1 引言

1.1 课题的研究背景

 闪光焊机是煤炭企业圆环链焊接的主要设备。多年来，我国主要依靠引进国外闪光焊机进行焊轨生产和圆环链焊接，国产闪光焊机目前的发展尚不成熟。由于国外进口闪光焊接设备昂贵，工艺试验成本高加之钢轨焊接截面大，形状复杂，含碳量高，可焊性差，闪光焊时影响焊接质量因素多，采用何种控制方式才能实现钢轨预热、连续闪光、加速闪光、顶锻等特殊工艺，保证焊接效果，长期以来此方面焊接基础研究不够，因而闪光焊轨设备的选购和工艺确定只能照搬国外经验，不能根据我国实际情况，发挥设备工艺的潜力，控制灰斑等焊接缺陷，解决落锤性能不稳定的难题。近年来，我国焊接工作者对引进闪光焊机进行了技术消化，并根据我国国情，对焊机控制系统开展了大量研究工作，取得了可喜成果。在消化吸收国外现代闪光焊轨技术基础上，综合利用我国现有研究成果，研制一套具有焊接热/力模拟、电阻预热闪光焊、连续闪光焊、脉动闪光焊等功能的焊机，通过开展系统试验研究，分析不同钢轨钢的焊接热循环特征、控制技术、焊接质量等，对于提高我国钢轨焊接技术基础研究水平，实现焊接装备国产化具有重要意义。
1.2闪光焊工艺及设备现状
1.2.1 闪光焊的原理
  对焊(对接电阻焊)是一种常见的焊接接头形式，是电加热的塑性加压焊接。对焊又可细分为电阻预热对焊和闪光焊。
  闪光焊作为一种有效的焊接手段在许多领域广泛使用。
  闪光焊的原理:焊件装配成对接接头，焊件1在静夹具中夹紧，焊件2在动夹具中夹紧。接通焊接变压器，然后移动可动夹具，使其端面逐渐移近达到局部接触，即开始通电加热，并有接触点，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端面在一定深度范
 围内达到预定温度时，动夹具突然加速，以很大的压力使焊件端面相互挤压，随即切断电流，焊接区发生强烈塑性变形，接合面交互结晶，形成牢固接头。
1.2.2 闪光焊工艺
 常规闪光焊工艺分为两类:连续闪光焊和预热闪光焊。预热闪光焊是在连续闪光焊之前先对焊口进行预热。
 钢轨连续闪光焊工艺过程主要为：
 (1)闪光阶段
 闪光阶段指是接通电源使两焊件端面轻微接触，对口间将形成许多具有很大电阻的小触点，在很大电流密度的加热下，瞬间熔化而形成连接对口两端面的液体过梁，并产生过梁爆破，出现闪光。
 （2）顶锻阶段
 顶锻是指在闪光阶段后期，在端面上形成液体金属层，为排除氧化物和过热金属提供了有利条件，此时对焊件施加顶锻力，使烧化端面紧密接触，并使其实现优质结合所必须的操作。顶锻必须满足两个条件:要有足够大的顶锻速度，以排除氧化物和液态金属:要有足够大的顶锻力，以便使接头产生应有的塑性变形。其分为带电顶锻和无电顶锻两种。
 （3）保压和推瘤阶段
 在闪光顶锻完毕，保持一定压力，使得焊件保持良好的连接状态，不易于变形;推瘤阶段指焊件还在塑性的情况下，将多余的焊瘤推掉。这两个阶段对形成优质的焊接接头是非常有用的，是对焊操作不可缺少的环节。
1.2.3 闪光焊设备现状
 随着计算机和测试技术的发展，在闪光焊工艺和设备方面也得到了应用和发展。表现在以下五个方面。
 （1）在工件的送进控制上，由最早的手动杠杆、电动凸轮逐渐过渡到液压系统控制，再到先进的电液比例(伺服)阀的控制;
 (2)在控制电压的方式上，由搭片式、插刀式的级数转换器，发展到现在的大功率晶闸管控制，逆变式控制。
 （3）在闪光焊接的供电波形上，由传统的单相交流，发展到三相次级整流，T型变压器三相变两相等，而且还出现了程序控制降低电压闪光焊、脉动闪光焊、矩形波闪光焊等新方法。
 (4)在过程控制上，由单板机，单片机控制，发展到PLC控制，再发展到了上位机与下位机结合的双CPU控制，CAN网络控制。
 (5)从低频采集数据到高频采集数据，为在线质量检测可靠性提供了前提条件，焊接质量管理体系日趋完善。

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