(鐵道部科學(xué)研究院 北京)
侯松明
(*科 北京)
提 要 針對國內外用屢試法調試鋼軌接觸焊參數十分費時(shí)耗材，首次應用逐次正交試驗法并輔以CAD，其優(yōu)化焊軌參數的科學(xué)性已為簡(jiǎn)便和高效所證明。
關(guān)鍵詞 鋼軌 接觸焊 正交 CAD
中圖分類(lèi)號 TG407
Round-for-Round Orthogonal Optimization Method with Its
CAD for Readjusting Rail Resistance Welding Parameters
Hou Qixiao
(Metals & Chemitry Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)
Hou Songming
(China Academy of Sciences,Beijing 100080,China)
Abstract To counter the fact that for readjusting the rail resistance welding parameters,the again and again method which is in common used at home and abroad expended much time and much material, the round-for-round orthogonal test method with its CAD is used for the first time .The scientificness of this method to optimize welding technical parameters has been proved by its simplicity and efficiency.
Keywords rail; resistance welding; orthogonal; CAD
“提速、高速、重載”焊接無(wú)縫線(xiàn)路是國民經(jīng)濟大動(dòng)脈鐵路的戰略發(fā)展重點(diǎn)。目前我國每年鋪設焊接無(wú)縫線(xiàn)路在3 300 km以上，其中85%采用接觸焊。由于焊接接頭的質(zhì)量事關(guān)行車(chē)安全大計，故對其檢驗的技術(shù)條件十分嚴格。每一型號的焊接軌在投產(chǎn)前必須通過(guò)鐵道行業(yè)標準TB/T1632-91規定的型式試驗，其中最有代表性、通常也最難通過(guò)的是連續焊25個(gè)接頭的落錘與斷口灰斑檢驗。國內外在型式試驗前調試參數時(shí)都是在參考過(guò)去的和別人的經(jīng)驗后，采用屢試的方法逐步分析與調整，然而鋼軌接觸焊在閃平、預熱、燒化、頂鍛、保壓等諸階段都有各自的電壓、電流、壓力、速度、持續時(shí)間(或位移)等參數，總數達數十個(gè)之多。我國鐵路廠(chǎng)、校、院在型式試驗前調試參數時(shí)施焊的軌頭數少者一二百個(gè)，多者五六百個(gè)，最多的達868個(gè)(有的廠(chǎng)終于將落錘調試過(guò)關(guān)，但灰斑仍不合格，只好免強投產(chǎn))。這么多的工藝參數與施焊結果間的函數關(guān)系又是極其復雜的，無(wú)法進(jìn)行接近實(shí)際情況的理論推導以預置參數，迫切需要一種簡(jiǎn)便而高效的解決辦法。
2 試驗
針對屢試法調試鋼軌接觸焊的眾多參數十分費時(shí)耗材，且調出的參數組合不一定優(yōu)佳，作者應用了逐次正交試驗法。
正交試驗是一種多參數選優(yōu)法，可通過(guò)試驗直接求出應置參數的優(yōu)佳解。安排的試驗方案均衡地分散在配合完全的位級組合的方案之中，因而具有代表性。在比較某一參數的幾個(gè)位級、選取優(yōu)秀位級時(shí)，能*限度地排除其他參數的干擾。此法兼備完全試驗法和參數輪換法的優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)較少的試驗次數迅速找到各參數的優(yōu)佳匹配。逐次正交試驗就是逐輪進(jìn)行正交試驗，將前輪正交試驗的結果作為安排后輪正交試驗的依據，通常采用比前輪小的正交表。
根據對歷史資料和外廠(chǎng)焊軌資料的分析，按參數比較其共性與個(gè)性，確定要考察的焊軌參數及其諸位級值。首輪安排13參數3位級的大正交表L27(313)(同時(shí)固定對試驗結果相對不敏感的其他參數)，據此列出焊每一接頭各參數的取值，進(jìn)行27個(gè)焊頭的正交焊接試驗。焊畢正火后用落錘逐一將焊頭砸斷(落錘試驗支距1 m，錘重1 t，檢驗60 kg/m軌焊頭時(shí)錘高3.1 m，經(jīng)住2錘者為合格，若砸了5錘仍未斷，則在軌底角鋸口再砸斷以觀(guān)測斷口灰斑)。就經(jīng)住的錘數和斷口的灰斑面積分別計算出各參數按位級對應的試驗結果值之和以及它們的極差(極差是衡量被考察參數對試驗結果影響大小的重要標志，極差序靠前者通常該參數的取值對試驗結果有重要影響)，并將各參數的極差由大至小排序，同時(shí)找出各參數直觀(guān)*平均值、落錘*位級組合、灰斑*位級組合，然后作出各參數的落錘趨勢圖和灰斑趨勢圖。根據對各趨勢圖的分析，分別確定各參數的落錘可能更優(yōu)位級值和灰斑可能更優(yōu)位級值。把13個(gè)參數中極差序靠后的(即對試驗結果相對不敏感的)5個(gè)參數固定下來(lái)(其值由相應參數的直觀(guān)*平均值、落錘、灰斑*位級值和可能更優(yōu)位級值判定)，安排極差序靠前的8個(gè)參數進(jìn)行第二輪L18(21×37)的18個(gè)焊頭的正交焊接試驗。以*輪相應參數的直觀(guān)*平均值、*位級值和可能更優(yōu)位級值作為第二輪正交試驗該參數的3個(gè)位級值。焊畢正火后逐一用落錘將焊頭砸斷。就經(jīng)住的錘數和斷口灰斑面積分別計算出各參數按位級對應的試驗結果之和以及它們的極差，并將各參數的極差由大至小排序，同時(shí)找出各參數的直觀(guān)*平均值、落錘*位級組合、灰斑*位級組合，同樣作出各參數的落錘趨勢圖和灰斑趨勢圖。根據對各趨勢圖的分析，分別確定各參數的落錘可能更優(yōu)位級值和灰斑可能更優(yōu)位級值。把8個(gè)參數中極差序靠后的4個(gè)參數固定下來(lái)，安排極差序靠前的4個(gè)參數進(jìn)行第三輪L9(34)的9個(gè)焊頭的正交焊接試驗。步驟同上。之后，將4個(gè)參數中極差序靠后的1個(gè)參數固定下來(lái)，安排極差序靠前的3個(gè)參數進(jìn)行第四輪L4(23)的4個(gè)焊頭的正交焊接試驗(由于只有2個(gè)位級，此輪不再作趨勢圖)。由參數直觀(guān)*平均值和*位級值判定該3個(gè)參數的取值。這四輪正交焊接試驗不一定要都做。例如若經(jīng)前二輪優(yōu)化后發(fā)現效果已經(jīng)非常好，就可免做第三輪；又如若對各參數的取值已有一定程度的底而試驗時(shí)間或條件受到限制時(shí)，也可免做焊頭數最多的*輪正交試驗。
3 應用
我們與錦州鐵路分局合作用L27(313)、L18(21×37)
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圖1 第×輪正交焊軌試驗流程圖
配合逐次正交焊軌試驗進(jìn)行了計算機輔助設計。應用此相應軟件的工廠(chǎng)，免去了在試驗安排、統計運算和繪制曲線(xiàn)過(guò)程中大量繁瑣的手工勞動(dòng)，并確保了運算和作圖的準確性。我們已向6個(gè)焊軌工廠(chǎng)提供了此軟件。CAD促進(jìn)了逐次正交焊軌試驗法的推廣。 第×輪正交焊軌試驗的流程圖見(jiàn)圖1。 5 結論 ( 1 ) 逐次正交試驗法已首次應用于優(yōu)化鋼軌接觸焊參數，實(shí)踐證明了它的科學(xué)性。 ( 2 ) CAD為逐次正交焊軌試驗優(yōu)化帶來(lái)了便利。 6 參考文獻 1 侯啟孝，許廣德，王春孝，陳大中，楊克.控制鋼軌接觸焊灰斑的正交優(yōu)化研究.鐵道學(xué)報，1997,19(1)：122～128 2 Hou Qixiao, Xu Guangde, Wang Chunxiao, Chen Dazhong ，Yang ke.Orthogonal optimization research on controlling grey spots in rail resistance welding.China Welding,1997,Vol.6 No.2 3 姜同川編著(zhù).正交試驗設計.濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1985 *本文依據1994年鐵道部科學(xué)發(fā)展計劃項目《接觸焊控制灰斑工藝參數》項目研究，由侯啟孝、陳大中、許廣德、楊克、王春孝完成，CAD由侯松明進(jìn)行。(No.94G13) 收稿日期：1998-05-13 侯啟孝 男 1938年出生 副研究員 鐵道部科學(xué)研究院金化所 郵編：100081 |
