專利名稱:接觸式等離子割炬的制作方法
本發(fā)明涉及一種等離子割炬，特別是接觸式等離子割炬。該割炬專用于切割金屬薄板。
現(xiàn)有的接觸式等離子割炬(或焊炬)，其電極結(jié)構(gòu)一般為空心或?qū)嵭膱A柱體，割咀(或焊咀)結(jié)構(gòu)為一般的圓錐漏斗形(見美國專利US4558201和日本專利特開昭58-51791)。這種電極和割咀壽命短，同時，工作氣體是以切線式直接進入電離室，所以電離效果差，能量利用率低。一種割炬，一般只能使用一種工作氣體，也就是只能使用空氣或氧氣(見日本《焊接技術(shù)》，No.10，p29，1983，日本專利特開昭59-229282)，與此相關，割咀的冷卻，只能使用空氣冷卻或水冷卻(日本《焊接技術(shù)》No.8，p15，1986，No.4，p99，1980)，這就限制了割炬的適用范圍。
本發(fā)明的目的在于提供一種能量利用率高、關鍵零件壽命長、適用范圍廣的接觸式等離子割炬。
本發(fā)明的目的，是通過以下兩種結(jié)構(gòu)的接觸式等離子割炬實現(xiàn)的。
一種是筆形接觸式空氣或氧氣等離子割炬。其結(jié)構(gòu)是將一般的空心圓柱電極改成螺旋槽式空心圓柱電極。改進的電極結(jié)構(gòu)由三部分組成，下部為球頭形小圓柱體，其球端嵌有鋯或鉿;中部為帶有多頭螺旋槽的大圓柱體;上部為帶有內(nèi)螺紋的光滑圓柱體。
該割炬將割咀結(jié)構(gòu)由一般的圓錐漏斗形改成螺旋槽式漏斗形，下部為帶螺旋槽的小圓柱體，上部為帶有圓環(huán)體的圓錐形漏斗，其下部空腔為電離室。
另一種是彎頭形接觸式等離子割炬，主要零件結(jié)構(gòu)與第一種基本相同。電極亦由三部分組成，但上部為帶有外螺紋的圓柱體。
割咀亦由兩部分組成，但上部為帶有圓筒體的圓錐形漏斗結(jié)構(gòu)。
附圖描述了本發(fā)明的兩種實施例。
圖1.筆形接觸式等離子割炬局部剖視圖。
圖2.圖1中Ⅰ-Ⅰ局部剖面圖。
圖3.圖1中Ⅱ-Ⅱ局部剖面圖。
圖4.彎頭形接觸式等離子割炬局部剖視圖。
圖1給出了筆形接觸式等離子割炬的主要結(jié)構(gòu)。該割炬由電極(1)、割咀(2)、割咀蓋(3)、殼體(4)、隔套(5)、導氣套(6)、陰極桿(7)、中心氣管(8)、彎頭(9)、堵頭(10)、絕緣套(11)、頂蓋(12)、彈簧(13)、彈簧座(14)、塔形接頭(15)、氣電纜(氣管中帶有軟電纜)(16)組成。
電極(1)為多頭螺旋槽結(jié)構(gòu)，氣冷式，下部為球頭形小圓柱體(1-a)，其球端嵌有鋯或鉿;中部為帶有多頭螺旋槽的大圓柱體(1-b);上部為一帶有內(nèi)螺紋的光滑圓柱體(1-c);上部與中部之間有一環(huán)形槽(1-d)，槽底有4～6個徑向孔(1-e)，其位置與螺旋槽對應，如圖2所示。
割咀(2)為螺旋槽式漏斗結(jié)構(gòu)，材料為紫銅，下部為帶螺旋槽的小圓柱體(2-a)，其中心鉆有工作氣體噴射孔;上部為帶圓環(huán)體的圓錐漏斗形(2-b)。
割咀蓋(3)由銅材料或陶瓷材料制成，用螺紋與殼體(4)連接。割咀(2)與割咀蓋(3)之間的環(huán)形空腔為冷卻室;殼體(4)與銅制隔套(5)之間的環(huán)形空腔為冷卻水路或氣路;隔套(5)與陶瓷導氣套(6)之間的環(huán)形空腔為冷卻氣體通道;導氣套(6)內(nèi)腔上部有環(huán)形槽(6-a)，徑向孔(6-b)，如圖3所示。下部用一止口(或螺紋)與割咀上部形成柱面連接(或螺紋連接);導氣套(6)內(nèi)腔下部與電極外圓周配合，上部與陰極桿(7)配合;銅制陰極桿(7)與電極(1)為螺紋連接，陰極桿(7)內(nèi)腔有中心氣管(8);殼體(4)外壁上部連接有彎頭(9)及其堵頭(10);陰極桿(7)外圓周與隔套(5)內(nèi)圓周之間為絕緣套(11)，其上部用螺紋與頂蓋(12)連接;頂蓋(12)內(nèi)腔有彈簧(13)及彈簧座(14);彈簧座(14)與塔形接頭(15)、氣電纜(16)連接。
按工作氣體種類和割咀冷卻方式，利用上述這種割炬結(jié)構(gòu)，可以形成五種類型割炬，即空氣等離子氣冷式、水冷式、氣水混合式及氧氣等離子氣冷式、水冷式。
當工作氣體為空氣時，其氣路為壓氣自氣電纜(16)進入中心氣管(8)，然后分為兩路一路由電極(1)徑向孔(1-e)出來，經(jīng)其中部(1-b)螺旋槽進入電離室;另一路則由陰極桿(7)徑向孔(7-a)出來，經(jīng)導氣套(6)環(huán)形槽(6-a)、徑向孔(6-b)進入隔套(5)與導氣套(6)間的環(huán)形腔，再經(jīng)割咀(2)與割咀蓋(3)間的環(huán)形腔，冷卻割咀(2)后經(jīng)其螺旋槽噴到割件上，既保護了割咀，又冷卻了割件，同時還抑制了弧的擴散。
當冷卻方式需要由單一氣冷改成單一水冷式或氣水混合式，或者工作氣體需要由空氣改成氧氣時，只要將割炬?zhèn)€別零件稍加調(diào)整，即將堵頭(10)卸下，在彎頭(9)上接上水(或氣)源;在隔套(5)和割咀(2)上部外緣之間加一個“o”形密封圈即可。而氣水混合狀態(tài)則通過調(diào)節(jié)水的流量即可。該“o”形密封圈既可防止來自導氣套(6)環(huán)形槽(6-a)、徑向孔(6-b)中的氧氣進入割咀(1)與割咀蓋(3)間的冷卻腔，也可以防止來自彎頭(9)的冷卻水進入電離室。
該割炬的電路為使氣電纜(16)與電源連接，再使割咀與割件接觸，其電流經(jīng)(15)、(7)至(1)，即可產(chǎn)生高頻引弧，使工作氣體電離。
圖4給出彎頭形接觸式等離子割炬的主要結(jié)構(gòu)。螺旋槽式空心圓柱電極(1)由三部分組成下部為球形小圓柱體(1-a)，球端嵌有鋯或鉿;中部為帶有多頭螺旋槽的大圓柱體(1-b);上部為帶有外螺紋的小圓柱體(1-c);上部與中部之間有4～6個徑向孔(1-d)。
割咀(2)的下部為帶有多頭螺旋槽的小圓柱體(2-a);上部為帶有圓筒體的圓錐形漏斗結(jié)構(gòu)(2-b)，筒體外徑稍小于殼體(4)的孔徑。
當割咀(2)筒體與殼體(4)內(nèi)孔為滑動配合時，割咀上部的筒體帶有若干條槽，槽位與導氣套(5)徑向孔位一致。
該割炬零件組成及其連接關系為電極(1)用外螺紋與連接套(7)連接;而連接套(7)又用外螺紋與殼體(4)內(nèi)腔固定;連接套(7)下部套有彈簧(6);陶瓷導氣套(5)內(nèi)孔與電極(1)配合，外圓周面上部與殼體(4)配合，下部與割咀(2)配合;中心氣管(8)與連接套(7)配合;連接套(7)和中心氣管(8)的上部端面有墊圈(9)，與軟銅電纜(11)、氣電纜(14)相連。(12)為微動開關，(13)為連接頭。
上述結(jié)構(gòu)的割炬，只適用于空氣等離子割炬。其氣路為壓氣由氣電纜(14)進入中心氣管(8)后分為兩路一路經(jīng)電極徑向孔(1-d)進入(1-b)部分的螺旋槽，至電離室;另一路經(jīng)導氣套(5)徑向孔進入割咀(2)與殼體(4)之間的間隙，至冷卻室，再由(2-a)部分的螺旋槽噴到割件上。
其電路為使氣電纜(14)與電源連接，再使割咀與割件接觸，其電流經(jīng)(11)、(9)、(7)至(1)，即可產(chǎn)生高頻引弧，使工作氣體電離。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1，改進了工作氣體流路，使工作氣體由電極外部以切線式直接進入電離室，變成由電極內(nèi)腔以折線式回旋進入電離室，即工作氣體首先進入電極內(nèi)腔經(jīng)過預熱，然后從其徑向孔出來，再經(jīng)螺旋槽進入電離室，這就提高了工作氣體電離效果與電極冷卻效果，能量利用率高。如當電流為50安、功率為5千瓦時，一般的割炬只能切割13毫米厚的割件，而本發(fā)明則可切割20毫米厚的割件。2，改進了冷卻方式，使割咀能得到充分冷卻。冷卻氣體或冷卻水是通過割咀下端的螺旋槽通道，再噴到割件上的。這樣不僅使割咀提高了冷卻效果，延長了使用壽命，而且減小了割件的變形、熱影響區(qū)以及切縫寬度。該割炬割咀壽命可達4小時以上，電極壽命可達5小時以上。
對于筆形接觸式等離子割炬，還有一個突出優(yōu)點，就是能以簡單方式滿足特殊的切割條件和要求。如當切割0.1-6毫米厚的薄板，為減小變形和熱影響區(qū)，可選用水冷式或水霧式等離子割炬;當要求割件不滲氮時，可選用氧氣等離子割炬。這時，只需在隔套內(nèi)圓周和割咀上部外緣之間加裝一個“o”形密封圈，并利用彎頭接通水(氣)源即可。
權(quán)利要求
1.一種接觸式等離子割炬，包括電極(1)、割咀(2)、割咀蓋(3)、殼體(4)、中心氣管(8)，其特征是電極(1)采用螺旋槽式空心圓柱結(jié)構(gòu)，下部為球頭形小圓柱體(1-a)，其球端嵌有鋯或鉿，中部為帶有多頭螺旋槽的大圓柱體(1-b)，上部為一帶有內(nèi)螺紋的光滑圓柱體(1形槽(1-d)，槽底有多個徑向孔(1-e)，其位置與螺旋槽對應。
2.按權(quán)利要求
1所述的接觸式等離子割炬，其特征是割咀(2)采用螺旋槽式漏斗結(jié)構(gòu)，其下部為帶有多頭螺旋槽的小圓柱體(2-a)，其中心鉆有工作氣體噴射孔，上部為帶凸緣的圓錐漏斗形(2-b)。
3.按權(quán)利要求
2所述的等離子割炬，其特征是電極(1)的上部與陰桿(7)連接，電極(1)的外周與導氣套(6)配合，導氣套(6)內(nèi)腔上部有環(huán)形槽(6-a)和徑向孔(6-b)，陰極桿(7)外圓周與絕緣套(11)配合，陰極桿(7)上部與頂蓋(12)連接，頂蓋(12)內(nèi)腔有彈簧(13)及彈簧座(14)，彈簧座(14)與塔形接頭(15)、氣電纜(16)連接。
4.按權(quán)利要求
3所述的等離子割炬，其特征是殼體(4)內(nèi)腔有一隔套(5)，殼體(4)外壁上部有一可接通水(氣)源的彎頭(9)，當需要使工作氣體由空氣改成氧氣，或者需要使冷卻方式由單一氣冷式改成單一水冷式或氣水混合式時，在隔套(5)和割咀(2)外緣之間裝設一個“o”形密封圈。
5.按權(quán)利要求
1所述的接觸式等離子割炬，其特征是割咀(2)采用螺旋槽式漏斗結(jié)構(gòu)，下部為帶有多頭螺旋槽的小圓柱體(2-a)，其中心鉆有工作氣體噴射孔，上部為帶有圓筒體的圓錐漏斗形體(2-b)，圓筒體外徑稍小于殼體(4)的孔徑。
6.按權(quán)利要求
5所述的接觸式等離子割炬，其特征是當割咀(2)的圓筒體與殼體(4)內(nèi)孔為滑動配合時，割咀上部的圓筒體帶有若干條槽，槽位與導氣套(5)徑向孔位一致。
7.按權(quán)利要求
6所述的接觸式等離子割炬，其特征是殼體(4)是彎頭形，電極(1)與連接套(7)連接，連接套(7)下部套有彈簧(6)，陶瓷導氣套(5)的內(nèi)孔與電極(1)配合，下部與割咀(2)配合，中心氣管(8)與連接套(7)配合，連接套(7)和中心氣管(8)的上部裝有墊圈(9)。
專利摘要
一種等離子割炬，特別是接觸式等離子割炬，其結(jié)構(gòu)有筆形的彎頭形兩種。兩者都通過使用一種螺旋槽式的電極的割嘴，提高了電離效果，改進了冷卻方式，筆形割炬的工作氣體可由空氣改成氧氣，其冷卻方式可由單一氣體冷式改成單一水冷式或氣水混合式，這就提高了割炬對切割條件的適應性，擴大了割炬適用范圍。該割炬可切割板厚為0.1～20毫米的不銹鋼、碳鋼，6毫米以下銅或鋁。
文檔編號B23K9/00GK87103736SQ87103736
公開日1988年12月14日 申請日期1987年5月27日
發(fā)明者魏俊全, 歐陽濤, 盧崇仁 申請人:核工業(yè)部第六研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan