CN104002031B - 一种高能量电弧焊炬 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高能量电弧焊炬，包括主连接体、球阀、钨电极、喷嘴、电源连接端，所述主连接体为金属导体，包括进水管、出水管、保护气体进气管、进水接头、出水接头、进气接头，所述球阀与主连接体相连接，所述钨电极与球阀相连接，所述喷嘴与主连接体相连接，所述喷嘴部分包裹于所述钨电极外部，所述电源连接端与主连接体相连接。本发明具有直接对钨电极进行冷却、能量密度高、承载电流大的优点。

Description

一种高能量电弧焊炬

技术领域

本发明提出了一种电弧焊炬，尤其是涉及一种能够直接对钨电极进行冷却、能量密度高、承载电流大的高能量电弧焊炬。

背景技术

上世纪四十年代，美国发明了钨电极惰性气体保护焊电弧焊炬及工艺，对金属材料熔焊的质量表现出优良的效果。在其后的半个多世纪以来，在该种电弧焊炬的形式上一直未有实质改变，其在生产使用中突出的问题是：(1)该焊枪的电弧呈自由燃烧状态，能量密度难以进一步提高，导致焊接生产效率难以提高；(2)可承载的电流较小，对4毫米以上的中厚尺寸工件的工程适用性变差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够直接对钨电极进行冷却、能量密度高、承载电流大的高能量电弧焊炬。本发明提供的一种高能量电弧焊炬采用的技术方案如下：

一种高能量电弧焊炬，包括：主连接体、钨电极、喷嘴、电源连接端，主连接体为金属导体，包括进水管、出水管、保护气体进气管、进水接头、出水接头、进气接头，进水管的一端与进水接头相连接，出水管的一端与出水接头相连接，保护气体进气管一端与进气接头相连接，还包括：球阀，球阀与主连接体相连接，包括上阀孔、阀壁、弹簧、阀球、下阀孔，上阀孔分别与进水管的另一端、出水管的另一端相连通，弹簧一端与上阀孔侧的阀壁相连接，弹簧的另一端与阀球相连接，阀球与下阀孔相契合密封连接，阀球直径大于等于下阀孔的直径，钨电极与球阀相连接，包括凸起端、电极端，凸起端贯穿下阀孔，并与下阀孔相吻合密封连接，电极端与凸起端相连接，喷嘴与主连接体相连接，并且所述喷嘴部分包裹于所述钨电极外部，电源连接端与主连接体相连接。本发明由于具有以上结构，使得钨电极直接与进水管流出的冷却水相接触，对钨电极进行强制式水冷却，且便于钨电极的更换，避免了冷却水在更换钨电极时渗漏。

进一步特征为凸起端包括顶起部、密封部，所述顶起部为与下阀孔相匹配的圆柱体，所述密封部为锥形，且与所述顶起部相连接。

进一步特征为还包括保护气体层流筛，所述保护气体层流筛与保护气体进气管的另一端相连通，所述保护气体层流筛位于喷嘴与钨电极之间，且所述保护气体层流筛与喷嘴内腔相连通，使得保护气体通过保护气层流筛时得到缓冲，从陶瓷喷嘴呈层流状均匀喷出。

进一步特征为还包括绝缘套管，所述绝缘套管套装在主连接体外部，避免操作者在使用本发明时被电击。

进一步特征为主连接体为铜质主连接体,具有良好的导电效果。

进一步特征为阀球为陶瓷球阀,具有防腐蚀、耐磨的特性，延长了球阀的使用寿命。

进一步特征为保护气体层流筛为多个“O”型钢丝弹簧构成的钢丝网。

进一步特征为保护气体层流筛为具有多个透气孔的圆环，所述圆环为铜质圆环或陶瓷圆环。

进一步特征为喷嘴为陶瓷喷嘴，具有在1000A的电弧高温环境下长期使用的特性。

进一步特征为绝缘套管为能够承受1200A电流击穿的绝缘材料套管，使得高能量电弧焊炬在1200A以下承载电流工作时绝缘套管不会被击穿。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明具有球阀，通过下阀孔使得冷却水直接与钨电极相接触，实现了对钨电极的强制浸泡式水冷却，形成了限制和约束钨电极端产生热电子发射范围的必要条件，使得本发明在工作时流经钨电极的电流密度增高，产生较强的自磁收缩效应，大大提高了电弧的能量密度，电弧的能量及其密度远大于现有技术中的同类焊炬，适用于厚度在15mm以下的不锈钢、高强钢板材、铝合金板材等。

2、本发明中钨电极的凸起端贯穿下阀孔与阀球相连接，当取下钨电极时，阀球因弹簧的弹力作用而与下阀孔相契合并密封，避免冷却水流出，此种水密封性结构，保证了对钨电极的水冷却作用，同时更换钨电极时无需切断冷却水源，冷却水不会从下阀孔渗漏，便于钨电极的更换，节约资源。

3、本发明中球阀为陶瓷球阀，具有防腐蚀、耐磨的特性，使得球阀具有更长的实用寿命，进而提高了高能量电弧焊炬的使用寿命。

4、本发明中喷嘴为陶瓷喷嘴，具有在1000A的电弧高温环境下长期使用的特性，且喷嘴与主连接体连接并具气密性，使得外部空气无法进入到高能量电弧焊炬的内部，而影响焊接质量。

5、本发明中具有保护气体进气管相连接的保护气层流筛，使得保护气体通过保护气层流筛时得到缓冲，从喷嘴呈层流状均匀流出，进而使电弧更加稳定，焊接件表面更加平滑，实现高质量焊接。

6、本发明中由于绝缘套管为能够承受1200A电流击穿的绝缘材料套管，使得高能量电弧焊炬在大电流负载情况下工作时，绝缘套管不会被击穿，确保了操作者的人身安全。

7、本发明的最大负载电流为1200A，可在电流形式：交流、直流、各种脉冲波形等多种电流模式下工作，并且使用时钨电极的损耗极小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种高能量电弧焊炬的结构示意图；

图2是图1中A区放大图；

图3是本发明一种高能量电弧焊炬的钨电极脱离球阀时的结构示意图；

图4是图3中B区放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种高能量电弧焊炬，包括主连接体1、球阀2、钨电极3、喷嘴4、电源连接端5。

主连接体1为金属导体，在本实施例中主连接体1优选为铜质主连接体，该主连接体1包括进水管11、出水管12、保护气体进气管13、进水接头14、出水接头15、进气接头16。进水管11的一端与进水接头14相连接，进水接头14延伸至主连接体1外部，进而连通冷却水源，为本发明工作时提供冷却水，出水管12的一端与出水接头15相连接，出水接头15延伸至主连接体1外部，将主连接体1内的冷却水排出，保护气体进气管13的一端与进气接头14相连接，进气接头14延伸至主连接体1外部，与保护气体源相连通，为本发明工作是提供保护焊接保护气体，在本实施例中保护气体优选为惰性气体；在本实施例中出水管12套装在进水管11外部，进气管13套装在出水管12外部。

球阀2与主连接体1相连接，包括上阀孔21、阀壁22、弹簧23、阀球24、下阀孔25。上阀孔21与下阀孔25相对向设置，上阀孔21分别与进水管11的另一端、出水管12的另一端相连通，使得从进水管11流出的冷却水经球阀2内部后从出水管12排出，弹簧23的一端与上阀孔21侧的阀壁22相连接，弹簧23的另一端与阀球24相连接，阀球24与下阀孔25相契合密封连接，阀球24的直径大于等于下阀孔25的直径，在本实施例中阀球24优选为陶瓷阀球。

钨电极3与球阀2相连接，包括凸起端31、电极端32，凸起端31具有顶起部311、密封部312。在本实施例中顶起部311为与下阀孔25相匹配的圆柱体，顶起部311贯穿下阀孔25，密封部312为锥形，且密封部312直径最大处的直径大于等于下阀孔25的直径，当钨电极3与球阀2相连接时，顶起部311穿过下阀孔25并将阀球24顶起，同时，密封部312与下阀孔25相吻合密封，电极端32为尖锥型；当钨电极3与球阀2分离时，顶起部311退出下阀孔25，阀球24在弹簧23的弹力作用下将下阀孔25密封。

喷嘴4与主连接体1相连接，在本实施例中喷嘴4与主连接体1通过螺纹方式相连接，喷嘴4部分包裹于钨电极3外部，在本实施例中喷嘴4优选为陶瓷喷嘴。

电源连接端5与主连接体1相连接，为本发明工作时提供电源。

本发明的优选方式为：还包括保护气体层流筛6，保护气体层流筛与保护气体进气管13的另一端相连通，保护气体层流筛6位于喷嘴4与钨电极3之间，且保护气体层流筛6与喷嘴4的内腔相连通，保护气体进气管13中的保护气体流经保护气体层流筛6后从喷嘴4喷出，在本实施例中保护气体层流筛6为多个“O”型钢丝弹簧构成的钢丝网。在图1-2中保护气体层流筛6的一种变型是，保护气体层流筛6为具有多个透气孔的铜质圆环，另一种变型是，保护气体层流筛6为具有多个透气孔的陶瓷圆环。

还包括绝缘套管7，绝缘套管7套装在主连接体1的外部，在本实施例中绝缘套管7为能够承受1200A电流击穿的绝缘材料套管。

如图1-2所示，本发明使用时，首先将钨电极3安装于球阀2上，凸起端31的顶起部311穿过下阀孔25将阀球24顶起，密封部312将下阀孔25密封；进水接头14连接至冷却水源，进水管11内有冷却水流通，冷却水流经球阀2并与钨电极3相接触后，经过出水管12从出水接头流出；然后，将进气接头15与保护气体源相连通，保护气体流经保护气体进气管13后，通过保护气体层流筛5形成均匀层流气体通过喷嘴4喷出；最后，将电源连接端4连接至电源缆线，将钨电极3对准焊接件进行焊接；在焊接的过程中，由于钨电极3的凸起端31穿过下阀孔25，使得流经球阀2内的冷却水与钨电极3相接触，对钨电极3进行实时冷却，直至完成焊接。

如图3-4所示，当需取下钨电极3时，切断电源，无需切断冷却水源，将钨电极3取下，球阀2的阀球24在弹簧23的弹力作用下与下阀孔25相契合，将下阀孔25密封，此时冷却水不再与钨电极3相接触，冷却水流经阀体22内后，直接出水管12流出。

本发明中具有球阀，通过下阀孔使得冷却水直接与钨电极相接触，实现了对钨电极的强制浸泡式水冷却，形成了限制和约束钨电极端产生热电子发射范围的必要条件，使得本发明在工作时流经钨电极的电流密度增高，产生较强的自磁收缩效应，大大提高了电弧的能量密度。

本发明中的球阀通过下阀孔与钨电极的凸起部相密封连接，当需要更换钨电极时取下钨电极，此时球阀因弹簧的张力而自动封闭下阀孔，避免冷却水流出，这种特殊设计的水密封性结构，保证了对钨电极的水冷却作用，同时同时更换钨电极时无需切断冷却水源，冷却水不会从下阀孔渗漏，便于钨电极的更换，节约资源。

本发明中球阀为陶瓷球阀，具有防腐蚀、耐磨的特性，使得球阀具有更长的实用寿命，进而提高了高能量电弧焊炬的使用寿命。

本发明中由于陶瓷喷嘴为氮化硅喷嘴，具有在1000A的电弧高温环境下长期使用的特性，且陶瓷喷嘴与端尾连接并具气密性，使得外部空气无法进入到高能量电弧焊炬的内部，而影响焊接质量。

本发明中具有保护气体进气管相连接的保护气层流筛，使得保护气体通过保护气层流筛时得到缓冲，从陶瓷喷嘴呈层流状均匀流出，进而使电弧更加稳定，焊接件表面更加美观，实现高质量焊接。

本发明中由于绝缘套管为能够承受1200A电流击穿的绝缘材料套管，使得高能量电弧焊炬在大电流负载情况下工作时，绝缘套管不会被击穿，确保了操作者的人身安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高能量电弧焊炬，包括：主连接体、钨电极、喷嘴、电源连接端，所述主连接体为金属导体，包括进水管、出水管、保护气体进气管、进水接头、出水接头、进气接头，所述进水管的一端与进水接头相连接，所述出水管的一端与出水接头相连接，所述保护气体进气管一端与进气接头相连接，其特征在于：还包括：球阀，所述球阀与主连接体相连接，包括上阀孔、阀壁、弹簧、阀球、下阀孔，所述上阀孔分别与进水管的另一端、出水管的另一端相连通，所述弹簧一端与上阀孔侧的阀壁相连接，所述弹簧的另一端与阀球相连接，所述阀球与下阀孔相契合密封连接，所述阀球的直径大于等于下阀孔的直径；所述钨电极与球阀相连接，包括凸起端、电极端，所述凸起端贯穿下阀孔，并与下阀孔相吻合密封连接，所述电极端与凸起端相连接；所述喷嘴与主连接体相连接，并且所述喷嘴部分包裹于所述钨电极外部；所述电源连接端与主连接体相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述凸起端包括顶起部、密封部，所述顶起部为与下阀孔相匹配的圆柱体，所述密封部为锥形，且与所述顶起部相连接。

3.根据权利要求1所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，还包括保护气体层流筛，所述保护气体层流筛与保护气体进气管的另一端相连通，所述保护气体层流筛位于喷嘴与钨电极之间，且所述保护气体层流筛与喷嘴内腔相连通。

4.根据权利要求3所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，还包括绝缘套管，所述绝缘套管套装在主连接体的外部。

5.根据权利要求1所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述主连接体为铜质主连接体。

6.根据权利要求1所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述阀球为陶瓷阀球。

7.根据权利要求4所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述保护气体层流筛为多个“O”型钢丝弹簧构成的钢丝网。

8.根据权利要求4所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述保护气体层流筛为具有多个透气孔的圆环，所述圆环为铜质圆环或陶瓷圆环。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述喷嘴为陶瓷喷嘴。

10.根据权利要求4中所述的一种高能量电弧焊炬，其特征在于，所述绝缘套管为能够承受1200A电流击穿的绝缘材料套管。