CN109382573A - 适用于小型内孔表面加工的等离子束枪头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子枪结构。该枪由外管，内管，喷嘴，钨极，钨极安装管，水流分流管，以及一些辅助支撑件组成。其中，外管作为枪身，与喷嘴相连，内管为离子气通道，钨极通过钨极安装管安装在内管上，水流分流管则在内外管之间构造出冷却水通道。此种结构的枪头体积小高度低，适用于小孔径内表面的加工处理。而且水冷通道同时接触钨极内管和喷嘴，具有良好的冷却效果，可以长时间在高功率输出下稳定运行。

Description

适用于小型内孔表面加工的等离子束枪头

技术领域

本发明属于等离子束表面处理技术领域，涉及一种适用于小孔内表面加工的等离子枪。

背景技术

作为三大高能束之一的等离子束，在金属材料的切割和表面处理等领域扮演着重要作用。等离子束设备一般由电源、枪头、控制系统、供气系统和水冷系统组成。由于等离子束枪头内部同时集成了两个电极，气体通道和冷却水循环通道，造成其往往结构复杂，体积很难减小，进而使其难以适用于在一些对枪头体积或高度有要求的工况下的使用，如直径较小的内孔表面处理等。

发明内容

本发明提出一种等离子束枪头，该枪头通过利用特殊的冷却水通道结构和送气方式，极大地减少了枪头的高度，提高了等离子束的加工能力。

本发明提出的等离子束枪头由外管，内管，喷嘴，钨极，钨极安装管，水流分流管，以及一些辅助支撑件组成。其中外管作为枪身，管壁开有喷嘴安装孔和进出水的通道孔。喷嘴安装在喷嘴安装孔上。内管为T型管，作为气体通道，其主干置于外管内部，与外管平行但不接触，靠近喷嘴一端的端口封闭，T型分支管与外管喷嘴安装孔同心。T型分支管与喷嘴之间采用辅助支撑件填充。钨极安装管位于T型分支管内，钨极安装于钨极安装管内，钨极与钨极安装管之间留有气体通道，且钨极与钨极安装管皆不与喷嘴接触。外管的两端由辅助支撑件隔开外管和内管并定位，同时在内外管之间形成封闭水冷区域。水流分流管为变径绝缘管，置于内外管之间，最大直径等于外管内壁直径，最小直径大于内管外壁直径，最大直径端与外管内壁连接，位于两个出水通道孔之间，之后向内管T型分支管端延伸。

使用时，枪头的外管接电源阳极，钨极接电源阴极。在外管和内管之间的水流分流管隔出冷却水道。离子气则从内管一端进入，经过钨极安装管和钨极之间的气体通道到达喷嘴处。接通电源后，喷嘴与钨极之间首先产生等离子弧，然后钨极与阳极工件之间产生等离子弧，实现等离子束加工。

与目前常见的等离子束枪头相比，本发明所描述的枪头有以下优点：

1、枪头体积小高度低，可以适应尺寸条件更严苛的工况；

2、水冷系统直接接触喷嘴和阴极内管，具有良好的冷却效率，保证大功率情况下的稳定运行。

专利CN203484793U提出了适用于小孔的等离子粉末堆焊枪，通过改变焊枪管路的布局来压缩枪体的高度。该专利中的水气通道环状分布在枪头，使得其体积减小十分有限，本发明中则将水路和气路与枪身同轴心设置，更大程度地压缩了枪体的高度。并且本专利中对钨极的良好冷却也是该专利无法达到的。专利CN104308349B中描述的适用于小孔的等离子枪，从理论上来讲的确可以获得低的高度，但其水冷系统不能完成钨极的冷却。而且该枪并没有喷嘴的设置，使得作为易损件的喷嘴烧损后，整个枪只能报废。同样作为用于小孔堆焊的专利CN106624305A为冷却钨极，采用了双水冷系统，这种结构不仅制造复杂，也决定了其高度不能达到本发明的压缩程度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为喷嘴处细节放大图。

图中：1、外管；2、内管；3、喷嘴；4、水流分流管；5、辅助支撑件；6、辅助支撑件；7、出水孔；8、进水孔；9、进气孔；10、钨极；11、钨极安装管；12、辅助支撑件；13、气体通道。

具体实施方式

1、如图1和2所示，枪头由外管（1），内管（2），喷嘴（3），钨极（10），钨极安装管（11），水流分流管（4），以及一些辅助支撑件组成（5、6、12）。其中，外管、内管、喷嘴和钨极安装管的材料为紫铜，水流分流管的材料为橡胶，辅助支撑件（5）和（6）的材料为胶木，辅助支撑件（12）的材料为硅胶。外管与内管均为圆管，外管上开有进水孔（8）和出水孔（7）。内管开口一端为进气孔（9）。

2、安装时，进水孔（8）和出水孔（7）与循环水相连，外管（1）远离喷嘴端和待加工工件与电源正极相连，内管（2）远离喷嘴端与电源负极相连，进气孔（9）与离子气相连。

3、使用时，离子气从进气孔（9）输入，通过内管（2）内部到达T型分支管，然后经由钨极安装管（11）与钨极（10）之间的气体通道（13）流入喷嘴，并从喷嘴的喷口流出。电源开启后，钨极（10）与喷嘴（3）之间首先产生等离子弧，然后钨极（10）与工件之间产生等离子弧，实现等离子束加工。加工时，冷却循环水从进水孔（8）流入，经过水流分流管（4）与内管（2）外壁之间的通道流向喷嘴一端，然后经过水流分流管（4）与外管（1）内壁之间的通道，从出水孔（7）流出，带走喷嘴处等离子束所产生的热量，保证其冷却。

4、使用本实例中所描述的等离子束枪头，可以加工内径小至35mm的内孔表面。加工方式包括等离子淬火、等离子重熔、等离子合金化和等离子熔覆等。

5、以上所述是本发明优选的实施方式，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.枪头由外管，内管，喷嘴，钨极，钨极安装管，水流分流管，以及一些辅助支撑件组成；其中外管作为枪身，管壁开有喷嘴安装孔和进出水的通道孔；喷嘴安装在喷嘴安装孔上；内管为T型管，作为气体通道，其主干置于外管内部，与外管平行但不接触，靠近喷嘴一端的端口封闭，T型分支管与外管喷嘴安装孔同心；T型分支管与喷嘴之间采用辅助支撑件填充；钨极安装管位于T型分支管内，钨极安装于钨极安装管内，钨极与钨极安装管之间留有气体通道，且钨极与钨极安装管皆不与喷嘴接触；外管的两端由辅助支撑件隔开外管和内管并定位，同时在内外管之间形成封闭水冷区域；水流分流管为变径绝缘管，置于内外管之间，最大直径等于外管内壁直径，最小直径大于内管外壁直径，最大直径端与外管内壁连接，位于两个出水通道孔之间，之后向内管T型分支管端延伸。

2.根据权利要求1中所述的等离子束枪头，其特征在于：所述的外管、内管和喷嘴都由具有良好导电性和导热性的材料制成。

3.根据权利要求1中所述的等离子束枪头，其特征在于：所述的外管、内管、钨极安装管和水流分流管的横截面可以是圆管，方管或者其他有装配可行性的异型管。

4.根据权利要求1中所述的等离子束枪头，其特征在于：所述的辅助支撑件为绝缘材料，并具有良好的气密性和对水的密封能力。