材料。所述錐端體11-1的錐度為α。 實際加工制作時，錐端體11-1可以選擇銅、鋁或鐵材料中任一仲材料進行加工制 作，并且所述錐端體11-1的錐度為α =7 15°。本實施例中，所述錐端體11-1的材質 為紫銅且錐度為10°，錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為Φ9. 5mm，接線端子體11_2的 材質為紫銅或Q235鋼材料，也可以選用其它相應材質的接線端子體11-2。所述鋼軌1的材 質為低碳鋼。所述接線端子柱11-3和接線端子體11-2間以焊接方式進行連接，所述接線 端子柱11-3為螺紋接線柱，同時所述螺紋接線柱與接線端子體11-2的連接處墊有銅墊片 11-4。焊孔制作或選用之前，將加工制作好的接線端子柱11-3安裝在接線端子體11-2后 部。步驟二、焊孔制作或選用采用鉆機在被處理鋼軌1的中腰鉆取一個焊孔或選用 鋼軌1上原有的標準通孔作為焊孔，所鉆取的焊孔為通孔或盲孔且所述盲孔的深度為鋼軌 1中腰厚度的70 80%，并且所鉆取的焊孔為直孔或錐孔；所選用的焊孔為直孔；所述焊 孔的尺寸與錐端體11-1尺寸相對應。本實施例中，采用鉆機在被處理鋼軌1的中腰鉆取焊孔，并且鉆孔時，所采用鉆頭 的直徑為Φ 9. 8mm。步驟三、機具安裝先將所述底部支撐系統(tǒng)固定安裝在鋼軌1上且對所述底部支 撐系統(tǒng)進行調平后，再將所述徑向摩擦焊接裝置安裝在所述底部支撐系統(tǒng)上且將所述徑向 摩擦焊接裝置安裝到位后應確保主軸正對步驟二中所述的焊孔，之后將所述接線端子基體 夾持在旋轉夾具4上且使得所述接線端子基體前端部的錐端體1-1正對步驟二中所述的焊 孔，夾持時旋轉夾具4夾在接線端子體11-2上。步驟四、焊前移位采用所述軸向施力機構或手動將步驟三中安裝就位的所述徑 向摩擦焊接裝置向靠近鋼軌1 一側水平移動，直至夾持在旋轉夾具4內的所述接線端子基 體的錐端體11-1插入步驟二中所述的焊孔內。步驟五、徑向摩擦焊接通過驅動電機6和軸向施力機構配合使用，且按照常規(guī)徑 向摩擦焊接工藝對鋼軌1和插入所述焊孔內的錐端體11-1進行徑向摩擦焊接；焊接之前， 通過控制器10對驅動電機6的轉速進行控制調整。實際焊接時，根據鋼軌1和錐端體11-1所用材質的熱物理特性，選擇對應的摩擦 工藝參數(shù)。且進行徑向摩擦焊接時，采用一級或兩級摩擦壓力進行焊接；另外，根據具體實 際需要，也可以采用三級摩擦壓力進行焊接。具體而言，進行徑向摩擦焊接時，其焊接過程包括以下步驟501、根據錐端體11-1和鋼軌1所用材料的熱物理特性確定摩擦轉速η和摩擦壓 力；當采用一級摩擦壓力進行焊接時，確定摩擦壓力Ptl ；當采用兩級摩擦壓力進行焊接時， 確定第一級摩擦壓力P1和第二級摩擦壓力P2 ；502、通過控制器10對驅動電機6的轉速進行設定； 503、啟動驅動電機6，并通過驅動電機6相應帶動錐端體11_1在所述焊孔內高 速旋轉，且錐端體11-1高速旋轉的同時通過所述軸向施力機構向錐端體11-1施加軸向 頂鍛壓力，直至完成錐端體11-1與鋼軌1間的徑向摩擦焊接過程；當采用一級摩擦壓力 進行焊接時，整個焊接過程中所施加的軸向頂鍛壓力均為Po’ = tana XPtl;當采用兩級 摩擦壓力進行焊接且當摩擦壓力為第一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為P1'=tana XP1，而當摩擦壓力為第二級摩擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ = tan α XP20本實施例中，所確定的摩擦轉速η即主軸的轉速為1500rpm，且采用一級摩擦壓力 進行焊接，摩擦壓力Pq為139MPa。實際焊接時，當錐端體11-1伸入所述焊孔內時，即開始進行摩擦焊接且通過所述 軸向施力機構施加tanl0° X 139MPa的徑向頂鍛壓力，當摩擦壓力達到139MPa時，驅動電 機6停轉且此時錐端體11-1完全插入所述焊孔內，即在錐端體11-1的外圓周與鋼軌1間 實現(xiàn)徑向摩擦焊接。步驟六、機具拆除焊接完成后，先打開旋轉夾具4，再采用所述軸向施力機構或 手動將所述徑向摩擦焊接裝置水平向外移開，之后再將所述底部支撐系統(tǒng)從鋼軌1上拆 除。
經檢測，焊接后的塞釘式接線端子與鋼軌1間接頭的接觸電阻率為 4. 2 Χ1(Γ6 Ω · cm，剪切強度為 159MPa。實施例2本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟 一中所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為φ 13mm，并且步驟二中采用鉆機在被處理 鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ 13. 2mm，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接 過程均與實施例1相同。實施例3本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟 一中所述錐端體11-1的材質為Q235鋼材料，所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為 Φ9πιπι、長為20mm且α = 10° ；步驟二中采用鉆機在被處理鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所 采用鉆頭的直徑為Φ8πιπι;步驟五中所確定的摩擦轉速η為lOOOrpm，且采用兩級摩擦壓力 進行焊接，其中第一級摩擦壓力P1為284MPa，第二級摩擦壓力P2為681MPa，并且當摩擦壓 力為第一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為P1'= tanl0° X284MPa，而當摩擦壓 力為第二級摩擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ = tanl0° X681MPa。本實施例 中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。經檢測，焊接后的塞釘式接線 端子與鋼軌1間接頭的接觸電阻率為8. 7 ΧΙΟ"6 Ω · cm，剪切強度為59MPa。實施例4本實施例中，與實施例3中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟 一中所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為φ 13mm，并且步驟二中采用鉆機在被處理 鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ 13. 2mm，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接 過程均與實施例3相同。實施例5本實施例中，與實施例3中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟 二中所采用的焊孔為鋼軌1上自帶的標準通孔且所述標準通孔的直徑為Φ 10mm，因而在本 步驟中無需在進行鉆孔。本實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例3相 同。實施例6
本實施例中，與實施例4中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟二中所采用的焊孔為鋼軌1上自帶的標準通孔且所述標準通孔的直徑為Φ 13. 2mm,因而在 本步驟中無需在進行鉆孔。本實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例3 相同。實施例7本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟一中所述錐端體11-1的材質為鋁材料，所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為 Φ8πιπι、后端部外徑為Φ 13. 5mm、長為16mm且α = 10° ；步驟二中采用鉆機在被處理鋼 軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ9. 8mm;步驟五中所確定的摩擦轉速η為 IOOOrpm，且采用兩級摩擦壓力進行焊接，其中第一級摩擦壓力P1為284MPa，第二級摩擦壓 力P2為567MPa，并且當摩擦壓力為第一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為P1'= tanl0° X284MPa，而當摩擦壓力為第二級摩擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ = tanlO。X567MPa。本實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。 經檢測，焊接后的塞釘式接線端子與鋼軌1間接頭的接觸電阻率為15.0Χ10_6Ω ·_，剪切 強度為159MPa。實施例8本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟一中所述錐端體11-1的材質為銅材料，所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為Φ8πιπι、 后端部外徑為Φ 13. 5mm、長為16mm且α = 10° ；步驟二中采用鉆機在被處理鋼軌1的中 腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ9. 8mm;步驟五中所確定的摩擦轉速η為1500rpm， 采用一級摩擦壓力進行焊接，且摩擦壓力P。為139MPa，所施加的軸向頂鍛壓力為P?！?= tanlO。X139MPa。本實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。 經檢測，焊接后的塞釘式接線端子與鋼軌1間接頭的接觸電阻率為5. 94X ΙΟ"6 Ω · cm，剪切 強度為147MPa。實施例9本實施例中，與實施例8中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟一中所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為Φ8πιπι、后端部外徑為Φ IOmm且α = V ； 步驟二中采用鉆機在被處理鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ10.2πιπι。本 實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。經檢測，焊接后的塞釘 式接線端子與鋼軌1間接頭的接觸電阻率為4. 2X ΙΟ"6 Ω · cm，剪切強度為159MPa。實施例10本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟一中所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為φ IOmm且α = 15° ；步驟二中采用鉆機 在被處理鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ 10. 2mm。本實施例中，其余工藝 步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。實施例11本實施例中，與實施例1中所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法不同的是步驟一中所述錐端體11-1前端部外徑即細端外徑為φ IOmm且α = 12° ；步驟二中采用鉆機 在被處理鋼軌1的中腰鉆取焊孔時，所采用鉆頭的直徑為Φ 10. 2mm。本實施例中，其余工藝步驟、工藝參數(shù)和焊接過程均與實施例1相同。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技 術方案的保護范圍內。
權利要求
一種鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于包括緊固且平穩(wěn)安裝在被處理鋼軌(1)上的底部支撐系統(tǒng)和安裝在所述底部支撐系統(tǒng)上的徑向摩擦焊接裝置；所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器(10)、在所述底部支撐系統(tǒng)上水平左右移動的主軸箱(2)、通過軸承機構水平安裝在主軸箱(2)內部的主軸、同軸安裝在主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持被焊接接線端子的旋轉夾具(4)和安裝在主軸箱(2)后部的隨主軸箱(2)左右來回移動且驅動主軸進行連續(xù)轉動的主軸轉動驅動機構，以及帶動主軸箱(2)左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱(2)對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構；所述主軸轉動驅動機構為控制器(10)控制的驅動電機(6)，且驅動電機(6)的動力輸出軸與主軸的后端部同軸連接。
2.按照權利要求1所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述底部支撐 系統(tǒng)包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前部且焊接過程中卡緊固定在鋼軌(1) 下部的前端支架(9-1)。
3.按照權利要求1或2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述軸向 施力機構包括固定安裝在主軸箱(2)外側的軸向力施加裝置(7)和通過傳動機構與軸向力 施加裝置⑵相接的軸向力源。
4.按照權利要求2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述底部支撐 機構包括前部固定安裝在前端支架(9-1)上的水平底座板(9-2)、布設在水平底座板(9-2) 后部的支撐底座(9-3)和鋪裝在水平底座板(9-2)上的水平直線導軌(9-4)。
5.按照權利要求3所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述軸向力源 為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。
6. 一種利用如權利要求1所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具對鐵路塞釘式接線端 子進行焊接的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、塞釘式接線端子加工制作采用機加工設備加工制作塞釘式接線端子；所述 塞釘式接線端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀錐端體(11-1)、接線端子柱(11-3) 和固定在錐端體(11-1)正后方且供接線端子柱(11-3)安裝的接線端子體(11-2)，所述錐 端體(11-1)和接線端子體(11-2)組裝或加工制作為一體且二者組成接線端子基體，所述 接線端子柱(11-3)安裝在接線端子體(11-2)后部，錐端體(11-1)的材質為銅、鋁或鐵材 料，且接線端子體(11-2)的材質為硬質金屬材料；所述錐端體(11-1)的錐度為α ；步驟二、焊孔制作或選用采用鉆機在被處理鋼軌(1)的中腰鉆取一個焊孔或選用鋼 軌(1)上原有的標準通孔作為焊孔，所鉆取的焊孔為通孔或盲孔且所述盲孔的深度為鋼軌 (1)中腰厚度的70 80%，并且所鉆取的焊孔為直孔或錐孔；所選用的焊孔為直孔；所述 焊孔的尺寸與錐端體(11-1)尺寸相對應；步驟三、機具安裝先將所述底部支撐系統(tǒng)固定安裝在鋼軌(1)上且對所述底部支撐 系統(tǒng)進行調平后，再將所述徑向摩擦焊接裝置安裝在所述底部支撐系統(tǒng)上且將所述徑向摩 擦焊接裝置安裝到位后應確保主軸正對步驟二中所述的焊孔，之后將所述接線端子基體夾 持在旋轉夾具(4)上且使得所述接線端子基體前端部的錐端體(11-1)正對步驟二中所述 的焊孔，夾持時旋轉夾具(4)夾在接線端子體(11-2)上；步驟四、焊前移位采用所述軸向施力機構或手動將步驟三中安裝就位的所述徑向摩 擦焊接裝置向靠近鋼軌(1) 一側水平移動，直至夾持在旋轉夾具(4)內的所述接線端子基體的錐端體(11-1)插入步驟二中所述的焊孔內；步驟五、徑向摩擦焊接通過驅動電機(6)和軸向施力機構配合使用，且按照常規(guī)徑向 摩擦焊接工藝對鋼軌(1)和插入所述焊孔內的錐端體(11-1)進行徑向摩擦焊接；焊接之 前，通過控制器(10)對驅動電機(6)的轉速進行控制調整；步驟六、機具拆除焊接完成后，先打開旋轉夾具(4)，再采用所述軸向施力機構或手 動將所述徑向摩擦焊接裝置水平向外移開，之后再將所述底部支撐系統(tǒng)從鋼軌(1)上拆 除。
7.按照權利要求6所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法，其特征在于步驟一中所述 錐端體(11-1)的材質為紫銅或Q235鋼材料，且接線端子體(11-2)的材質為紫銅或Q235 鋼材料。
8.按照權利要求6或7所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法，其特征在于步驟五中 所述的進行徑向摩擦焊接時，采用一級或兩級摩擦壓力進行焊接。
9.按照權利要求8所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法，其特征在于步驟五中所述 的進行徑向摩擦焊接時，其焊接過程包括以下步驟501、根據錐端體(11-1)和鋼軌(1)所用材料的熱物理特性確定摩擦轉速η和摩擦壓 力；當采用一級摩擦壓力進行焊接時，確定摩擦壓力Ptl ；當采用兩級摩擦壓力進行焊接時， 確定第一級摩擦壓力P1和第二級摩擦壓力P2 ；502、通過控制器(10)對驅動電機(6)的轉速進行設定；503、啟動驅動電機(6)，并通過驅動電機(6)相應帶動錐端體(11-1)在所述焊孔內 高速旋轉，且錐端體(11-1)高速旋轉的同時通過所述軸向施力機構向錐端體(11-1)施加 軸向頂鍛壓力，直至完成錐端體(11-1)與鋼軌(1)間的徑向摩擦焊接過程；當采用一級摩 擦壓力進行焊接時，整個焊接過程中所施加的軸向頂鍛壓力均為Po’ = tana XPtl ；當采用 兩級摩擦壓力進行焊接且當摩擦壓力為第一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為 P1' = tana XP1，而當摩擦壓力為第二級摩擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ = tan α XP20
10.按照權利要求6或7所述的鐵路塞釘式接線端子焊接方法，其特征在于步驟一中 所述錐端體(11-1)的錐度為α = 7 15° ；步驟一中所述的接線端子柱(11-3)和接線 端子體(11-2)間焊接方式進行連接，所述接線端子柱(11-3)為螺紋接線柱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵路塞釘式接線端子焊接機具及其焊接方法，其焊接機具包括底部支撐系統(tǒng)和安裝在底部支撐系統(tǒng)上的徑向摩擦焊接裝置；徑向摩擦焊接裝置包括控制器、主軸箱、安裝在主軸箱內的主軸、同軸安裝在主軸前端部的旋轉夾具、安裝在主軸箱后部的驅動電機和焊接過程中通過主軸箱對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構；其焊接方法包括步驟一、塞釘式接線端子加工制作；二、焊孔制作或選用；三、機具安裝；四、焊前移位；五、徑向摩擦焊接；六、機具拆除。本發(fā)明焊接機具體積小、便于搬運和攜帶且操作簡便，所采用的焊接方法步驟簡單、實現(xiàn)方便且焊接處理后獲得的接線端子接線電阻率低且連接可靠。
文檔編號B23K20/12GK101797662SQ20101010206
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2010年1月26日
發(fā)明者王忠平, 鐘建成, 鐘翊銘 申請人:西安譽豐通號科技有限公司