CN110315178A - 焊枪结构及具有该焊枪结构的熔覆系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焊枪结构及具有该焊枪结构的熔覆系统，所述焊枪结构，包括枪体以及保护罩，保护罩可拆卸地安装在枪体上，保护罩设有出射口，所述出射口与枪体的输出端相对设置，所述保护罩设有一条或多条的送料通道，所述送料通道的下部从上往下向出射口延伸。上述方案采用枪外同轴送粉的方式，通过多功能陶瓷帽对粉末流动方向进行限制，使得粉末在刀培刃口处汇聚，从而大大提高粉末利用率，以及熔覆层厚度，保证熔覆效果。

Description

焊枪结构及具有该焊枪结构的熔覆系统

技术领域

本发明涉及加工技术领域，尤其涉及一种焊枪结构及具有该焊枪结构的熔覆系统。

背景技术

刀具作为与百姓生活息息相关的使用工具，国内外年需求量规模很大，是一个极具潜力的市场。近年来，随着人力成本的上涨，对传统的刀具生产方式造成很大的冲击，目前传统的刀具加工工艺中，通常运用热处理等工艺提高刀具性能，该方法生产的刀具，刀刃通过淬火回火等方法来获得良好的综合性能。该传统的加工方法制造的刀刃硬度不高，耐磨性能一般，使用寿命较低。目前，市场上大部分中低端不锈钢厨刀即采用该方法生产，用材包括1Cr13、3Cr13、4Cr13不锈钢等。但由于材料限制，传统刀具硬度不高，耐磨性能一般，影响使用性能和寿命。

等离子熔覆技术是一种利用等离子弧为热源熔化材料，进而涂覆在基体材料上以改变基体表面性能的一种方式。其原理是利用电弧等离子体热源加热熔化基体材料表面和添加粉末以及焊丝等，并随后冷却形成熔覆层。从而实现涂层材料和基体材料的冶金结合，获得性能优良的熔覆产品。相对于激光熔覆，由于等离子熔覆设备简单，热输入较大，熔覆效率较快，因此可以大大的缩减熔覆成本。此外等离子体热输入较大，因此可以在熔覆粉末中添加更多的高熔点合金，而且等离子熔覆相对于激光熔覆对粉末性能要求较低。

根据申请人多次实验发现，现有的等离子熔覆设备大多针对于平板熔覆，在进行刀具刃口熔覆操作时，存在等离子弧挺直度不够、进而难以始终对中于狭窄刃口；同时枪内同轴送粉时，粉体无法在较窄的刀刃处汇聚，形成有效高度熔覆层；而采用枪外非同轴送粉时，如：侧向送粉不利于粉末熔化和熔覆工艺的稳定；另外普通等离子热输入较大，对刀具基体的稀释率较大，进而影响刀具性能。明显地由于上述缺陷的存在，导致现有的枪内同轴送粉方式以及枪外侧向送粉方式都存在着熔覆效果不佳的情况，不能满足覆盖物品，尤其是熔覆刀具的需要。故现急切需要一种新型的送粉方式来解决上述问题。

应理解上述内容为申请人所获知的相关技术，不一定会成为现有技术。

发明内容

本发明的实施例的目的之一是提供能提高熔覆效果的焊枪结构及具有该焊枪结构的熔覆系统。

第一方面，本发明的实施例提供一种焊枪结构，包括枪体以及保护罩，保护罩可拆卸地安装在枪体上，所述保护罩位于枪体的下方，保护罩设有出射口，所述出射口与枪体的输出端相对设置，所述保护罩设有一条或多条的送料通道，所述送料通道的下部从上往下向出射口延伸。

在其中一种实施例中，所述送料通道的出料口朝向出射口的下方。

在其中一种实施例中，送料通道的出料口低于保护罩的底面，或送料通道的出料口与保护罩的底面持平。

在其中一种实施例中，出料口与保护罩的底面的距离为1-8mm，优选为4mm。

在其中一种实施例中，所述送料通道的下部的延伸方向与保护罩82的底面呈15-75°的夹角，优选为20-60°，最优为35°。

在其中一种实施例中，所述送料通道的直径为1-15mm,优选为3-5mm；

在其中一种实施例中，所述出射口的直径为5-15mm，优选为10mm

在其中一种实施例中，所述出射口的中心轴与枪体的输出端处于同一条直线上。

在其中一种实施例中，送料通道的进料口高于保护罩的顶面，优选的，所述保护罩为绕中心轴旋转对称结构，所有送料通道的进料口绕中心轴旋转对称。

第二方面，本发明的实施例提供一种熔覆系统，包括焊枪结构和焊机，所述中央处理单元与焊枪结构以及焊机信号连接，所述焊机与枪体连接。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括送粉系统，所述送粉系统与送料通道的进料口连通，所述送粉系统与中央处理单元信号连接。

在其中一种实施例中，所述送粉系统还包括送粉器与分粉器，所述送粉器通过分粉器与送料通道连通。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括送气系统，所述送气系统用于提供气体，所述送气系统与枪体连通，所述送气系统与中央处理单元信号连接。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括水冷系统，所述水冷系统用于提供冷却水，所述水冷系统与枪体连通，所述水冷系统与中央处理单元信号连接。在其中一种实施例中，所述枪体内设有水温监测装置，所述水温监测装置与中央处理单元信号连接。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括工作台，所述工作台上安装有夹持装置以及气缸，所述气缸用于驱动夹持装置。

在其中一种实施例中，所述夹持装置可拆卸地安装在工作台上。

在其中一种实施例中，所述夹持装置包括固定导轨以及活动导轨，所述活动导轨与气缸的输出端传动连接，所述固定导轨上设有第一固定块与第一滑动块，所述第一固定块固定在固定导轨上，所述第一滑动块滑动设置在固定导轨上，所述活动导轨上设有第二固定块与第二滑动块，所述第二固定块固定在活动导轨上，所述第二滑动块滑动设置在活动导轨上，所述固定导轨与活动导轨平行设置。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括定位装置，所述定位装置安装在枪体上，所述定位装置用于确定枪体的位置，优选的，所述定位装置为红光发射器，更加优选的，所述红光发射器的红光与枪体的输出端水平同轴。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括测距装置，所述测距装置安装在枪体上，所述测距装置用于确定枪体与刀具刀刃的距离。

在其中一种实施例中，所述枪体为等离子焊枪，在其中一种实施例中，所述枪体为微束等离子焊枪。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括用于驱动枪体的机器臂，所述机器臂与中央处理单元连接。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

1.本发明采用枪外同轴送粉的方式，通过送粉通道对粉末流动方向进行限制，使得粉末在刀培刃口处汇聚，从而大大提高粉末利用率，以及熔覆层厚度，保证熔覆效果。

2.由于采用枪外送粉的方式，所以工人可以更加容易更换保护罩，根据需要选择具有不同形状数量的送料通道的保护罩，从而可以调整粉末聚集度、聚集位置，大大减少了检修与操作的难度，加快生产效率。

3.现有的等离子熔覆设备，针对刀刃处熔覆时，等离子焊枪枪头对中刀坯刀刃困难，此外调节工艺参数过程中，测量等离子焊枪枪头与刀坯刀刃刃口之间的距离困难。本发明采用红光发射器安装在等离子焊枪枪体前端，红光与枪体钨极水平同轴，在熔覆之前中通过红光发射器来定位等离子焊枪，另外在等离子焊枪枪体后部安装激光测距仪，通过测量确定焊枪枪口与刀具刀刃的距离。这样方便熔覆前的路径规划，确保熔覆效果。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为实施例2的结构示意图。

图2为保护罩的正视半剖图。

图3为保护罩的俯视图。

图4刀具平台夹具结构示意图

附图标记说明：

1、中央处理单元；2、气瓶；21、气体保护装置；3、夹持装置；31、第一固定块；32、第二固定块；33、固定导轨；34、活动导轨；35、第一滑动块；36、第二滑动块；37、气缸；4、水冷系统；5、刀刃；6、工作台；7、机器臂；71、控制手柄；8、枪体；81、定位装置；82；保护罩；821、进料口；822、出料口；823、送料通道；824、出射口；83、测距装置；84、水温监测装置；85、焊机；9、送粉系统；91、分粉器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应理解除非另有说明，否则本发明中的“多条”是指两条或两条以上。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，一种焊枪结构，包括枪体以及保护罩82，保护罩82可拆卸地安装在枪体的下方，如图2和图3所示，保护罩82设有出射口824，所述出射口824与枪体8的输出端与出射口824相对设置，所述保护罩82设有一条或多条的送料通道823，所述送料通道823的下部从上往下向出射口824延伸。

应理解，在上述方案中，焊弧从枪体8的输出端喷出后，可以通过保护罩82的出射口824然后喷射到刀刃5上，而同时粉料经过送料通道823输送到出射口824的下方，形成枪外同轴送粉。通过枪外同轴送粉的方案避免了枪内送粉在实际生产中容易堵塞，不利于汇聚的问题外，还减少了侧向送粉在熔覆刀具(非平滑平面结构)时不稳定的隐患，大大提高了熔覆效果。

而且由于上述方案可通过替换保护罩82，进而选择出具有不同形状与数量的送料通道823的保护罩82，从而实现对进料口821和出料口822的数量、出料口822角度的调节，最终实现了对粉末聚集度、聚集位置以及送粉稳定性的调整，大幅度方便了生产与检修。

上述结构为焊枪8结构的基本结构，除了上述基本结构外，还包括不同的结构，以下将通过若干实施例进行详细说明：

在其中一种实施例中，所述送料通道823的出料口822朝向出射口824的下方。

在其中一种实施例中，送料通道823的出料口822低于保护罩82的底面，或送料通道823的出料口822与保护罩82的底面持平。应理解为了确保送料可以送到出射口824的下方，因此送料通道823的出料口822应该低于保护罩82的底面，以便粉料离开送料通道823后飞到出射口824的正下方。在其中一种实施例中，出料口822与保护罩82的底面的距离为1-8mm，优选为4mm。

在其中一种实施例中，所述送料通道的直径为1-15mm,优选为3-5mm。

在其中一种实施例中，所述送料通道823的下部的延伸方向与保护罩82的底面呈15-75°的夹角，优选为20-60°，最优为35°。

在其中一种实施例中，送料通道823的进料口821高于保护罩82的顶面，优选的，所述保护罩82为绕中心轴旋转对称结构，所有送料通道823的进料口821绕中心轴旋转对称。通过设置多条送料通道823以及将其旋转对称设置，确保从送料通道823中出来的粉料可以包围在焊弧附近，并且汇聚在狭窄的刀刃5上。

在其中一种实施例中，枪体8的输出端即为电极，如钨极、钍钨电极、铈钨电极、镧钨电极以及铜电极等电极。优选为钨极，由于钨极具有熔点高，电弧燃烧稳定性好的特点，因此，其为比较理想的输出端。

在其中一种实施例中，所述保护罩82的材质为陶瓷。正常的等离子电弧产生于在钨极和工件(如刀刃)之间，而双弧现象就是除了钨极与工件之间，等离子枪体的喷嘴璧(等离子焊枪的钨极前端有一个金属喷嘴，钨极有内缩于喷嘴的也有凸出于喷嘴的，喷嘴有压缩电弧以及约束气流的作用)与工件之间也产生等离子电弧，这样就容易使喷嘴烧损，焊接过程不稳定。而在枪体前端也就是在喷嘴前面加了陶瓷保护罩，就可以防止该现象的发生。

实施例2

如图1所示，一种熔覆系统，包括实施例1中的基本的焊枪结构，以及中央处理单元和焊机85，所述中央处理单元与焊枪结构以及焊机85信号连接，所述焊机85与枪体8连接。应理解所述焊机85与枪体8通过电源线连接，焊机85用于为枪体8提供脉冲电流。

应理解所述中央处理单元可以为PLC控制器，微处理器，PC以及服务器等具有数据处理功能的结构。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括送粉系统9，所述送粉系统9与送料通道823的进料口821连通，所述送粉系统9与中央处理单元信号连接。

在其中一种实施例中，所述送粉系统9还包括送粉器，所述送粉器与送料通道823连通。

在其中一种实施例中，所述送粉系统9还包括送粉器与分粉器91，所述送粉器通过分粉器与送料通道823连通。上述方案通过设置分粉器91，使得粉末可以分成多股进入到不同的送料通道823中。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括送气系统，所述送气系统用于提供气体，所述送气系统与枪体连通，所述送气系统与中央处理单元信号连接。在其中一种实施例中，所述送气系统包括气瓶2，所述气瓶2通过气管与枪体8连通。在其中一种优选实施例中，所述送气系统还包括气体保护装置21，所述气瓶2通过气体保护装置21与枪体连通。应理解所述送气系统用于向需要用到保护气体的枪体提供保护气体。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括水冷系统4，所述水冷系统4用于提供冷却水，所述水冷系统4与枪体8连通，所述水冷系统4与中央处理单元信号1连接。在其中一种实施例中，所述枪体内设有水温监测装置84，所述水温监测装置84与中央处理单元信号1连接。通过上述设计，使得当冷却水进出口测温器温度变化时，中央处理单元可以通过反馈调节水冷系统的水流量。应理解所述水冷系统为水冷箱、冷水机等产生和/或传输冷水或冷冻液的装置。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括工作台6，所述工作台6上安装有夹持装置3以及气缸37，所述气缸37用于驱动夹持装置3。

在其中一种实施例中，所述夹持装置3可拆卸地安装在工作台6上。

在其中一种实施例中，如图4所示，所述夹持装置3包括固定导轨33以及活动导轨34，所述活动导轨34与气缸37的输出端传动连接，所述固定导轨33上设有第一固定块31与第一滑动块35，所述第一固定块31固定在固定导轨33上，所述第一滑动块35滑动设置在固定导轨33上，所述活动导轨34上设有第二固定块32与第二滑动块36，所述第二固定块32固定在活动导轨34上，所述第二滑动块36滑动设置在活动导轨34上，所述固定导轨33与活动导轨34平行设置。应理解所述第一滑动块35与第二滑动块36可以通过螺栓、卡扣以及磁接等连接结构固定在分别可拆卸地安装在固定导轨33和活动导轨34上。工人可以根据需要熔覆的刀刃5的情况，拆装滑动块或者调节滑动块在活动导轨34上的位置，使得夹持装置3可以准确地夹持不同类型的刀刃。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括定位装置81，所述定位装置81安装在等离子焊枪8上，所述定位装置81用于确定枪体的位置，优选的，所述定位装置81为红光发射器，更加优选的，所述红光发射器的红光与枪体的输出端同轴，即红光与输出端的朝向相同，且红光与输出端位于同一条直线上。应理解上述所指的同一条直线是指大致位于同一条直线上，两者可能是毗邻的关系。我方设置定位装置81主要用于确保枪体的输出端可以对准刀刃中心位置，减少偏离的问题。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括测距装置83，所述测距装置83安装在等离子焊枪8上，所述测距装置83用于确定枪体8与刀具刀刃5的距离。在其中一种实施例中，用于确定枪体8的枪口与刀具刀刃5的距离。应理解所述测距装置83为激光测距仪，红外测距装置83以及雷达等测距装置83。

在其中一种实施例中，所述枪体为等离子焊枪8，在其中一种实施例中，所述枪体为微束等离子焊枪8。应理解覆盖技术中还包括其它覆盖技术，如激光熔覆技术。但激光熔覆设备成本较高，设备核心零件使用寿命短，维护成本高，对粉末要求性能较高。而等离子熔覆成本低，将其引入到刀具制造中既可以保证刀具性能又能大大减少生产成本，提高刀具产业技术水准。

在其中一种实施例中，所述熔覆系统还包括操作面板，所述操作面板与中央处理单元1连接。用户可通过操作面板对等离子焊机85电流、电压、脉冲频率、送粉速率、水冷箱水流速率以及气流量进行调节。应理解所述操作面板可以为操作按钮或者是PLC控制柜等结构。

在其中一种实施例中，熔覆系统还包括用于驱动枪体8移动的机器臂7，所述机器臂7与中央处理单元1连接。上述方案通过机器臂7来操控枪体，让枪体8可以在熔覆时移动。应理解所述机器臂7上设有焊枪固定器，用于固定枪体8。所述焊枪固定器可以为卡扣、螺栓以及磁接等固定结构。应理解所述机器臂还设有控制手柄71，所述控制手柄71与机器臂7信号连接，所述信号连接包括有线信号连接与无线信号连接。

为了更好地解释上述方案，申请人将详细介绍采用上述方案的产品熔覆刀刃5时的操作。

1.首先根据熔覆刀具刀刃5的长短大小调整，夹持装置中滑动块和固定块之间的距离，位置合适后用锁紧螺丝将滑动块锁紧，并用启动气缸使得活动导轨34向固定导轨33移动从而夹紧刀具，并保证刀刃5部位竖直向上；

2.接着根据定位装置81(红光发射器)的定位信息，通过机器臂7来调整等离子焊枪枪口即枪体8的枪口，使得枪体8的枪口与刀坯刀刃5的中心轴线在同一个竖直平面内，再通过测距装置83(激光测距仪)

测量等离子焊枪8枪口与刀坯之间的距离，并将焊枪8调整到合适高度，同时进行机器臂行走路径程序编程，制定机器臂7的移动路径；

3.通过中央处理单元打开水冷箱，对等离子焊枪8供水；粉末通过送粉器送出，经过分粉器91分为多股，并在保护罩82(更具体说为送粉通道)的作用下聚合于刀体刀刃5，形成粉末流；打开施焊开关，使得等离子焊枪的枪体8产生等离子电弧，焊枪的枪体8在机器臂7的带动下按照预定的轨迹开始行走，在刀坯上形成良好的熔覆层。

申请人发现刀刃5经过上述方法熔覆后，熔覆层成型良好，熔覆层表面无裂纹，无缺陷，熔覆层厚度符合刀具开刃要求。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种焊枪结构，其特征在于，包括枪体以及保护罩，保护罩可拆卸地安装在枪体上，所述保护罩位于枪体的下方，保护罩设有出射口，所述出射口与枪体的输出端相对设置，所述保护罩设有一条或多条的送料通道，所述送料通道的下部从上往下向出射口延伸。

2.根据权利要求1所述的一种焊枪结构，其特征在于，所述送料通道的出料口朝向出射口的下方；

优选的，送料通道的出料口低于保护罩的底面，或送料通道的出料口与保护罩的底面持平；更加优选的，出料口与保护罩的底面的距离为1-8mm，优选为4mm；

优选的，所述送料通道的下部的延伸方向与保护罩的底面呈15-75°的夹角，优选为20-60°，最优为35°；

优选的，所述送料通道的直径为1-15mm,优选为3-5mm；

优选的，所述出射口的直径为5-15mm，优选为10mm。

3.根据权利要求1所述的一种焊枪结构，其特征在于，送料通道的进料口高于保护罩的顶面，

优选的，所述保护罩为绕中心轴旋转对称结构，所有送料通道的进料口绕中心轴旋转对称，

优选的，所述出射口的中心轴与枪体的输出端处于同一条直线上。

4.一种熔覆系统，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的焊枪结构，以及中央处理单元和焊机，所述中央处理单元与焊枪结构以及焊机信号连接，所述焊机与枪体连接。

5.根据权利要求4所述的一种焊枪系统，其特征在于，还包括送粉系统，所述送粉系统与送料通道的进料口连通，所述送粉系统与中央处理单元信号连接；

优选的，所述送粉系统还包括送粉器与分粉器，所述送粉器通过分粉器与送料通道连通；

和/或，还包括送气系统，所述送气系统用于提供气体，所述送气系统与枪体连通，所述送气系统与中央处理单元信号连接；

和/或，还包括水冷系统，所述水冷系统用于提供冷却水，所述水冷系统与枪体连通，所述水冷系统与中央处理单元信号连接，优选的，所述枪体内设有水温监测装置，所述水温监测装置与中央处理单元信号连接。

6.根据权利要求4所述的一种熔覆系统，其特征在于，还包括工作台，所述工作台上安装有夹持装置以及气缸，所述气缸用于驱动夹持装置；

优选的，所述夹持装置可拆卸地安装在工作台上；

优选的，所述夹持装置包括固定导轨以及活动导轨，所述活动导轨与气缸的输出端传动连接，所述固定导轨上设有第一固定块与第一滑动块，所述第一固定块固定在固定导轨上，所述第一滑动块滑动设置在固定导轨上，所述活动导轨上设有第二固定块与第二滑动块，所述第二固定块固定在活动导轨上，所述第二滑动块滑动设置在活动导轨上，所述固定导轨与活动导轨平行设置。

7.根据权利要求4所述的一种熔覆系统，其特征在于，还包括定位装置，所述定位装置安装在枪体上，所述定位装置用于确定枪体的位置，优选的，所述定位装置为红光发射器，更加优选的，所述红光与枪体的输出端水平同轴。

8.优选的，还包括测距装置，所述测距装置安装在枪体上，所述测距装置用于确定枪体与刀刃的距离。

9.根据权利要求4所述的一种熔覆系统，其特征在于，所述枪体为等离子焊枪，优选为微束等离子焊枪。

10.根据权利要求4所述的一种熔覆系统，其特征在于，还包括用于驱动枪体的机器臂，所述机器臂与中央处理单元连接。