殷明順 陳社 王冬梅

【摘要】合金護套作為鐵路貫通地線的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其工藝實現(xiàn)直接影響貫通地線的使用安全。因此本文從工藝技術(shù)角度分析并確定了合金護套的材料及其工藝控制方法，滿足貫通地線的使用要求，確保鐵路運輸行車安全。

【關(guān)鍵詞】地線；合金；護套；工藝；分析；控制

一、概述

鐵路貫通地線是鐵路綜合接地系統(tǒng)中的接地主線，用以實現(xiàn)鐵路通信、信號、電力、牽引供電等各系統(tǒng)、設(shè)備之間的等電位連接，防止回流電流造成地網(wǎng)電位不相等而引發(fā)測量、信號裝置的誤動或拒動，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行和人身安全，從而確保鐵路運輸行車安全。

鐵路貫通地線工藝結(jié)構(gòu)較為簡單，由絞合銅導(dǎo)體外緊密包覆一層合金護套組成。合金護套是確保鐵路貫通地線電性能、機械物理性能、環(huán)保性能、耐腐蝕性能和彎曲性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，它的好壞直接影響貫通地線甚至于整個綜合接地系統(tǒng)的使用安全，因此它的工藝實現(xiàn)在整個鐵路貫通地線中至關(guān)重要。

本文著重從合金護套工藝技術(shù)角度逐一進行分析，并提出相應(yīng)的控制實現(xiàn)方法。

二、合金護套材料的確定

1、鐵路貫通地線合金護套的技術(shù)要求如表1：

2、根據(jù)表1的技術(shù)要求，同時考慮到材料的加工性能，確定合金護套采用的材料是黃銅合金材料。該材料的主要成份是銅和鋅，它具有較高的耐腐蝕性能，同時具備較高的強度和塑性，能良好地承受冷、熱壓力加工，可以滿足鐵路貫通地線的使用要求。

三、合金護套的工藝控制

1、傳統(tǒng)工藝

黃銅合金材料如何緊密包覆在導(dǎo)體外面目前還沒有成熟的工藝。傳統(tǒng)的工藝主要有兩種：

1）連軋連鑄工藝。此工藝可滿足無縫、緊密包覆導(dǎo)體的工藝要求，但由于是合金材料，組成材料的熔點不一致，使其工藝溫度控制很難達到要求，產(chǎn)品會出現(xiàn)厚度不均勻、偏心等質(zhì)量問題，同時由于溫度高，導(dǎo)致熔點低的材料成分有揮發(fā)現(xiàn)象，使材料性能有所下降，并且不具備連續(xù)生產(chǎn)條件。

2）傳統(tǒng)的縱包焊接工藝。由于銅合金帶材厚度為1.0mm，且硬度大，變形困難，傳統(tǒng)的工藝變形方法易造成合縫不穩(wěn)定，導(dǎo)致偏弧、穿洞等焊接缺陷，不能保證產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)斐珊艽罄速M，再者焊接電流的大小和焊弧位置靠目測和人工調(diào)整，根本無法有效控制和跟蹤焊接質(zhì)量。

因此，目前傳統(tǒng)的工藝方法還無法滿足合金地線連續(xù)穩(wěn)定正常生產(chǎn)的要求，對產(chǎn)品質(zhì)量也會帶來嚴(yán)重的影響。為確保鐵路貫通地線合金護套能整體無縫緊密包覆在導(dǎo)體外，且滿足合金護套的技術(shù)要求，我們根據(jù)黃銅合金材料的特點，確定鐵路貫通地線合金護套的工藝控制按銅合金帶分切面刮削處理、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體、銅合金帶縱包縫隙自動焊接以及銅合金護套的定形四個階段進行。

1、銅合金帶分切面刮削處理

由于銅合金帶分切面有毛邊，在受力縱包變形時，極易產(chǎn)生不規(guī)則翹起的銅合金細絲，導(dǎo)致合縫成形焊接時，焊弧瞬間短路產(chǎn)生很大的短路電流，造成焊縫表面產(chǎn)生穿透性的孔洞，因此在銅合金帶變形前先利用兩組帶有穩(wěn)定限位的刮刀組成刮削裝置，分別刮削走行平穩(wěn)的銅合金帶左、右側(cè)分切面，去除毛邊，使銅合金帶的左、右兩側(cè)分切面光滑平整，保證銅合金帶變形合縫后縫隙均勻穩(wěn)定。

2、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體

由于銅合金帶硬度大，厚度為1.0mm，因此它的縱包變形采用的是由優(yōu)質(zhì)模具鋼制作并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理而成的變形模具——軋輥來完成。軋輥由水平輥和立輥組成，它的圓弧尺寸、開槽位置和深度都是根據(jù)銅合金帶寬和后續(xù)的變形外徑來設(shè)計確定的。為保證合金帶材變形走行平滑、順暢且變形穩(wěn)定，各變形輥之間的距離是按照一定比例間隔前后順序排列的。

銅合金帶縱包變形主要包含以下三個階段。

1）銅合金帶U形變形階段

通過兩道立輥、一道水平輥將銅合金帶進行初步擠壓變形，使銅合金帶的左右兩側(cè)邊沿向上翻起，且銅合金帶的中部呈弧形下凹，最后由平板形變?yōu)閁形。

2）銅合金帶圓形變形階段

采用三道立輥、四道水平輥將銅合金帶進一步整形。通過水平輥左右圓弧尺寸由大到接近定徑尺寸的漸變和立輥上下圓弧尺寸由大到接近定徑尺寸的漸變，使銅帶在變形過程中，受到上下、左右均勻的擠壓力，逐漸將銅合金帶材由U形變?yōu)閳A弧狀，隨著圓弧合縫間隙的逐步縮小，最后變?yōu)轭悎A形狀態(tài)，縱包于銅導(dǎo)體外表面。

3）合金護套成型階段

銅合金帶經(jīng)過多次軋輥變形，縱向包覆于銅導(dǎo)體外表面后，經(jīng)三道水平輥對合縫后的圓形銅合金管進行固定，確保圓形銅合金管的合縫位置控制穩(wěn)定準(zhǔn)確，為下一步的自動焊接作好了準(zhǔn)備。

3、銅合金帶縱包縫隙自動焊接

合金護套成型后，啟動已設(shè)定好焊接工藝參數(shù)的焊接裝置，將焊槍始終處于合縫的中心線上；對圓形銅合金管的合縫進行在線自動焊接；自動焊接的控制系統(tǒng)采用PLC可編程控制器為核心控制單元，對焊接速度、焊接電流通過可編程的PLC進行自動跟蹤控制；合縫進行在線自動焊接時，焊槍與焊縫的相對位置實施自動跟蹤和監(jiān)視，控制信息經(jīng)過顯示器監(jiān)視系統(tǒng)采集反饋到焊槍自動控制系統(tǒng)，焊槍可自動調(diào)整位置，保證焊弧始終處于焊縫中心位置，并使得在同一焊接速度下，焊接電流穩(wěn)定，保證焊接質(zhì)量。焊接時采用氬氣作為保護氣體，可以隔絕空氣對電弧和熔池產(chǎn)生的不良影響，減少合金元素的燒損，確保焊縫平整、無缺陷。

4、合金護套的定形

焊接完成后的圓形銅合金管進入兩道立輥組成的環(huán)形凹槽內(nèi)，進行最終整形；再通過由硬質(zhì)合金制作而成的縮徑拉拔裝置使銅合金護套緊密包覆在導(dǎo)體外，形成光滑圓整、線徑均勻一致的銅合金護套，克服了變形焊接過程中可能導(dǎo)致的線徑不均勻、不圓整的問題，確保鐵路貫通地線接地電阻小于1Ω。

四、結(jié)束語

本文根據(jù)鐵路貫通地線合金護套的使用要求，分別從護套材料的選擇和護套工藝實現(xiàn)的角度進行了分析，確定了鐵路貫通地線銅合金護套工藝控制的四個階段分別為銅合金帶分切面刮削處理階段、銅合金帶縱包變形包覆導(dǎo)體階段、縱包縫隙自動焊接階段以及合金護套定形階段。該工藝控制采用的變形軋輥組成的變形裝置使銅合金帶變形合縫的穩(wěn)定性大大提高；采用的自動跟蹤焊接裝置，操作簡單，克服了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，充分滿足了鐵路貫通地線產(chǎn)品技術(shù)要求，同時由于變形穩(wěn)定可靠，焊接自動跟蹤，有效提高生產(chǎn)速度，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高了效率和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2012〕241號.鐵道部關(guān)于印發(fā)《鐵路貫通地線暫行技術(shù)條件》的通知，2012.

[2]劉培興，劉曉瑭，劉華鼐.銅與銅合金加工手冊[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.4