本论文内容来源于沈阳铁路局科技开发计划项目《YHJ-680 BT-ZN智能型移动式钢轨气压焊接设备》,合同编号为KG2001-02-020。该课题于2007年11月通过沈阳铁路局科委组织的鉴定。目前,现场钢轨移动式气压焊设备控制方式比较落后,自动化程度低,人为因素影响多,焊接质量波动大。因此,研究钢轨气压焊质量控制关键技术,尽早研制开发出适用于现场焊接的自动控制系统有着十分重要的意义。本文根据YHJ-680型移动式保压推凸钢轨气压焊机的特点和工艺要求,以西门子S7-200型PLC为控制核心,台达人机界面为显示设备的一种智能型移动式气压焊接机。首先,设计了气压焊机拉伸、顶锻、保压推凸一体化,用顶锻油缸一缸两用即可实现此功能,但顶锻油缸除应满足顶锻的技术要求外,尚应满足钢轨拉伸的作业要求。因此,新机型的设计其液压泵站采用超高压柱塞泵、其最大压力为63MPa,顶锻、拉伸油缸的最大拉伸力为680kN,顶锻、拉伸最大行程为260毫米,可同时满足顶锻、拉伸作业需求。其次,设计了钢轨焊接后,顶锻油缸不泄压,在保持焊接时顶锻油缸油液压力的工况下用另一套相对独立的液压油缸带动推凸刀具推除焊瘤。这样在推瘤时,钢轨焊缝处金属原子的相互扩散及再结晶过程均在顶锻压力的工况下,焊接质量不受影响,如遇现场突然断电其原来的顶锻保压值始终不变,焊缝不会因停电而向外拉开,这在线上焊接时对保证焊缝质量显得尤为重要。最后,设计了加热器摆动对中机构、三段压力自动转换机构、气体配比与流量控制软硬件以及焊接过程控制软硬件等,研发成功了一套适用于移动式钢轨气压焊的自动控制系统。该系统具有加热器的摆幅、摆频控制及对中调整,焊接压力的自动转换与调节,氧、乙炔气体流量的程序控制、手动控制、焊接工艺参数设置与显示等多种功能,实现了钢轨气压焊焊接过程控制和气体流量、压力、时间等工艺参数的精确控制。采用触摸屏模式液晶显示屏,直接输入、修改焊接参数;焊接完成后直接打印焊接参数,包括日期,操作人员,焊轨参数等工务部门需要的资料。在现场运用结果表明:新型控制系统工作稳定可靠,操作方便,控制精度高,参数调整灵活,使用该设备极大的降低工人劳动强度,排除了人为因素的干扰,确保焊接质量。