CN1080161C - 焊接导电嘴 - Google Patents

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Abstract

一种焊接导电嘴，在其中心有供给焊丝的焊丝通道，包括嘴体和嘴端，它们通过螺纹拧入型式锥形压入型的结构而相互可以拆卸，该嘴体是由黄铜、铝、铬铜合金、锆铜合金，锆铬铜合金或磷青铜制成，该嘴端是由铜，铬铜合金，锆铬铜合金，铣铜合金，银钨合金，铜钨合金，氧化铝分散铜，铍铜合金或镍铍铜合金制成，用于延长导电嘴的使用寿命和降低它的总生产成本。特别是黄铜适合做嘴体，铬铜合金或锆铬铜合金适合做嘴端。在嘴体中焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03-1.50倍，在嘴端中焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03-1.25倍。从而能保证平滑地插入焊丝，保证导电性并防止电弧焊接位置的偏离。

Description

焊接导电嘴
                    技术领域
本发明涉及用于电弧焊的改良导电嘴。
                    技术背景
自动或半自动电弧焊中所用的焊接导电嘴有一个供给焊丝的焊丝通道，该通道在轴状部件的中心构成，该部件通常由一种导电的铜合金制成。焊丝穿过该焊丝通道。在供给的焊丝的终端进行电弧焊。
同时在电弧焊中，焊接导电嘴的前端暴露在高温下，因而它被严重磨损。由于焊丝通过焊丝通道供给，在前面开口部分的通道形状倾向于从它原有的圆形改变成椭圆形，这是因为焊丝和通道之间磨损的缘故。如果焊丝通道前面开口部分的形状改变，则焊丝到焊接部分的供给变得不稳定。结果焊丝偏离它的合适位置，从而不能进行良好的电弧焊。此外，溅出物或类似的东西很容易粘附在焊丝通道壁上，使焊接工作很困难。
因此，从前曾提出过各种技术来克服上述的问题。例如，如日本实用新型专利公开号昭60-20372和日本实用新型专利公开号昭62-169774中所示，由耐磨损材料制成的圈压入或密封到经受严重磨损的焊接导电嘴的前端。日本专利公开号昭61-115683和日本专利公开号昭63-188477已经公开用陶瓷帽罩在导电嘴前端部分的技术。日本专利公开号平6-285645已经公开用耐热树脂涂复导电嘴表面的技术。日本专利公开号平5-261551已经公开一种技术，其中导电嘴的终端部分是双层管构成，内部的焊丝通道是陶瓷管。日本专利公开号平6-650和日本专利公开号平5-277742已经公开整个导电嘴是由双层管构成的技术。
由日本实用新型专用公开号昭60-20372和日本实用新型专利公开号昭62-169774公开的技术，将耐磨损材料压入或密封到焊接的导电嘴中有这样一个问题，在圈压入或密封的部位很容易发生断裂、松动或类似的问题。还有这些技术在生产中也有麻烦，不能获得优良的生产性能(准确性)。在日本专利公开号昭61-115683和日本专利公开号昭63-188477中公开的用陶瓷帽罩住导电嘴前端的技术，和日本专利公开号平6-285645中公开的用耐热树脂涂复导电嘴表面的技术，在某种程度上防止溅出物粘附到导电嘴表面是有效的，但是不能解决最根本的问题，如焊丝通道变形和磨损，在对耐用性的改进方面受到限制。这样这些技术在实践中是不能应用的。
还有，在日本专利公开号平5-261551和日本专利公开号平5-277742中公开的使用双层管结构的技术提高焊丝通道的耐用性，但有这样的问题，生产方法太复杂，增加了生产成本。这样，这些技术在实际应用中也不能实现。
                 本发明的公开
因此，本发明的目的是解决上述的问题，并提供这样的导电嘴，它便于生产，能降低生产成本，同时有极佳的耐用性。
根据本发明的一个方面，提供的焊接导电嘴包括嘴体和嘴端，它们用螺纹拧入型或锥形压入型的结构互相可以拆卸，嘴体由黄铜、铝、铬铜合金、锆铜合金、锆铬铜合金或磷青铜制成，在嘴体中焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03～1.50倍，在嘴端中焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03～1.25倍。
这里，本发明的提出是根据一种思路，即通过(1)分别制造具有嘴体和嘴端的导电嘴，和(2)用黄铜、铝、铬铜合金、锆铜合金、锆铬铜合金，或磷青铜制成嘴体，可以减小总的生产成本。
这样，消耗部件如焊接导电嘴的总成本，不仅由生产单价，而且也由其耐用性(替换频率)决定。例如，如果替换频率降低，耐用性提高，即使单价相当地高，其总成本也将下降。根据本发明的焊接导电嘴能够增加耐用性两倍以上，并降低生产成本，所以可以使总成本极大地减小。
当用软材料如黄铜、铝制作嘴体时，嘴体比嘴端大，可以显著地看到这样成本降低的效果。因此，材料成本可以减少。还有，因钻孔和类似的加工可以很容易地进行，加工所需的成本也可以降低。如果用软材料钻孔以形成比较长的焊丝通道，加工精度比用硬质材料时的情况要好。另外使用软材料能够平滑地引导焊丝，因而具有减少磨损的效果(提高耐用性)。
为什么要将嘴体焊丝通道的直径设定到是焊丝直径的1.03～1.50倍，其理由如下。如果焊丝通道直径小于1.03倍，焊丝就很难穿过通道。如果它是大于1.5倍，导电性就被破坏。还有如果焊丝和通道之间的间隙太大，焊丝和通道之间的接触反面变得不平滑，从而使磨损变得严重。
如果嘴端的焊丝通道直径设定为焊丝直径的1.03～1.25倍，则保证了导电性，同时可以使焊丝平滑地通道。另外可以抑制焊接点的偏离，如果焊丝通道太大，可能会发生这种情况。
因为嘴体和嘴端是用螺纹拧入型或锥形压入型结构而相互可以拆卸，如果经受热严重磨损的嘴端已经磨损坏了，可以只替换嘴端，从而保证很高的操作效率。
根据本发明的另一个方面，提供焊接导电嘴，其中嘴端是由铜、铬铜合金、锆铬铜合金、锆铜合金、银钨合金、铜钨合金、氧化铝分散铜、铍铜合金或镍铍铜合金组成。
因为嘴端是由这样的材料构成，可以提高嘴端耐磨性。如果硬质材料仅用在比较小的嘴端，可以降低材料的成本，还有加工的成本也可降低。另外，由于焊丝通道短，甚至硬质材料也能保证钻孔的高度准确性，就可降低焊丝通过时引起的磨损阻力。
根据本发明的还有一方面，提供焊接导电嘴，其中嘴端的焊丝通道是3～20mm(毫米)长。
当嘴端是由硬质材料构成时，如果焊丝通道的长度大于20mm，就很难准确地钻孔，所以相对焊丝的磨损阻力倾向于增加。如果焊丝通道的长度小于3mm，嘴端的实际长度减小。这样在焊接时高热的影响很容易到达嘴体，还有嘴端经受严重的热磨损，对这个部件的处理也就很难。因此，长度太短是不可取的。
根据本发明的还有一个方面，提供焊接导电嘴，其中扩张的锥形部分以通道区逐渐扩张开口，它是在嘴端的邻近焊丝通道侧的开口部分形成。
如果形成扩张的锥形部分，则当从嘴体中的焊丝通道供给焊丝到嘴端中焊丝通道时，这能有效地防止焊丝被卡住和固定住。
根据本发明的还有一个方面，提供焊接导电嘴，其中嘴端的后部和嘴体的前部每个都有螺纹部分和除螺纹部分之外的接触面，它们互相接触，接触面的接触面积大于嘴端的后面或嘴体的前面的10％。
如果接触面积小于10％，在嘴体和嘴端之间的热传导就变坏，从而在焊接时嘴端的冷却效果变差，使导电性受到极大的影响。
根据本发明另外的进一步方面，提供焊接导电嘴，其中在嘴端的端面外周边上形成圆形部分。
这圆形部分使得在焊接时产生的溅出物或类似的东西很难粘到嘴端上。
根据本发明另外的进一步方面，提供焊接导电嘴，其中在嘴端的端面上提供冲印标记。
如果在嘴端的端面上提供冲印标记，当将嘴端组装到嘴体上组成导电嘴时，有可能在组装的同时做上冲印标记，从而不需要特别的冲印标记程序。
                  附图的简要描述
图1是根据本发明的焊接导电嘴的前视图。
图2是嘴体的剖面图。
图3是嘴端的剖面图。
图4是图3的放大图。
图5是整个的透视图，显示一示范的结构，其中在嘴端的前端面形成圆形部分。
图6是说明图，显示一示范的结构，其中在螺丝孔的底面和外螺纹部分的端面上形成接触面。
图7是说明图，显示一示范的结构，其中嘴体通过锥形压入法与嘴端啮合。
实施本发明的最佳方式
将参考附图描述本发明的各实施方案。
如图1所示，根据本发明的焊接导电嘴包括嘴体1和嘴端2。该焊接导电嘴是由嘴体1和嘴端2连接而成，所以它们互相组成一整体。只有嘴端2经受由自动电弧焊或半自动电弧焊所造成的严重磨损，但可被另一个嘴端替换。
如图2所示，嘴体1是一种比较大，象轴一样的部件，沿着它的轴线有焊丝通道3a。在嘴体1的前部中心形成与焊丝通道3a相通的螺丝孔4。在嘴体1的后侧上形成外螺纹的安装部分9，以便将焊接导电嘴安装到焊枪(未显示)上。
如图3所示，嘴端2是比较小的部件，装设外螺纹部分5，该部分从它的后面向后突出。沿着它的轴线形成焊丝通道3b，从后面突出的外螺纹部分可以与嘴体1前端面上的螺丝孔4啮合。
如果将嘴端2的螺纹部分5拧入到嘴体1的螺纹部分4中，嘴体1就与嘴端连接在一起，从而使嘴体1前侧上的接触面6与嘴端2后侧上的接触面7相接触。结果，通过这些接触面6，7保证了嘴体1和嘴端2之间的导热性和导电性。嘴体1的接触面6是嘴体前面不包括螺丝孔4的那部分。嘴端2的接触面7是嘴端2的后面不包括外螺纹部分2的那部分。假设嘴体1的螺丝孔4的孔底面是m，嘴端2的外螺纹部分5的后端面是n，当通过外螺纹部分5的啮合使接触面6，7互相连接时，有可能如图6所示那样，使孔底面m配合后端面n。从而保证足够的导热性和导电性，构造接触面6(或m)，7(或n)分别有大于嘴体1的前面和嘴端2的后面10％的面积。
嘴体1的内螺纹和嘴端的外螺纹可以颠倒过来。还有两个部件之间的啮合方法可以是如图7所示那样的锥形压入型，而不是螺纹拧入型。
在如图1-5所示的螺纹拧入型的情况下，当用力将嘴端2的外螺纹部分5拧入到嘴体1的螺丝孔4中时，焊丝通道3a，3b两者可以准确对齐，这样焊丝可以平滑地通过焊丝通道3a，3b供给。在嘴端2焊丝通道3b的后侧，形成扩张的锥形部分8b，它是以它的通道区向后扩张开口的。同样在嘴体1的焊丝通道3a的后侧，形成扩张的锥形部分8a，它是以它的通道区向后扩张开口的。从而当焊丝从嘴体1的后端通过时，焊丝的前端可以平滑地通过各相同的部分供给。
在嘴体1和嘴端2的表面上分别形成平的部分10a，10b用于插入夹紧工具，从而可以牢固地拧动嘴体1和嘴端2各自进入螺纹拧入部分。然后通过板手或类似物可以挟住平的部分10a，10b，使得嘴体1和嘴端2牢固地拧紧。
根据本发明，嘴体1是由黄铜、铜、铝、铬铜合金、锆铜合金、锆铬铜合金或磷青铜制成。嘴端2是由铜、铬铜合金、锆铬铜合金、锆铜合金、银钨合金、铜钨合金，氧化铝分散铜、铍铜合金、或镍铍铜合金制成。
按照耐用性和生产成本之间的关系，这些材料的组合有效地减少了总的成本，本发明者用不同的材料重复实验所得到的结果提供了这些关系。表1显示了从与常规的整体型焊接导电嘴相比较的角度，耐用性试验的结果和与价格的关系。
                         表1(精选的对各种材料耐用性试验结果)
形状                         嘴体                             嘴端
  材料 耐用天数   单价     每天单价   评价   材料 耐用天数   单价     每天单价   评价
分离型 黄铜     15   ￥300     ￥20   ○   铬铜     3   ￥100      ￥34     ○
    铝     12   ￥350     ￥30   ○   铜     1   ￥100     ￥100     △
    铜     13   ￥400     ￥31   ○   铝     0.5   ￥100     ￥200     ×
锆铬铜     15   ￥500     ￥34   ○ 锆铬铜     3.5   ￥120      ￥35     ○
铬铜     15   ￥400     ￥27   ○ 黄铜     0.5    ￥50     ￥100     ×
磷青铜     16   ￥550     ￥35   ○   银钨     6   ￥600     ￥100     △
锆铜     14   ￥600     ￥43   ○ 铜钨     5   ￥500     ￥100     △
氧化铝分散铜     3.5   ￥300      ￥86     ○
镍铍铜 5 ￥400 ￥80 ○
锆铜     2.5   ￥150      ￥60     ○
整体型 铬铜合金     ￥120
 锆铬铜合金 ￥150
关于表1的注解
注解1：如果嘴端是铜、银钨合金或铜钨合金，通过用黄铜制成嘴体，可以得到与常规导电嘴几乎相同的单价。
注解2：如嘴端是黄铜，通过用黄铜制成嘴体，可以得到与常规导电嘴几乎相同的单价。但是，使用的天数更短，所以它是不实用的。
从耐用性试验的结果和嘴体1和嘴端2之间的关系得到耐用的天数，从耐用的天数得到按天计算的单价(用单价除以耐用天数求得)。在常规整体型导电嘴的情况下，铬铜合金时它的成本约为120日圆，锆铬铜合金时成本约为150日圆。如果使用如本发明中所述的分离型，嘴体1和嘴端2的总成本可以等于或小于约120日圆，这是常规的整体型的成本。
在它们中间，嘴体1是黄铜和嘴端2是铬铜合金或锆铬铜合金是特别有效的组合。在这种情况下，按天计算的单价是54-55日圆，它的成本比常规价格降低2倍以上。
在嘴体1中焊丝通道3a的直径是焊丝直径的1.03～1.50倍，而在嘴端2中焊丝通道3b的直径是焊丝直径的1.03～1.25倍。
这已经由本发明者对嘴体1的焊丝直径和嘴端2的焊丝直径的各种组合所做的试验结果说明得很清楚。表2显示精选的试验结果。
                          表2(精选的焊丝通道试验结果)
嘴体焊丝通道直径相对焊丝直径之比 嘴端焊丝通道直径相对焊丝直径之比   评价     备注
    1.02     1.02     × 焊丝送料困难
    1.02     1.03     × 焊丝送料困难
    1.02     1.06     × 焊丝送料困难
    1.03     1.02     × 焊丝送料困难
    1.03     1.03     ○
    1.03     1.06     ○
    1.05     1.02     × 焊丝送料困难
    1.05     1.03     ○
    1.05     1.08     ○
    1.15     1.15     ○
    1.15     1.25     ○
    1.15     1.27     × 焊接位置偏移
    1.30     1.15     ○
    1.30     1.25     ○
    1.30     1.27     × 导电性不稳定
    1.50     1.10     ○
    1.50     1.25     ○
    1.50     1.27     × 焊接位置偏移
    1.51     1.10     × 导电性不稳定
    1.51     1.25     × 导电性不稳定
    1.51     1.27     × 导电性不稳定
    1.55     1.12     × 导电性不稳定
    1.55     1.27     × 导电性不稳定
所以如果嘴体1的焊丝通道直径小于焊丝直径的1.03倍，焊丝的送料就很困难。如果它小于焊丝直径的1.5倍，不能保证足够的导电性从而提供不良的状态。还有，如果嘴端的焊丝通道直径小于焊丝直径的1.03倍，焊丝很难  供料通过。如果它大于1.25倍，就很可能发生焊接点的偏离，所以不能进行准确的焊接。
就能进行最稳定的焊接的焊丝通道直径来说，嘴体1的焊丝通道直径在焊丝直径的1.05～1.30倍范围内，嘴端2的焊丝通道直径在焊丝直径的1.05～1.15倍范围内。
嘴端2的焊丝通道长度S是3～20mm。
其理由如下。如果嘴端2的长度小于3mm，如磨损、熔化及类似的损伤很容易扩展到嘴体1的焊丝通道3中。还有如果嘴端2的长度比较短，则加工性能和处理性能都会下降。如果焊丝通道3b的长度S大于20mm，在加工焊丝通道3b时很难保证准确度。还有，嘴端2变大，成本效率下降。如上所述，在嘴体1的前侧上接触面6(在图6中面积m)的面积大于嘴体1前面总面积的10％。如果它小于10％，导热性变差，从而使嘴端2的冷却不能平稳地进行。还有可能产生导电性不好。如果它大于10％，这样的缺陷就不会发生。嘴体1的接触面6(m)中的接触面积的关系对嘴端2也是一样的。嘴端7前侧上接触面的面积(在图6中n)大于嘴端2前面总面积的10％。
嘴端2前端的形状可以是平的，如图3所示，但是如果在整个范围内倒角成圆形r就更好。这样围绕前端提供的圆形部分r抵制焊接中产生的溅出物，使溅出物很难粘附到上面。从而压制由于气流的扰动所引起的焊接质量下降。
为了防止溅出物的粘着，可以在嘴端2的外表面电镀镍，硬铬或类似物。
还有可以在端面上打上冲印标记。冲印标记i包括，例如生产者名字，生产序号，产品序号和类似的号码。如果打算在端面上打上冲印标记i，可以在接着的加工中组装嘴端2的同时打上冲印标记。这样可以省略在常规产品中看到的专门用于冲印标记的过程，使加工操作简化，从而降低生产成本。
嘴体1和嘴端2的外部形状，其截面可以是圆形，十二边形，六边形，四边形，五边形，跨过宽度的平面或类似物。
                  工业实用性
该焊接导电嘴改进了生产的焊接质量，提高了电弧焊导电嘴的耐用性，从而大大降低了焊接操作总成本。

Claims (6)

1.一种焊接导电嘴，在其中心有供给焊丝的焊丝通道，包括嘴体和嘴端，它们通过螺纹拧入型或锥形压入型的结构而相互可以拆卸，其中在所述嘴端的邻近焊丝通道侧的开口部分上形成一个以通道区域扩张开口的扩张锥形部分，嘴端的后端和嘴体的前端每个都有螺纹部分和除了螺纹部分的接触面，它们互相接触，所述接触面的接触面积大于所述嘴端的后面或所述嘴体前面的10％，在所述嘴体内的所述焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03至1.50倍，在所述嘴端内的所述焊丝通道的直径是焊丝直径的1.03至1.25倍。
2.如权利要求1的焊接导电嘴，其中所述嘴体由黄铜，铜，铝，铬铜合金，锆铜合金，锆铬铜合金或磷青铜制成，所述嘴端由铜，铬铜合金，锆铜合金，锆铬铜合金，银钨合金，铜钨合金，氧化铝分散铜，铍铜合金或镍铍铜合金制成。
3.如权利要求1所述的焊接导电嘴，其中嘴端的所述焊丝通道长3-20毫米。
4.如权利要求1所述的焊接导电嘴，其中在所述嘴端的端面外周边上形成圆形部分。
5.如权利要求1所述的焊接导电嘴，其中在所述嘴端的端面上打上冲印标记。
6.如权利要求1所述的焊接导电嘴，其中在嘴体和嘴端的表面上分别形成用于插入拧紧工具内的平部，以便嘴体和嘴端的螺纹部分可以被牢固地拧紧。
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