專利名稱：熔化極氣體保護(hù)焊焊炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體保護(hù)焊焊炬，特別是熔化極氣體保護(hù)焊焊炬。
現(xiàn)有的熔化極氣體保護(hù)焊焊炬均是在送絲管周邊設(shè)有一氣道，焊接作業(yè)時(shí)，惰性氣體通過該氣道經(jīng)噴嘴在熔池周圍形成一定范圍的保護(hù)區(qū)域，從而起到保護(hù)作用。例如，天津電焊機(jī)廠NZA-1000型全自動(dòng)熔化極氬弧焊焊機(jī)的焊炬即是該類焊炬的典型產(chǎn)品。采用該類焊炬對(duì)鋁、銅等有色金屬進(jìn)行焊接時(shí)，當(dāng)焊接電流升至約400A以上，焊縫就會(huì)產(chǎn)生“皺皮”和“黑粉”現(xiàn)象。焊縫“皺皮”輕則影響焊接接頭質(zhì)量，降低焊接生產(chǎn)效率，重則導(dǎo)致焊件報(bào)廢；焊縫“黑粉”則影響焊接接頭表面質(zhì)量，也會(huì)使焊接生產(chǎn)效率降低。因此，現(xiàn)有的熔化極氣體保護(hù)焊焊炬僅適用于要求焊接電流不高的薄壁材料；對(duì)厚壁材料，為保證焊縫質(zhì)量，只能采取小電流多道多次焊接的方法完成。而多道多次焊接不僅極易使焊縫組織中氧、氮等化合物和夾雜物增多，導(dǎo)致焊縫性能降低，而且生產(chǎn)效率也會(huì)大幅度下降。
本實(shí)用新型的目的是提供一種不僅能用于薄壁材料焊接，而且也完全適用于厚壁材料焊接的熔化極氣體保護(hù)焊焊炬。該焊炬對(duì)厚壁材料不需多道多次焊接，可采用大電流一次焊接完成，焊縫質(zhì)量完全能滿足使用要求，焊接工效有較大的提高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的方案是焊炬主要由導(dǎo)電嘴、送絲管、導(dǎo)嘴、氣套、分流體、氣篩、噴嘴和冷卻水套組成。其氣路是由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層氣路主要由內(nèi)層氣套、內(nèi)氣道和內(nèi)噴嘴組成，外層氣路主要由外層氣套、外層氣道和外噴嘴組成。在焊炬上從前部到后部均設(shè)有冷卻水套。采用雙層氣路結(jié)構(gòu)改善了保護(hù)氣體的分布狀態(tài)，擴(kuò)大了焊接區(qū)保護(hù)范圍，從而保證了大電流焊接的焊縫質(zhì)量，同時(shí)也提高了焊接工效。冷卻水套分布范圍的擴(kuò)大使冷卻效果更好，保證了大電流焊接工藝的順利實(shí)施。
在上述方案中，冷卻水套一般可由位于焊炬前部的前水套、中段的中水套和后部的后水套三個(gè)水套構(gòu)成，也可以由位于焊炬中前部的前水套和位于后部的后水套二個(gè)水套構(gòu)成。內(nèi)外層氣路可以相互間不相通，各層氣套有其獨(dú)立的進(jìn)氣嘴，這樣便于各層保護(hù)氣體的單獨(dú)調(diào)節(jié)。為使焊炬更緊湊，前部的冷卻水套可為中空管式結(jié)構(gòu)，在管壁上開若干個(gè)沿軸向分布的氣道和水道，氣道和水道間相互不相通。為使保護(hù)氣體更為穩(wěn)定，在內(nèi)外層氣套的氣路中均可裝設(shè)分流體和氣篩。為了對(duì)焊縫熱影響區(qū)的進(jìn)一步保護(hù)和防止外來氣流對(duì)保護(hù)氣體的干擾，還可在外噴嘴的外側(cè)裝設(shè)一個(gè)氣罩。
上述方案的雙層氣路結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的雙層氣體保護(hù)，改善了保護(hù)氣體在焊縫保護(hù)區(qū)的分布狀態(tài)，同時(shí)使保護(hù)氣體氣路的有效孔徑大為增加，使焊縫的保護(hù)范圍擴(kuò)大，從而顯著地增強(qiáng)了保護(hù)效果，解決了使用大電流焊接時(shí)焊縫的“皺皮”現(xiàn)象，在保證焊縫質(zhì)量的同時(shí)大幅度地提高了焊接工效。采用增加冷卻水套分布范圍的措施，加大了對(duì)焊炬的冷卻面積，提高了冷卻效果，使大電流焊接工藝的實(shí)施成為可能，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為單層氣體保護(hù)焊焊炬的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2中前水套的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
如
圖1所示，現(xiàn)有的熔化極氣體保護(hù)焊焊炬為單層氣套結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)，保護(hù)氣體從進(jìn)氣嘴8進(jìn)入氣套，流經(jīng)氣套中的導(dǎo)流體7、氣篩6、導(dǎo)流體5，再經(jīng)分流體4后，從噴嘴3噴出。冷卻水經(jīng)進(jìn)水嘴1進(jìn)入水套，對(duì)焊炬的噴嘴進(jìn)行冷卻后，從出水嘴2流出。該類焊炬在焊接電流升至300～400A以上時(shí)，焊縫表面就已經(jīng)出現(xiàn)“皺皮”現(xiàn)象。其原因一是該類焊炬的有效保護(hù)面積小，而大電流焊接時(shí)的焊接熔池很大；二是施焊時(shí)的高速等離子流破壞了惰性氣體保護(hù)，產(chǎn)生紊流而卷入空氣。同時(shí)，由于大電流焊接時(shí)，熔池溫度高，使焊炬本體的溫度已達(dá)150℃以上，這也給焊接工藝的穩(wěn)定性帶來不利影響，降低了焊接工件的焊接質(zhì)量。因此，對(duì)大厚工件，該類焊炬難以采用大電流焊接。如圖2所示本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例。該焊炬的送絲部分主要由內(nèi)管12、導(dǎo)電嘴11和導(dǎo)嘴28組成，三者之間均用螺紋連接。導(dǎo)電嘴11可制成內(nèi)徑尺寸規(guī)格不同的配件，以便使用不同規(guī)格的焊絲時(shí)選用。送氣和冷卻部分的主要結(jié)構(gòu)為后水套26和內(nèi)氣套24均用螺紋固定在內(nèi)管12上，頂端用螺母27鎖緊。中水套22的上端由緊固螺釘與內(nèi)氣套24連接，下端用螺紋與絕緣體20相連。絕緣體20的下端用螺母32鎖緊于內(nèi)管12上。外氣套15的下端與前水套13的上端焊在一起，外氣套15的上端用螺釘與絕緣體20固定為一體。外噴嘴9和內(nèi)噴嘴10分別通過螺紋固定于前水套13的下端。內(nèi)氣套24與由內(nèi)管12和中水套22形成的氣室相通，該氣室又與絕緣體20中的氣道相通。在絕緣體20的氣道內(nèi)裝有分流體16、19和氣篩17、18。為節(jié)省空間，減小焊炬體積，將前水套13設(shè)計(jì)為水路和氣路的共同通道，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。厚壁圓管38的外周上具有數(shù)個(gè)凸齒36，在凸齒內(nèi)開有通孔37，圓管38固裝于圓管34內(nèi)，兩圓管間留有冷卻水腔35。外層氣即由氣體鎮(zhèn)靜室40經(jīng)通孔37進(jìn)入外噴嘴；內(nèi)層氣由通道39進(jìn)入內(nèi)噴嘴；冷卻水即由水嘴14進(jìn)入冷卻水腔35對(duì)焊炬前端進(jìn)行冷卻。由于該焊炬的內(nèi)外層氣路各自獨(dú)立，因此可分別控制其流量，內(nèi)外層氣也可分別使用不同的配氣。工作時(shí)，內(nèi)層氣由內(nèi)層進(jìn)氣嘴23進(jìn)入，流經(jīng)內(nèi)氣套24和氣室后，到達(dá)絕緣體氣道。在絕緣體氣道內(nèi)，在分流體19、16和氣篩17、18的作用下，內(nèi)層氣能夠在內(nèi)噴嘴中均勻分布，從而保證從內(nèi)噴嘴10噴出時(shí)保持最佳的流態(tài)。外層氣從外層進(jìn)氣嘴31進(jìn)入外氣套15，流經(jīng)前水套13中的鎮(zhèn)靜室40和通孔37(見圖3)，然后從內(nèi)噴嘴10與外噴嘴9之間噴出。冷卻部分的水嘴29、30、21和14四個(gè)水嘴用軟管順序串聯(lián)相接。作業(yè)時(shí)，冷卻水從進(jìn)水嘴25進(jìn)入后水套26內(nèi)腔，流經(jīng)水嘴29、30進(jìn)入中水套22內(nèi)腔后，又經(jīng)水嘴21、14進(jìn)入前水套13的冷卻水腔，依次對(duì)焊炬的后、中和前部全部進(jìn)行冷卻后，最后從出水嘴33排出。絕緣體20可使焊炬下半端的外部在施焊時(shí)電絕緣，以保證操作人員的安全。由于采用雙層氣結(jié)構(gòu)，首先，焊炬氣路口徑有了較大增加，因此，焊接時(shí)其有效保護(hù)面積也相應(yīng)有較大增加。其次，在焊接時(shí)，即使高速等離子流干擾、破壞了內(nèi)層氣流，但外層氣體還可起保護(hù)作用，整個(gè)熔池和熱影響區(qū)仍處于保護(hù)氣氛下，因此，保證了焊接質(zhì)量。該焊炬的冷卻結(jié)構(gòu)能保證在大電流下施焊。例如，在焊接電流高達(dá)900A時(shí)，焊炬仍能正常運(yùn)作。另外，眾所周知，焊接較厚工件時(shí)，采用He-Ar混合配氣比采用純Ar氣所獲焊接接頭性能更好，焊接生產(chǎn)效率也更高。但由于He氣的密度遠(yuǎn)小于Ar氣，因此，在采用混合配氣保護(hù)時(shí)，為達(dá)到理想的保護(hù)效果，就必須加大He氣的流量。同時(shí)，He氣的價(jià)格遠(yuǎn)高于Ar氣，由此導(dǎo)致其焊接成本大幅度上升。而使用本焊炬時(shí)，若采用內(nèi)層為He-Ar混合氣，外層為純Ar氣的焊接工藝，不僅能保證焊縫質(zhì)量，而且一次即可完全焊好，工效高，因而焊接成本也大為下降。事實(shí)上，本焊炬不僅可焊接厚壁工件，同樣也適用于薄壁工件的焊接，只是在焊接薄壁工件時(shí)，僅啟動(dòng)內(nèi)層氣進(jìn)行保護(hù)即完全可滿足要求。
本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一類似，主要區(qū)別在于其冷卻水套為前、后兩個(gè)水套。如圖4所示，水嘴41和水嘴46用軟管相接，冷卻水從進(jìn)水嘴44進(jìn)入后水套45，再經(jīng)水嘴41和46進(jìn)入前水套，最后從出水嘴48排出。該焊炬的冷卻水套雖減為兩個(gè)，但由于前水套的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，冷卻面積加大，因而仍能滿足焊炬的冷卻要求。該焊炬的配氣部分與實(shí)施例一基本相同，僅是內(nèi)層進(jìn)氣嘴43和外層進(jìn)氣嘴47的位置略有變動(dòng)。
在圖5所示的第三個(gè)實(shí)施例中，焊炬外噴嘴的外側(cè)裝有一個(gè)拖罩49，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二基本相同。這樣可防止外來氣流對(duì)焊接區(qū)域保護(hù)氣氛的干擾，使保護(hù)氣體對(duì)焊縫熱影響區(qū)的保護(hù)范圍更大，保護(hù)時(shí)間更長(zhǎng)。為便于焊接操作，拖罩可做成半圓、多種弧形等各種不同形狀，以供焊接時(shí)根據(jù)不同需要方便地予以更換。
當(dāng)然，根據(jù)需要，本實(shí)用新型焊炬也可設(shè)計(jì)為內(nèi)外層氣體共有一個(gè)進(jìn)氣嘴；為進(jìn)一步改善外層氣的流態(tài)，也可在外層氣道內(nèi)設(shè)置分流體和氣篩；在各水套間的冷卻水路也可采用并聯(lián)冷卻的方式，以進(jìn)一步加強(qiáng)冷卻強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種主要由導(dǎo)電嘴、送絲管、導(dǎo)嘴、氣套、分流體、氣篩、噴嘴和冷卻水套組成的熔化極氣體保護(hù)焊焊炬，其特征在于它的氣路是由內(nèi)外兩層構(gòu)成，內(nèi)層氣路主要由內(nèi)層氣套、內(nèi)氣道和內(nèi)噴嘴組成，外層氣路主要由外層氣套、外層氣道和外噴嘴組成；在焊炬上從前部到后部均設(shè)有冷卻水套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊炬，其特征是它的冷卻水套是由前端的前水套、中段的中水套和后端的后水套構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊炬，其特征是它的冷卻水套是由位于中前部的前水套和位于后部的后水套構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的任一焊炬，其特征是前部的冷卻水套為中空管式結(jié)構(gòu)，在管壁上開有若干個(gè)沿軸向分布的氣道和水道，氣道和水道間相互不相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊炬，其特征是內(nèi)層氣套和外層氣套各自有獨(dú)立的進(jìn)氣嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的焊炬，其特征是內(nèi)外層氣套的氣路中均裝有分流體和氣篩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5所述的任一焊炬，其特征是在焊炬外噴嘴的外側(cè)裝有一個(gè)氣罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊炬，其特征是在外噴嘴的外側(cè)裝有一個(gè)氣罩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊炬，其特征是在外噴嘴的外側(cè)裝有一個(gè)氣罩。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熔化極氣體保護(hù)焊焊炬。該焊炬主要由導(dǎo)電嘴、送絲管、導(dǎo)嘴、氣套、分流體、氣篩、噴嘴和冷卻水套組成。它的氣路由內(nèi)外兩層構(gòu)成,內(nèi)層氣路主要由內(nèi)層氣套、內(nèi)氣道和內(nèi)噴嘴構(gòu)成,外層氣路主要由外層氣套、外層氣道和外噴嘴構(gòu)成。在焊炬上從前部到后部均設(shè)有冷卻水套。該焊炬的雙層氣路結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫雙層氣體保護(hù),改善保護(hù)效果;其冷卻結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了對(duì)焊炬的冷卻。該焊炬可實(shí)現(xiàn)大電流焊接,焊接質(zhì)量好、工效高。
文檔編號(hào)F23D14/40GK2400691SQ9925811
公開日2000年10月11日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者朱軍, 陳東高, 肖連明, 明珠, 高峰, 周古昕 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所