CN104114313B - 用于气体保护金属极弧焊中的接触尖端 - Google Patents
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Abstract
一种用于气体保护金属极弧焊的接触尖端(1)，其包括：金属材料的主体(3)，其具有管状底座部分(4)和在轴向方向上从所述底座部分的前端延伸的两个或更多个指状物(5a、5b)；至少一个焊丝馈送导管(7)，其轴向延伸穿过所述主体，焊丝将被收纳及馈送至所述导管中；槽(10a、10b)，其被配置在所述指状物之间以使所述指状物分隔开；和弹簧构件(11)，其围绕所述指状物且施加径向作用弹簧力在所述指状物上，其为此强度使得所述指状物在冷却时被保持分隔开，使得无压力被施加在被引入所述焊丝馈送导管中的焊丝的套管表面上，并且当加热至高于所述金属材料的软化温度的温度时，所述弹簧构件被所述弹簧力径向向内压缩以施加压力在被收纳于所述焊丝馈送导管中的焊丝的所述套管表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于气体保护金属极弧焊中的根据权利要求1的序言所述的接触尖端。
发明背景
在气体保护金属极弧焊中，通过接触尖端内的焊丝馈送导管馈送焊丝。接触尖端为具有良好导电性的金属材料并且形成用于将焊接电流转移至通过接触尖端馈送的焊丝的接触构件。气体保护金属极弧焊可结合实芯焊丝或药芯焊丝形式的焊丝完成。在气体保护金属极弧焊中，在焊丝与被焊接的工件之间维持电弧。MAG焊接和MIG焊接代表两种常见类型的气体保护金属极弧焊。在MAG焊接中，电弧和焊池由活性保护气流保护且在MIG焊接中，电弧和焊池由惰性保护气流保护。在结合药芯焊丝形式的焊丝焊接的气体保护金属极弧焊中，焊接还可在未添加惰性气体的情况下完成。
当穿过接触尖端内的焊丝馈送导管时，焊丝朝向焊丝馈送导管的内表面滑动，由此实现所要接触用于将粉末从接触尖端传输至焊丝。在传统的接触尖端中，焊丝馈送导管以小间隙接收焊丝且焊丝与接触尖端之间的接触点位置可在焊接工艺期间变化，其例如可能导致馈送导管内的焊丝与接触尖端之间的非所要和不利电弧。这种散发性电弧可导致大的功率损耗，其导致后续加热和尖端磨耗。此外，电弧可能导致焊丝烧进尖端中，需要其作废。此外，焊丝与接触尖端之间接触点的可变位置导致焊丝的长度(其被焊接电流横穿)变化，其接着导致焊丝与工件之间的电弧特性变化并且降低焊接质量。可通过在邻近焊丝馈送导管的出口埠的区域中维持焊丝与接触尖端之间的连续和有利电接触而避免上述问题。但是，维持这种接触的能力因焊丝馈送导管的内表面遭受导丝的机械磨损而复杂化，其可能导致焊丝与焊丝馈送导管的内表面之间增大的相互作用，由此赋予焊丝与焊丝馈送导管的内表面之间的电接触。焊丝馈送导管内表面的磨耗还导致减小对焊丝馈送导管的出口端上焊丝的控制，其导致焊接精度劣化。接触尖端因焊丝馈送导管内的散发性电弧造成的机械磨损和磨耗缩短接触尖端的寿命。需要延长接触尖端的寿命以限制与用新的接触尖端更换磨耗的接触尖端相关的材料成本和停工期。
近些年来已提出多种解决方案以在邻近接触尖端焊丝馈送导管的出口埠的区域中确保焊丝与接触尖端之间的连续和有利电接触。这些解决方案的实例公开于例如美国专利第6,559,416 B1号、美国专利第6,710,300 B2号、美国专利第2011/0036821 A1号和WO2006/046799A1。但是，目前为止仅少数所提出和开发的解决方案获得商业成功且上述问题仍需要简单和高效的解决方案。
本发明的目标是提供简单和高效的接触尖端，其具有有利的使用寿命，其中在正常焊接条件下可在邻近接触尖端焊丝馈送导管的出口埠的区域中确保焊丝与接触尖端之间连续和有利的电接触。
发明概要
根据本发明通过具有权利要求1中定义的特性的接触尖端实现所述目标。
根据本发明的接触尖端包括：
-导电金属材料的主体，所述主体具有管状底座部分和与底座部分连接且在轴向方向上从底座部分的前端延伸的两个或更多个指状物；
-至少一个焊丝馈送导管，其轴向延伸穿过主体，焊丝适于被收纳及馈送至所述导管中，所述焊丝馈送导管具有在接触尖端的后端上的进口埠和在所述指状物之间的接触尖端的前端上的出口埠；
-槽，其被提供在主体中的所述指状物之间以使所述指状物分隔开，由此每个槽在轴向方向上从主体的底座部分向上延伸至所述出口埠；和
-弹簧构件，其围绕所述指状物且适于施加径向作用弹簧力在指状物上，其为此强度使得指状物在冷却时保持分隔开，使得所述弹簧构件不会施加压力在被收纳于焊丝馈送导管中的焊丝的套管表面上，并且当加热至高于金属材料的软化温度的温度时，所述弹簧构件被弹簧力径向向内压以施加压力在被收纳于焊丝馈送导管中的焊丝的套管表面上。
使用根据本发明的解决方案，接触尖端指状物仅在将接触尖端加热至高于金属材料的软化温度的温度时抵压被收纳于焊丝馈送导管中的焊丝。接触尖端的这种加热在归因于焊接期间产生的热作用而启动焊接后自动发生。在焊接工艺期间，当接触尖端的温度超过金属材料的软化温度时，接触尖端指状物是弹性的，使得其可被按压至邻接通过弹簧构件行进穿过焊丝馈送导管的焊丝。这使得在焊接工艺期间可在邻近接触尖端焊丝馈送导管的出口埠的区域中确保焊丝与接触尖端之间的连续和有利电接触。当焊丝馈送导管的内表面在焊接期间归因于焊丝的作用而被磨损时，弹簧构件逐渐将指状物按压至彼此更靠近一起，同时在邻近焊丝馈送导管的出口埠的区域中维持焊丝与接触尖端之间的连续和有利电接触，其促进接触尖端的有利使用寿命。
当接触尖端冷却时，接触尖端指状物足够刚性以抵抗弹簧构件的径向作用弹簧力，由此指状物随后可被保持按为所要距离间隔开，使得在焊接之前，焊丝可容易地被插入并且在无阻力的情况下从指状物推进穿过焊丝馈送导管。此外，根据本发明的接触尖端具有简单设计，其具有较少单独零件且制造相对简单和便宜。
弹簧构件可为：耐温金属弹簧材料，其独立于温度施加径向作用弹簧力在实质恒定强度的接触尖端指状物上，前提是弹簧材料的软化温度未被超过；或双金属元件，其可适于施加径向作用弹簧力在接触尖端指状物上，所述弹簧力在低温下具有[不明指示物]具有可忽略值或零值，且其值随升高的温度而增大。在任一情况中，弹簧构件应明显由弹簧材料制成，其具有超过接触尖端中的金属材料的软化温度的软化温度，且此外高于焊接期间在接触尖端中正常获得的温度。
从附属权利要求和下文描述中了解根据本发明的接触尖端的其它有利特征。
附图简述
下文将通过实施方案及参考附图更详细描述本发明。以下展示：
图1根据本发明的实施方案的接触尖端的示意透视图；
图2在冷却状态中的根据图1的接触尖端的横截面；
图3在加热状态中的根据图1的接触尖端的横截面；
图4根据图1的接触尖端的正视图；和
图5示出随金属材料的温度变化的金属材料的名义硬度的图。
具体实施方式
图1至图4示出用于结合实芯或药芯焊丝形式的焊丝2的气体保护金属极弧焊中的根据本发明的实施方案的接触尖端1。接触尖端1包括由导电金属材料制成的主体3，优选地为用于高温应用的铜合金的形式。主体3具有管状底座部分4和与底座部分4连接且在轴向方向上从底座部分的前端延伸的指状物5a、5b。主体3此外具有被配置在底座部分4的后端上的螺纹6。这个螺纹6允许接触件1被紧实地螺固至焊接设备中。底座部分4和指状物5a、5b集成为一件。
直焊丝馈送导管7沿着主体的中心轴轴向延伸穿过主体3。这个焊丝馈送导管7含有适于被收纳和推进的焊丝2。焊丝馈送导管7具有接触尖端的后端上的进口埠8和指状物5a与5b之间的接触尖端的前端上的出口埠9。焊丝馈送导管7被实施为具有稍微较大直径d(例如，0.1mm至0.2mm)或如此大超过焊丝2的直径，其适于被收纳于焊丝馈送导管中，使得这种焊丝2可以小间隙收纳在焊丝馈送导管7中。
槽10a、10b被配置在主体3中的指状物5a与5b之间以将其彼此分开，由此每个槽10a、10b在轴向方向上从主体底座部分4向上延伸至焊丝馈送导管9的出口部分。每个槽10a、10b在径向方向上在焊丝馈送导管7与主体3的外表面之间延伸。主体3的前部分因此被槽10a、10b划分诸如以形成所述指状物5a、5b。每个槽10a、10b的轴向长度优选地对应于总尖端长度的大约25％至80％。
焊丝馈送导管内表面的磨损边缘随槽10a、10b的增大宽度w而增大。但是，槽的宽度不会大至使得焊丝2在于指状物5a与5b之间推进时易侧向滑出焊丝馈送导管7及滑入槽10a、10b。每个槽10a、10b优选地具有宽度w，其对应于焊丝馈送导管直径d的大约25％至90％。
在所示实例中，指状物5a、5b数量上是两个且通过相对配置在焊丝馈送导管7的相对侧上的两个槽10a、10b而彼此分开。替代地，指状物5a、5b的数量可能大于两个，例如三个或四个，其明显将相应增大槽10a、10b的数量。
接触尖端1具有弹簧构件11，其围绕指状物5a、5b。弹簧构件11被配置为在指状物的前部上围绕指状物5a、5b且被收纳在配置在指状物5a、5b外侧上的凹槽12中。弹簧构件11优选地包括传统弹簧，但可替代地由双金属元件构成，例如，开环形状的双金属元件。在所示实例中，弹簧构件11由开环形状的涡卷弹簧构成，但是其可替代地由螺旋弹簧构成。
弹簧构件11被配置来施加径向作用弹簧力在指状物5a、5b上，其为此强度使得指状物在冷却时及例如在室温或实质低于主体的金属材料的软化温度的一些其它温度下被维持为彼此相距这样一种距离使得其不针对被收纳在焊丝馈送导管7中的焊丝2的套管表面施加压力(如图2中所示)，由此指状物5a、5b在被加热至高于主体的金属材料的软化温度的温度时，被弹簧构件的弹簧力向内径向压缩以针对被焊丝馈送导管7收纳的焊丝2的套管表面施加压力(如图3中所示)。当接触尖端1是冷却的且处于低于实际金属材料的软化温度的温度时，指状物5a、5b因此将不被弹簧构件11朝向被馈送穿过焊丝馈送导管7向上至焊丝馈送导管的出口埠9的焊丝2压缩。因此，结合准备具有接触尖端的焊接设备以执行焊接，指状物5a、5b不会使将焊丝2引入接触尖端1复杂化。当随后开始焊接及将接触尖端1加热至高于所述金属材料的软化温度的温度时，弹簧构件11将使指状物5a、5b朝向彼此压缩并且邻近被引入至焊丝馈送导管7中的焊丝2，因此在邻近焊丝馈送导管的出口埠9的区域中确保指状物5a、5b与焊丝2之间的连续和有利电接触。
金属材料的软化温度是材料的硬度开始随升高的温度而减小的温度。直至材料达到匹配材料的软化温度的温度，材料具有实质恒定硬度，但在加热至软化温度后，材料的硬度将随升高的温度而减小。图5提供示出以具有475℃的软化温度的铜合金的温度为函数的名义硬度的图。如根据图5的图中所示，这种材料的硬度处于实质恒定值直至475℃的温度且随后随升高的温度而减小。
弹簧构件11由具有处于高于金属材料的软化温度的软化温度的金属弹簧材料制成，接触尖端主体3由所述金属材料制成且所述金属材料此外处于高于在执行焊接时尖端1中正常达到的温度。为了在正常焊接条件下适当工作，弹簧材料应具有1500℃或更高的软化温度。
图1至图4中所示的接触尖端1中的指状物5a、5b具有凹部13，其适于形成工具的接合表面用于将接触尖端紧固在焊接设备上及用于将接触尖端从焊接设备上螺开。
在所示实例中，接触尖端1具有单个焊丝馈送导管7。但是，根据本发明的接触尖端可替代地具有平行于彼此穿过底座部分4和接触尖端主体3的指状物5a、5b的两个或更多个焊丝馈送导管，由此这些焊丝馈送高端适于各收纳一根焊丝。
自然地，本发明绝不限于上述实施方案，而本身不脱离如所附权利要求定义的本发明的基本概念的许多修改选择对于相关领域的技术人员将是明显的。
Claims (10)
1.一种用于气体保护金属极弧焊中的接触尖端，所述接触尖端(1)包括：
-主体(3)，其由导电金属材料构成，所述主体(3)具有管状底座部分(4)和连接至所述底座部分(4)且在轴向方向上从所述底座部分(4)的前端延伸的两个或更多个指状物(5a、5b)；
-至少一个焊丝馈送导管(7)，其轴向延伸穿过所述主体(3)，焊丝被收纳及推进至其中，所述焊丝馈送导管(7)具有在所述接触尖端的后端上的进口开口(8)和在所述指状物(5a、5b)之间的所述接触尖端的所述前端上的出口埠(9)；和
-槽(10a、10b)，其被配置在所述主体(3)中的所述指状物(5a、5b)之间以使所述指状物(5a、5b)彼此分开，由此每个槽(10a、10b)在所述轴向方向上从所述主体的底座部分(4)延伸且延伸至所述出口埠(9)；
其特征在于所述接触尖端(1)具有围绕所述指状物(5a、5b)且被配置以施加径向作用弹簧力在所述指状物(5a、5b)上的弹簧构件(11)，其为此强度使得所述指状物在冷却时被保持分隔开，使得所述弹簧构件不会针对被引入所述焊丝馈送导管(7)中的焊丝的套管表面施加压力，并且当加热至高于所述金属材料的软化温度的温度时，所述弹簧构件被所述弹簧力径向向内压缩以针对被引入所述焊丝馈送导管(7)中的焊丝的所述套管表面施加压力，同时邻近被引入至所述焊丝馈送导管(7)中的焊丝的所述套管表面，用于在邻近接触尖端的出口埠的区域中在焊丝与接触尖端的两个指状物(5a、5b)之间的连续电接触。
2.根据权利要求1所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)已被收纳在被配置在所述指状物(5a、5b)的外侧上的凹槽(12)中。
3.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)由开环形状的涡卷弹簧构成。
4.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)由螺旋弹簧构成。
5.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)由双金属元件构成。
6.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)由金属弹簧材料制成，其具有高于制成所述接触尖端主体(3)的所述金属材料的所述软化温度的软化温度。
7.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述弹簧构件(11)被配置为围绕在所述指状物(5a、5b)的前部。
8.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述指状物(5a、5b)数量是两个且通过被相对配置在所述焊丝馈送导管(7)的相对侧上的两个槽(10a、10b)分隔开。
9.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于每个槽(10a、10b)具有对应于所述焊丝馈送导管的直径(d)的25％至90％的宽度(w)。
10.根据权利要求1或2所述的接触尖端，其特征在于所述主体(3)由铜合金制成。
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