对焊板组、道岔梁及对焊板组的加工方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是涉及一种对焊板组、道岔梁及对焊板组的加工方法。

背景技术：

相关技术中，在对道岔梁的两个不同厚度的板体进行焊接时，焊接位置容易出现应力集中，影响两个板体的连接强度和使用寿命。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种对焊板组，所述对焊板组具有结构强度高和使用寿命长的优点。

本发明还提出了一种道岔梁，所述道岔梁包括上述对焊板组。

本发明还提出了一种对焊板组的加工方法，利用所述对焊板组的加工方法可以制造上述对焊板组。

根据本发明第一方面实施例的对焊板组，包括：第一板体，所述第一板体包括第一端部；第二板体，所述第二板体包括第二端部，所述第二端部和所述第一端部相对设置，且限定出坡口和钝边部，其中，所述第一端部的厚度t1小于所述第二端部的厚度t2，所述第一端部的正面与所述第二端部的正面对齐共面，所述坡口设在所述钝边部的远离所述第一板体的正面的一侧，所述第二端部具有与所述坡口相连的斜边，所述斜边沿着从所述第二板体的正面到背面的方向，由所述坡口的远离所述钝边部的一侧边缘朝向远离所述第一端部的方向倾斜延伸。

根据本发明实施例的对焊板组，通过在厚度较厚的第二板体的第二端部设置与坡口相连的斜边，且斜边沿着从第二板体的正面到背面的方向，由坡口的远离钝边部的一侧边缘朝向远离第一端部的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口位置应力集中，从而可以提升第一板体和第二板体的连接强度，进而延长对焊板组的使用寿命。

在一些实施例中，所述斜边与所述第二板体的背面之间的夹角为β，其中，10°≤β≤11°。

在一些实施例中，所述坡口的角度为θ1，其中，55°≤θ1≤60°。

在一些实施例中，所述钝边部的深度为c，其中，1mm≤c≤2mm。

在一些实施例中，所述钝边部的宽度为b，其中，0mm≤b≤1mm。

在一些实施例中，16mm≤t1≤20mm，20mm≤t2≤50mm。

根据本发明第二方面实施例的道岔梁，包括：根据本发明第一方面实施例的对焊板组。根据本发明实施例的道岔梁，通过在厚度较厚的第二板体的第二端部设置与坡口相连的斜边，且斜边沿着从第二板体的正面到背面的方向，由坡口的远离钝边部的一侧边缘朝向远离第一端部的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口位置应力集中，从而可以提升第一板体和第二板体的连接强度，进而延长对焊板组的使用寿命。

根据本发明第三方面实施例的对焊板组的加工方法，用于加工根据本发明第一方面的对焊板组，所述加工方法包括步骤：在所述第二板体上加工所述斜边；分别在所述第一板体和所述第二板体上加工出用于限定所述坡口和所述钝边部的型面；拼放所述第一板体和所述第二板体，使所述第一端部的正面与所述第二端部的正面对齐，获得所述坡口和所述钝边部；焊接所述坡口。

根据本发明实施例的对焊板组的加工方法，通过在厚度较厚的第二板体的第二端部设置与坡口相连的斜边，且斜边沿着从第二板体的正面到背面的方向，由坡口的远离钝边部的一侧边缘朝向远离第一端部的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口位置应力集中，从而可以提升第一板体和第二板体的连接强度，进而延长对焊板组的使用寿命。

在一些实施例中，焊接所述坡口之后，打磨所述第一端部的正面与所述第二端部的正面的焊缝处。

在一些实施例中，拼放所述第一板体和所述第二板体，使所述第一端部的正面与所述第二端部的正面对齐的同时，使所述第一端部的正面与所述第二端部的正面之间相交1°-2°反变形夹角θ2。

在一些实施例中，拼放所述第一板体和所述第二板体时，将所述第一端部的正面和所述第二端部的正面置于衬垫上。

在一些实施例中，焊接所述坡口包括层叠的第一道焊接、第二道焊接和第三道焊接，所述第一道焊接为深透弧脉冲气保焊，焊接电流为220a、焊接电压为25-27v、焊接速度为15-18cm/min；所述第二道焊接为单丝埋弧焊，焊接电流为550-600a、焊接电压为30-32v、焊接速度为23-26cm/min；所述第三道焊接为单丝埋弧焊，焊接电流为530-580a、焊接电压为32-34v、焊接速度为24-30cm/min。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的道岔梁的局部示意图；

图2是根据本发明一个实施例的对焊板组和衬垫的配合示意图；

图3是图2中a处的放大图；

图4是图3中所示的对焊板组未焊接前的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的对焊板组的局部示意图，其中对焊板组处于未焊接状态，且第一板体和第二板体之间呈反变形夹角；

图6是图5中b处的放大图。

附图标记：

道岔梁100，顶板100a，底板100b，腹板100c，对焊板组10，第一板体1，第一端部11，第二板体2，第二端部21，坡口3，钝边部4，斜边5，衬垫200，焊缝300，第一道焊缝301，第二道焊缝302，第三道焊缝303。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

跨座式单轨道岔是一种特殊结构的道岔，采用电力驱动，实现道岔梁100整体转移，从而与轨道梁对位而形成岔道，以完成车辆行驶线路的转线需要。如图1所示，道岔梁100是道岔系统最核心部件之一，其走行板100a、腹板100c及底板100b等通常因结构设计需求和原材料规格限制，需采用对焊板组，为确保此对接焊缝质量完全达到设计要求且生产上效率较高，需要探求较合适的焊缝接头坡口形式与匹配的焊接工艺。

因此，本发明提出了一种可用于道岔梁100的对焊板组10，但是，需要说明的是，根据本发明实施例的对焊板组10不限于仅用在道岔梁100中，例如，还可以用在其他需要同等焊接需求的场合。

下面，参考附图，描述根据本发明第一方面实施例的对焊板组10。

根据本发明实施例的对焊板组10，如图2所示，可以包括：第一板体1和第二板体2。其中，第一板体1包括第一端部11，第二板体2包括第二端部21，第二端部21和第一端部11相对设置，且限定出坡口3和钝边部4。需要说明的是，坡口3限定在第一端部11和第二端部21上相对的坡口面之间，钝边部4限定在第一端部11和第二端部21上相对的钝边之间，但是，钝边部4的深度c大于零，钝边部4的宽度b大于等于零。另外，可以理解的是，坡口3是焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽。在对第一板体1和第二板体2焊接时，熔化的焊料可以汇聚在坡口3内以实现第一板体1和第二板体2的连接。而且，通过设置钝边部4，可以避免焊料的填充量过大，从而可以实现对热输入量的控制，避免第一板体1和第二板体2被焊穿，进而提升第一板体1和第二板体2的焊接质量。

如图2所示，第一端部11的厚度t1小于第二端部21的厚度t2，第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐共面，坡口3设在钝边部4的远离第一板体1的正面的一侧(参照图4)，第二端部21具有与坡口3相连的斜边5，斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸。

如图2所示，由于第一端部11的厚度t1小于第二端部21的厚度t2，且第一端部11的正面与第二端部21的正面是对齐共面的，可见，第二端部21的背面超出第一端部11的背面。由此，在焊接上述第一端部11和第二端部21时，通过在第二端部21设置与坡口3相连的斜边5，且斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸，可以减少焊料与第二端部21的连接面积，有利于减少靠近第二端部21的熔深，使得第一端部11的熔深和第二端部21的熔深的差距减小，从而可以避免应力过于集中，有利于提升第一板体1和第二板体2的连接强度，进而延长对焊板组10的使用寿命。

根据本发明实施例的对焊板组10，通过在厚度较厚的第二板体2的第二端部21设置与坡口3相连的斜边5，且斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口3位置应力集中，从而可以提升第一板体1和第二板体2的连接强度，进而延长对焊板组10的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，斜边5与第二板体2的背面之间的夹角为β，其中，10°≤β≤11°。由此，可以进一步避免应力过于集中，从而可以进一步提升第一板体1和第二板体2的连接强度，进一步延长对焊板组10的使用寿命。例如，在本发明的一些示例中，斜边5与第二板体2的正面之间的夹角可以为10.2°、10.4°、10.6°或10.8°，具体地，斜边5与第二板体2的正面之间的夹角的大小可以根据对焊板组10型号、尺寸、焊接的方法以及应用的环境进行设计。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，坡口3的角度为θ1，其中，55°≤θ1≤60°。可以理解的是，坡口3的角度与焊料的填充量存在直接的关系，通过将坡口3的角度控制在55°-60°，可以避免焊料的热输入量过大，可以进一步避免第一板体1和第二板体2被焊穿，从而可以进一步提升第一板体1和第二板体2的焊接质量。例如，在本发明的一些示例中，坡口3的角度可以为56°、57°、58°或59°，具体地，坡口3的角度的大小可以根据对焊板组10型号、尺寸、焊接的方法以及应用的环境进行设计。

在本发明的一个示例中，坡口3的角度θ1可以为60°，由此可以完成焊缝高质量的焊接，大大减少了坡口3大小，减少了焊丝填充量及焊接中热量输入，提高了焊接效率，同时焊缝质量更佳。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，钝边部4的深度为c，其中，1mm≤c≤2mm。可以理解的是，钝边部4的深度影响焊料的填充量，通过将钝边部4的深度控制在1mm-2mm，可以避免焊料的热输入量过大，可以进一步避免第一板体1和第二板体2被焊穿，从而可以进一步提升第一板体1和第二板体2的焊接质量。例如，在本发明的一些示例中，钝边部4的深度可以为1.2mm、1.4mm、1.6mm或1.8mm，具体地，钝边部4的深度可以根据对焊板组10型号、尺寸、焊接的方法以及应用的环境进行设计。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，钝边部4的宽度为b，其中，0mm≤b≤1mm。可以理解的是，钝边部4的宽度影响焊料的填充量，通过将钝边部4的宽度控制在0mm-1mm，可以避免焊料的热输入量过大，可以进一步避免第一板体1和第二板体2被焊穿，从而可以进一步提升第一板体1和第二板体2的焊接质量。例如，在本发明的一些示例中，钝边部4的宽度可以为0mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm或0.8mm，具体地，钝边部4的宽度可以根据对焊板组10型号、尺寸、焊接的方法以及应用的环境进行设计。此外，相比于钝边部4的宽度为0mm，当钝边部4的宽度大于0mm时，可以降低焊接的难度，减少焊接的成本。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，16mm≤t1≤20mm，20mm≤t2≤50mm。例如，在本申请的一些示例中，第一端部11的厚度可以为16mm、17mm、18mm、19mm或20mm；第二端部21的厚度可以为20mm、25mm、35mm、45mm或50mm。具体地，第一端部11的厚度和第二端部21的厚度可以根据对焊板组10的型号、尺寸以及工作环境进行设定。例如在本发明的一些示例中，第一板体1的厚度为20mm，第二板体2的厚度为50mm。例如在本发明的另外一些示例中，第一板体1的厚度为16mm，第二板体2的厚度为20mm。

下面，参考附图，描述根据本发明第二方面实施例的道岔梁100。

如图1所示，根据本发明实施例的道岔梁100，包括上述对焊板组10。

需要说明的是，道岔梁100的具体结构形式不限，下面仅以图1为例进行说明，但是本发明的道岔梁100不限于以下示例，例如在图1所示的示例中，道岔梁100可以包括上下间隔设置的走行板100a和底板100b，走行板100a和底板100b之间通过腹板100c连接，在一些具体示例中，走行板100a和底板100b可以平行，腹板100c所在的平面与走行板100a所在的平面垂直。其中，走行板100a、底板100b和腹板100c均可以包括对焊板组10，从而满足不同实际要求。

在本发明的一个示例中，如图1所示，道岔梁100包括平行设置的走行板100a和底板100b，走行板100a和底板100b之间通过腹板100c连接，腹板100c所在的平面与走行板100a所在的平面垂直。其中，走行板100a包括相互连接的第一板体1和第二板体2，第二板体2为两个，两个第二板体2分别位于第一板体1的两端。底板100b包括相互连接的第一板体1和第二板体2，第二板体2为两个，两个第二板体2分别位于第一板体1的两端。

可以理解的是，道岔梁100的走行板100a、底板100b和腹板100c等通常因结构设计需求和原材料规格限制，而需采用拼焊连接，另外由于焊缝等级为较高的cpb级，且要求全熔透和通过100％ut检测(即用超声检测对工件进行完全的检测)，故通常采用埋弧焊连接，为确保此对接焊缝质量完全达到设计要求且生产上效率较高，因此探求较合适的焊缝接头坡口形式与匹配的焊接工艺相当重要。

根据本发明实施例的道岔梁100，通过在厚度较厚的第二板体2的第二端部21设置与坡口3相连的斜边5，且斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口3位置应力集中，从而可以提升第一板体1和第二板体2的连接强度，进而延长对焊板组10的使用寿命。

下面，参考附图，描述根据本发明第三方面实施例的对焊板组10的加工方法。

根据本发明实施例的对焊板组10的加工方法，用于加工根据本发明第一方面实施例的对焊板组10，加工方法可以包括步骤：在第二板体2上加工斜边5；分别在第一板体1和第二板体2上加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面(参照图4)；拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐(此时，第一端部11的正面与第二端部21的正面，可以如图4所示的对齐且共面，也可以如图5所示的仅对齐但不共面)，获得坡口3和钝边部4；焊接坡口3。

在本发明的一个示例中，对焊板组10的加工方法包括以下步骤：

步骤一：在第二板体2的底面上加工斜边5，斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸。

步骤二：在第一板体1加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤三：在第二板体2上加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤四：拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐，获得坡口3和钝边部4；

步骤五：焊接坡口3。

在本发明的另一个示例中，对焊板组10的加工方法包括以下步骤：

步骤一：在第二板体2的底面上加工斜边5，斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸。

步骤二：在第二板体2上加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤三：在第一板体1加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤四：拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐，获得坡口3和钝边部4；

步骤五：焊接坡口3。

根据本发明实施例的对焊板组10的加工方法，通过在厚度较厚的第二板体2的第二端部21设置与坡口3相连的斜边5，且斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸，由此可以避免坡口3位置应力集中，从而可以提升第一板体1和第二板体2的连接强度，进而延长对焊板组10的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，焊接坡口3之后，打磨第一端部11的正面与第二端部21的正面的焊缝处。通过打磨第一端部11的正面与第二端部21的正面的焊缝处，使得第一端部11的正面与第二端部21的正面的连接处更为平整，可消除正面由于表面过渡不连贯造成的应力集中，从而可以提升对焊板组10的工作性能和使用寿命。

根据本发明的一些实施例，如图5和图6所示，拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐的同时，使第一端部11的正面与第二端部21的正面之间相交1°-2°反变形夹角θ2。可以理解的是，第一端部11和第二端部21焊接后，第一板体1和第二板体2焊接处会出现一定程度的收缩，容易造成的第一板体1和第二板体2的连接不平整。通过将第一端部11的正面与第二端部21的正面之间相交1°-2°反变形夹角，可以与收缩弯曲的角度形成补偿，从而可以保证第一板体1和第二板体2连接的平整性。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，拼放第一板体1和第二板体2时，将第一端部11的正面和第二端部21的正面置于衬垫200上。衬垫200首先很好的对焊缝根部进行保护，且可以很好的拖住熔池，保障焊缝根部的焊接质量及成型效果，避免焊后根部缺陷，ut/rt合格率在95％以上，相对原有方法大大提高ut/rt合格率。另外，由于采用衬垫200，正面焊缝金属量很小，只需稍微打磨处理，即可将焊缝金属完全清理干净，以便满足板材正面焊缝需去除焊缝余高的要求。再者，衬垫200可以在焊接位置形成惰性气体的保护，从而提升焊接的质量。例如，在本发明的一些示例中，衬垫200为陶瓷衬垫200或者铜衬垫200。

其中，ut英文名称是ultrasonictesting，中文名称为超声检测方法，是利用超声波在不同材料中的声阻抗和声波在不同声阻抗的异质界面上会产生反射的原理来发现缺陷。rt是射线探法，是射线源发生的贯穿性放射线穿透工件，使胶片或感光屏感光，利用射线穿透不同物质时被吸收能量的差异显示工件中的缺陷。

还有，通过设置衬垫200可以实现单面焊接的双面成型，不需要在焊接过程中进行翻板处理，大大降低焊接辅助时间，焊接完成后，无需进行第一道焊缝的反面清根处理，极大降低了焊接作业时间，从而大大减少了产品焊接生产周期。

在本发明的一些示例中，对焊板组10的加工方法包括以下步骤：

步骤一：在第二板体2的底面上加工斜边5，斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸。

步骤二：在第一板体1加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤三：在第二板体2上加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤四：拼放第一板体1和第二板体2，拼放第一板体1和第二板体2时，将第一端部11的正面和第二端部21的正面置于衬垫200上，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐，获得坡口3和钝边部4；

步骤五：拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面之间相交1°-2°反变形夹角；

步骤六：焊接坡口3。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，焊接坡口3包括层叠的第一道焊接、第二道焊接和第三道焊接，此时，第一端部11与第二端部21之间的焊缝300可以包括层叠设置的第一道焊缝301(由第一道焊接获得)、第二道焊缝302(由第二道焊接获得)和第三道焊缝303(由第三道焊接获得)。

其中，第一道焊接可以为深透弧脉冲气保焊，焊接电流为220a、焊接电压为25-27v、焊接速度为15-18cm/min；第二道焊接可以为单丝埋弧焊，焊接电流为550-600a、焊接电压为30-32v、焊接速度为23-26cm/min；第三道焊接可以为单丝埋弧焊，焊接电流为530-580a、焊接电压为32-34v、焊接速度为24-30cm/min。由此，采用单面焊接、另一面增加衬垫200的焊接方法，及大电流、大熔深的埋弧焊或者带脉冲及深透弧功能的气保焊设备，可以提升第一板体1和第二板体2的焊接质量，从而可以进一步提升第一板体1和第二板体2的焊接强度，进一步延长对焊板组10的使用寿命。

在本发明的一些示例中，对焊板组10的加工方法包括以下步骤：

步骤一：在第二板体2的底面上加工斜边5，斜边5沿着从第二板体2的正面到背面的方向，由坡口3的远离钝边部4的一侧边缘朝向远离第一端部11的方向倾斜延伸。

步骤二：在第一板体1加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤三：在第二板体2上加工出用于限定坡口3和钝边部4的型面；

步骤四：拼放第一板体1和第二板体2，拼放第一板体1和第二板体2时，将第一端部11的正面和第二端部21的正面置于衬垫200上，使第一端部11的正面与第二端部21的正面对齐，获得坡口3和钝边部4；

步骤五：拼放第一板体1和第二板体2，使第一端部11的正面与第二端部21的正面之间相交1°-2°反变形夹角；

步骤六：利用深透弧脉冲气保焊焊接坡口3，以形成第一道焊接；

步骤七：利用单丝埋弧焊焊接坡口3，以形成第二道焊接；

步骤八：利用单丝埋弧焊焊接坡口3，以形成第三道焊接；

步骤九：打磨第一端部11的正面与第二端部21的正面的焊缝处。

其中，在第一道焊焊接完成后，还需要打磨第一道焊的背离第一板体1正面的表面。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。