CN108772619A - 一种气流再压缩等离子弧焊枪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于等离子弧焊接设备领域，具体涉及一种通过加入压缩气从而使电弧更加拘束，焊接效率提高，焊接过程更稳定的气流再压缩等离子弧焊枪。其包括枪体后端、离子气喷嘴和保护气喷嘴，其特征在于：在枪体后端，离子气通道与保护气通道之间，设有压缩气通道。设计的压缩气通道，使焊枪能够实现等离子弧的再压缩。常规等离子弧焊枪只有离子气通道和保护气通道，而本发明的气流再压缩等离子弧焊枪设计了一路压缩气通道，其他结构不发生变化，通过压缩气的压缩作用使电弧更加拘束，穿透能力更强，焊接效率更高。
Description
技术领域
本发明属于等离子弧焊接设备领域，具体涉及一种通过加入压缩气从而使电弧更加拘束，焊接效率提高，焊接过程更稳定的气流再压缩等离子弧焊枪。
背景技术
等离子弧焊接(PAW)是一种高能量密度的电弧焊工艺，在焊接中厚板、厚板钢材时具有独特的优势。常规的等离子弧焊接的母材厚度一般在5-8mm范围内，然而当母材厚度更大时，受限于常规等离子弧焊接电弧的穿透能力，穿孔过程稳定性不足，而且焊接速度较低。
发明内容
针对常规的等离子弧焊接穿孔过程稳定性不足，电弧穿透能力有限，焊接速度较低等问题，本发明提供了一种气流再压缩等离子弧焊枪，设计了压缩气通道，焊接是通过加入压缩气使得电弧更加拘束，增大了电弧热流密度和电弧压力，提高了电弧穿透能力，解决了焊接速度较低，穿孔过程不稳定等问题。
为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
一种气流再压缩等离子弧焊枪，包括枪体后端、离子气喷嘴、保护气喷嘴、离子气通道和保护气通道，其特征在于：在枪体后端，离子气通道与保护气通道之间，设有压缩气通道。
设计的压缩气通道，使焊枪能够实现等离子弧的再压缩。常规等离子弧焊枪只有离子气通道和保护气通道，而本发明的气流再压缩等离子弧焊枪设计了一路压缩气通道，其他结构不发生变化，通过压缩气的压缩作用使电弧更加拘束，穿透能力更强，焊接效率更高。
由于气流再压缩等离子弧焊枪中的等离子弧能量密度提高，枪体温度也会变得更高，为了保护枪体，尤其是离子气喷嘴不被烧坏，本发明在设计了两路水冷通道：一路用于冷却枪体后端；一路用于冷却离子气喷嘴。可以进一步实现对枪体的整体降温散热，可以有效提高焊枪的使用寿命。
进一步设计是，所述的压缩气通道是由8个对称分布在距离离子气通道中轴线5mm处的直径为1mm的通孔组成，该压缩气通道位于离子气喷嘴内侧，在离子气喷嘴上部的压缩气通道是与离子气喷嘴中轴线平行的，在离子气喷嘴下部的压缩气通道与离子气喷嘴中轴线成一定倾斜角度，具体为45-55度，这样设计可以有效提高压缩气流对电弧的拘束能力。
更进一步的设计是，所述的枪体水冷通道由离子气喷嘴水冷通道和枪体后端水冷通道组成，两路水冷通道是相互独立的；离子气喷嘴水冷通道主要用于离子气喷嘴的冷却，为了便于机械加工制造水冷通道，设计的离子气喷嘴由离子气喷嘴上部和离子气喷嘴下部组合焊接而成；同样为了便于加工制造水冷通道，设计的枪体后端由枪体后端上部和枪体后端下部组合焊接而成。
在枪体后端开有枪体后端水冷通道。
离子气喷嘴水冷通道，主体部分是开在离子气喷嘴上，入口和出口在枪体后端，离子气喷嘴和枪体后端的离子气喷嘴水冷通道通过橡胶密封圈相连，密封圈的厚度为0.8～1mm，主要是考虑主要是更换离子气喷嘴时，不用更换其他部分。
再进一步的设计是，枪体后端与离子气喷嘴和保护气喷嘴的装配连接，为了满足不同焊接要求下的离子气喷嘴选取，便于不同离子气喷嘴拆装，设计的枪体后端与离子气喷嘴通过螺栓连接，设计的枪体后端与保护气喷嘴通过螺纹连接。
通过以上设计，等离子弧焊枪中增加了压缩气通道，通过该通道的压缩气流(氩气或氦气)可以拘束电弧等离子体，实现对电弧的“再次压缩”，可以有效增大电弧热流密度和电弧压力，提高电弧穿透能力。相同焊接电流条件下，与使用常规等离子弧焊接焊枪相比，使用气流再压缩等离子弧焊枪可以焊透板厚更大的母材。同时，由于采用了双路水冷通道，可以很好的实现对枪体的降温散热，可以有效防止由于过热导致的焊枪被烧损，可以提高焊枪的使用寿命。
附图说明
下面根据具体实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是焊枪剖面图；
图2是枪体后端剖面图；
图3是枪体后端仰视图；
图4是离子气喷嘴剖面图；
图5是离子气喷嘴俯视图；
图6是电弧形态图(a)常规等离子弧焊枪电弧形态，(b)气流再压缩等离子弧焊枪电弧形态；
图7是常规等离子弧焊接和气流再压缩等离子弧焊接电压图；
图中：
1离子气通道，2钨极，3压缩气通道，4枪体后端水冷通道，5离子气喷嘴水冷通道，6保护气通道，7导电环，8枪体后端，9绝缘垫，10离子气喷嘴，11保护气喷嘴，12螺纹孔。
表1是常规等离子弧焊接和气流再压缩等离子弧焊接的电弧压力。
具体实施方式
附图1-5给出了本发明：一种气流再压缩等离子弧焊枪的具体实施例，该焊枪主要由钨极2，枪体后端8，离子气喷嘴10，保护气喷嘴11，离子气通道1，压缩气通道3，保护气通道6以及枪体后端水冷通道4和离子气喷嘴水冷通道5组成。具体实施例如下：
焊接时，离子气通过离子气通道1进入焊枪，被电离后形成电弧等离子体。压缩气通过压缩气通道3后从离子气喷嘴喷出，对电弧等离子体起到拘束作用，增大电弧热流密度和电弧压力，提高电弧的穿透能力。保护气通过保护气通道6直接进入到离子气喷嘴10与保护气喷嘴11之间。冷却水通过枪体后端水冷通道4以及离子气喷嘴水冷通道5对焊枪枪体进行散热冷却，保护焊枪，提高焊枪的使用寿命。
图6是常规等离子弧焊接和气流再压缩等离子弧焊接电弧形态图，(a)常规等离子弧焊接时的电弧形态，(b)采用气流再压缩等离子弧焊枪焊接时的电弧形态；可以气流再压缩等离子弧焊枪的电弧形态发生了一定程度的压缩。
图7是常规等离子弧焊接和气流再压缩等离子弧焊接电压图，采用气流再压缩等离子弧焊枪时焊接电压增加了约1V，根据电弧能量等于焊接电流乘以焊接电压，说明采用气流再压缩等离子弧焊枪时电弧能量增加了。
表1是常规等离子弧焊接和气流再压缩等离子弧焊接电弧压力值，可以看出，采用气流再压缩等离子弧焊枪时电弧压力值有一定的提高，在与焊枪中轴线距离为0.5mm处，采用气流再压缩等离子弧焊枪时电弧压力比常规等离子焊接时的电弧压力大148Pa。
表1
Claims (6)
1.一种气流再压缩等离子弧焊枪，包括枪体后端、离子气喷嘴、保护气喷嘴、离子气通道和保护气通道，其特征在于：在枪体后端，离子气通道与保护气通道之间，设有压缩气通道，通过压缩气的压缩作用使电弧更加拘束，穿透能力更强，焊接效率更高。
2.如权利要求1所述的一种气流再压缩等离子弧焊枪，其特征在于：所述的压缩气通道是由8个对称分布在距离离子气通道中轴线5mm处的直径为1mm的通孔组成，该压缩气通道位于离子气喷嘴内侧，在离子气喷嘴上部的压缩气通道是与离子气喷嘴中轴线平行的，在离子气喷嘴下部的压缩气通道与离子气喷嘴中轴线成一定倾斜角度，提高压缩气流对电弧的拘束能力。
3.如权利要求2所述的一种气流再压缩等离子弧焊枪，其特征在于：所述倾斜角度为45-55。。
4.如权利要求1所述的一种气流再压缩等离子弧焊枪，其特征在于：所述气流再压缩等离子弧焊枪还设有枪体水冷通道，枪体水冷通道由离子气喷嘴水冷通道和枪体后端水冷通道组成；在枪体后端开有枪体后端水冷通道；离子气喷嘴水冷通道，主体部分是开在离子气喷嘴上，入口和出口在枪体后端，离子气喷嘴和枪体后端的离子气喷嘴水冷通道通过橡胶密封圈相连，密封圈的厚度为0.8～1mm。
5.如权利要求1所述的一种气流再压缩等离子弧焊枪，其特征在于：离子气喷嘴由离子气喷嘴上部和离子气喷嘴下部组合焊接而成；枪体后端由枪体后端上部和枪体后端下部组合焊接而成。
6.如权利要求1所述的一种气流再压缩等离子弧焊枪，其特征在于：枪体后端与离子气喷嘴通过螺栓连接，枪体后端与保护气喷嘴通过螺纹连接。
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