CN113500276A - 一种焊丝自预热气保焊导电嘴 - Google Patents

一种焊丝自预热气保焊导电嘴 Download PDF

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李广立
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Abstract

本发明属于熔化极气保焊设备技术领域。本发明提供一种焊丝自预热气保焊导电嘴，包括导电嘴本体，沿导电嘴本体的轴心开设有焊丝通孔，导电嘴本体的一端设有导电嘴前段，另一端设有导电嘴后段；导电嘴后段沿焊丝通孔同轴长度方向设有后段沉孔，后段沉孔内通过过盈装配嵌有后段陶瓷管，后段陶瓷管的内孔直径等于所述焊丝通孔的直径；导电嘴前段沿焊丝通孔同轴长度方向设有前段沉孔，前段沉孔内装配有开设焊丝贯穿孔的前段陶瓷构件。本发明可使焊丝在通过导电嘴时，与导电嘴的电接触位置被限制在焊丝通孔长度范围内，使焊丝的电接触位置到焊丝前端的距离增加，即在不影响气体保护的前提下增加了焊丝的干伸长。

Description

一种焊丝自预热气保焊导电嘴
技术领域
本发明属于熔化极气保焊设备技术领域，具体涉及一种焊丝自预热气保焊导电嘴。
背景技术
在现有的熔化极气体保护焊设备中，导电嘴通常由单一铜材料制作，导电嘴的作用是将焊接电流传导给焊丝（电极），焊丝与工件间产生电弧，使得焊丝前端在电弧的高温下熔化形成熔滴并过渡到熔池中去，熔池冷却后凝固形成焊缝。在此过程中，焊丝通过送丝机构连续送给，以维持正常的电弧长度。
熔化焊丝的热量通常由两部分组成，一是电弧热，其大小与焊接电流成正比；二是电阻热，其大小正比于焊接电流的平方与焊丝干伸长的乘积值，在焊接电流大小一定的情况下，焊丝干伸长在一定范围内越长，电阻热越大。根据AWS 3.0《焊接术语和定义》标准中的定义，干伸长为焊丝伸出导电嘴的长度，该长度的焊丝在焊接过程中处于导电状态。焊接操作时，在焊接电压一定的条件下，焊枪距离工件越远，焊丝干伸长越长，理论上来说，焊丝受到的电阻热就越大，熔敷速率就越高。然而，随着焊枪与工件之间距离的增加，电弧会出现不稳定的现象，且气体保护效果也会受到影响，因此，实际的焊接操作中，在不改变焊接工艺参数的前提下，单纯依靠提高焊枪高度，增加焊丝干伸长的方法来提高焊丝的电阻热和焊丝的熔敷速率，是不可行的。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种焊丝自预热气保焊导电嘴，通过改变导电嘴的结构，增加焊丝导电的长度，提高焊丝在熔化之前产生的电阻热，以解决上述背景技术中提出的问题。
技术方案：一种焊丝自预热气保焊导电嘴，包括导电嘴本体，沿所述导电嘴本体的轴心开设有焊丝通孔，所述导电嘴本体的一端设有导电嘴前段，另一端设有导电嘴后段；
所述导电嘴后段沿焊丝通孔同轴长度方向设有后段沉孔，所述后段沉孔内通过过盈装配嵌有后段陶瓷管，所述后段陶瓷管的内孔直径等于所述焊丝通孔的直径；
所述导电嘴前段沿焊丝通孔同轴长度方向设有前段沉孔，所述前段沉孔内装配有设有焊丝贯穿孔的前段陶瓷构件。
作为优选，所述导电嘴前段为与所述导电嘴本体一体式结构的锥形部，由所述锥形部前端至所述导电嘴本体方向开设有与所述焊丝通孔同轴的所述前段沉孔，所述前段沉孔中嵌有所述前段陶瓷构件，所述前段陶瓷构件为柱状陶瓷管，所述柱状陶瓷管的所述焊丝贯穿孔与所述焊丝通孔的直径相同。
作为优选，所述导电嘴前段的所述前段沉孔为内螺纹孔，所述前段陶瓷构件为与所述前段沉孔旋接的绝缘陶瓷导电嘴帽，所述绝缘陶瓷导电嘴帽包括外螺纹连接部和前部锥形部，所述外螺纹连接部旋接于所述前段沉孔的内螺纹孔内，所述绝缘陶瓷导电嘴帽内开设有中心通孔，所述中心通孔与所述焊丝通孔同轴且直径相同。
作为优选，导电嘴长度为40mm，所述柱状陶瓷管的长度占导电嘴长度的40%~50%，所述后段陶瓷管长度占导电嘴长度的10%~25%，所述焊丝通孔的长度占导电嘴长度的25%~50%。
作为优选，导电嘴长度为40mm，所述绝缘陶瓷导电嘴帽的长度占导电嘴长度的40%~50%，所述后段陶瓷管长度占导电嘴长度的10%~25%，所述焊丝通孔的长度占导电嘴长度的25%~50%。
作为优选，所述后段陶瓷管的内孔尾部端面处设有倒角。
作为优选，所述导电嘴后段为设有外螺纹的圆柱形结构。
作为优选，所述焊丝通孔的直径为0.8~1.6mm。
有益效果：与现有技术相比，本发明的具有以下优点：
本发明焊丝自预热气保焊导电嘴，通过在导电嘴后段设置沉孔，嵌入后段陶瓷管，导电嘴前段同样设置沉孔后嵌入柱状陶瓷管，或者导电嘴前段经机加工后螺接绝缘陶瓷导电嘴帽，均可使焊丝在通过导电嘴时，与导电嘴的电接触位置被限制在焊丝通孔长度范围内，使焊丝的电接触位置到电弧之间的距离增加，相当于在不影响气体保护的前提下增加了焊丝的干伸长，使焊丝受到的电阻热增加，其效果等同于在熔化前对焊丝进行了预热，促使焊丝熔敷速率加快，由此可提高焊接效率。此外，导电嘴的电接触位置限制在焊丝通孔内，可避免焊丝与导电嘴电接触点的过度变动，从而提高电弧的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1、2的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1、2的导电嘴本体结构示意图；
图3为本发明实施例1-4的后段陶瓷管结构示意图；
图4为本发明实施例1、2的柱状陶瓷管结构示意图；
图5为本发明实施例3、4的整体结构示意图；
图6为本发明实施例3、4的导电嘴本体结构示意图；
图7为本发明实施例3、4的绝缘陶瓷导电嘴帽结构示意图。
图中：1-导电嘴本体，11-导电嘴后段，111-后段沉孔，12-导电嘴前段，12-1-锥形部， 121-前段沉孔，13-焊丝通孔，2-后段陶瓷管，21-后段陶瓷管的内孔，22-倒角，3-柱状陶瓷管，31-焊丝贯穿孔，1-1-内螺纹孔，4-绝缘陶瓷导电嘴帽，41-外螺纹连接部，42-前部锥形部，43-中心通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
实施例1
如图1-图4所示， 本实施例提供了一种焊丝自预热气保焊导电嘴，包括导电嘴本体1，导电嘴本体1的一端为与焊枪连接的导电嘴后段11，另一端为导电嘴前段12，导电嘴后段11为圆柱形，且设有与焊枪旋接的外螺纹。导电嘴本体1轴心开设焊丝通孔13，导电嘴后段11轴心位置扩孔开设后段沉孔111，后段沉孔111与焊丝通孔13同轴心，后段沉孔111内嵌入后段陶瓷管2。
作为优选，本实施例中的导电嘴本体1的长度为20mm，导电嘴后段沉孔111长度为10mm，后段陶瓷管2长度与后段沉孔111相同，直径比后段沉孔111大0.1~0.3mm，装配前烘烤导电嘴后段部分，后段沉孔直径会热胀变大，这时采用橡胶锤把后段陶瓷管敲进去，导电嘴后段冷却下来收缩，把后段陶瓷管紧紧包住固定，后段陶瓷管的内孔21直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的导电嘴前段12为与导电嘴本体1呈一体式的锥形部12-1，由锥形部12-1前端沿焊丝通孔同轴方向开设有前段沉孔121，前段沉孔121中嵌有柱状陶瓷管3，柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31与焊丝通孔13的直径相同。
作为优选，本实施例中的前段沉孔121的长度为20mm，采用橡胶锤将同样长度的柱状陶瓷管3压入前段沉孔121，操作方法与将后段陶瓷管2压入后段沉孔111时相同，柱状陶瓷管3的直径比前段沉孔121大0.1~0.3mm。
作为优选，本实施例中的柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的导电嘴后段内的后段陶瓷管的内孔21尾部端面处设有倒角22。
作为优选，本实施例中的绝缘陶瓷材料可采用氧化铝Al2O3或者氮化硅Si3N4等。
实施例2
本实施例中导电嘴结构与实施例1基本相同，如图1-图4所示：本实施例中的导电嘴本体1的长度为20mm，导电嘴后段沉孔111长度为4mm，后段陶瓷管2长度与后段沉孔111相同，直径比后段沉孔111大0.1~0.3mm，装配前烘烤导电嘴后段部分，后段沉孔直径会热胀变大，这时采用橡胶锤把后段陶瓷管敲进去，导电嘴后段冷却下来收缩，把后段陶瓷管紧紧包住固定，后段陶瓷管的内孔21直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的导电嘴前段12为与导电嘴本体1呈一体式的锥形部12-1，由锥形部12-1前端沿焊丝通孔同轴方向开设有前段沉孔121，前段沉孔121中嵌有柱状陶瓷管3，柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31与焊丝通孔13的直径相同。
作为优选，本实施例中的前段沉孔121的长度为16mm，采用橡胶锤将同样长度的柱状陶瓷管3压入前段沉孔121，操作方法与将后段陶瓷管2压入后段沉孔111时相同，柱状陶瓷管3的直径比前段沉孔121大0.1~0.3mm。
作为优选，本实施例中的柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的导电嘴后段内的后段陶瓷管的内孔21尾部端面处设有倒角22。
作为优选，本实施例中的绝缘陶瓷材料可采用氧化铝Al2O3或者氮化硅Si3N4等。
实施例3
如图3、图5、图6、图7所示，本实施例提供一种焊丝自预热气保焊导电嘴，包括导电嘴本体1，导电嘴本体1的一端为导电嘴后段11，另一端为导电嘴前段。其中，导电嘴后段11与实施例1中的导电嘴后段结构相同，均为圆柱形外螺纹结构。本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于：
本实施例导电嘴前段的前端面轴心位置开设有前段沉孔，本实施例的前段沉孔为内螺纹孔1-1，内螺纹孔1-1内旋接有前段陶瓷构件，本实施例的前段陶瓷构件为绝缘陶瓷导电嘴帽4，绝缘陶瓷导电嘴帽4包括外螺纹连接部41和前部锥形部42，外螺纹连接部41旋接于前段沉孔的内螺纹孔1-1内，绝缘陶瓷导电嘴帽4内开设有中心通孔43，中心通孔43的直径与焊丝通孔13直径相同。
结合如图2、图4、图5所示，本实施例相当于将实施例1中的导电嘴前段的锥形部12-1通过切割去除，在导电嘴本体1前端面轴心位置开设内螺纹孔1-1，然后将外螺纹连接部41旋接于内螺纹孔1-1内。前部锥形部42可制作成与切割去除的锥形部12-1轮廓相同，即绝缘陶瓷导电嘴帽4与导电嘴本体1螺接后，组成的结构其外观轮廓与实施例1和实施例2基本相同。
作为优选，本实施例中的导电嘴本体1的长度为20mm，导电嘴后段沉孔111的长度为10mm，后段陶瓷管2长度与后段沉孔111相同，直径比后段沉孔111大0.1~0.3mm。
作为优选，本实施例中的后段陶瓷管的内孔21直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的绝缘陶瓷导电嘴帽的中心通孔43的长度为20mm，直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
实施例4
本实施例结构与实施例3相同，如图3、图5、图6、图7所示;本实施例中的导电嘴本体1的长度为20mm，导电嘴后段沉孔111的长度为4mm，后段陶瓷管2长度与后段沉孔111相同，直径比后段沉孔111大0.1~0.3mm。
作为优选，本实施例中的后段陶瓷管的内孔21直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
作为优选，本实施例中的绝缘陶瓷导电嘴帽的中心通孔43的长度为16mm，直径与焊丝通孔13相同，为1.2mm。
在使用本发明进行焊接时，焊丝经过后段陶瓷管的内孔21后，到达焊丝通孔13并导电，然后经过柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31或者经过绝缘陶瓷导电嘴帽4的中心通孔43伸出。
在实施例1和实施例3中，柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31或绝缘陶瓷导电嘴帽4的中心通孔43的长度均为20mm，实施例2和实施例4中，柱状陶瓷管3的焊丝贯穿孔31或绝缘陶瓷导电嘴帽4的中心通孔43的长度均为16mm，即实施例1与实施例3使焊丝的导电点上升了20mm，实施例2和实施例4使焊丝的导电点上升了16mm。
为了验证本发明的实施例与普通导电嘴焊接效果的区别，分别采用实施例1~实施例4的技术方案与普通导电嘴在相同的焊接参数下开展平板堆焊试验，试验采用的板材为Q235低碳钢板，焊丝采用ER50-6，直径1.2mm，设置焊接参数如表1所示。
表1 平板堆焊试验焊接工艺参数
电流（A） 电压（V） 焊速（cm/min）
280 29 40
试验过程中记录电流、电压、送丝速度，并在焊后对焊缝的熔深和余高进行测量，试验结果如表2所示。
表2 试验结果
电流（A） 电压（V） 送丝速度（m/min） 熔深（mm） 余高（mm）
实施例1 226 30.2 8.8 2.1 4.3
实施例2 246 29.9 7.6 2.5 3.8
实施例3 231 30.4 8.7 2.3 4.2
实施例4 249 30 7.9 2.5 3.7
普通导电嘴 278 29.4 6.8 3.3 3.0
使用普通导电嘴焊接时，焊丝穿过导电嘴，跟导电嘴接触点可能出现在导电嘴通孔内的任何位置，这也是造成电弧存在波动的原因之一，在导电嘴内部的焊丝上流经的电流较小，因为大部分焊接电流会从截面积相对较大的导电嘴上流过，焊丝伸出导电嘴的部分上面流经的电流为真正的焊接电流，所以一般焊丝的导电长度是从导电嘴前端伸出至电弧的这段长度。
经试验发现，本发明实施例1~实施例4在导电嘴前段插入前段柱状陶瓷管或者使用绝缘陶瓷导电嘴帽，将焊丝导电点限制在焊丝通孔范围内，相当于延长了从导电点到电弧之间的长度，因此增加了导电的长度。在导电嘴本体后段嵌入的后段陶瓷管，缩短了焊丝通孔的长度，避免了焊丝在通过焊丝通孔时，导电点的位置变动过大。
所以，通过上述对比实验及表1、表2：相比于普通导电嘴，采用实施例1~实施例4技术方案的焊接过程，焊接电流有所下降，而送丝速度提高，且对比实施例1、3与实施例2、4的实验结果可知，导电点提的越高，送丝速度越快，因此，采用本发明的技术方案可有效实现对焊丝的预热，达到提升焊丝熔敷速率的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种焊丝自预热气保焊导电嘴，包括导电嘴本体，沿所述导电嘴本体的轴心开设有焊丝通孔，其特征在于：所述导电嘴本体的一端设有导电嘴前段，另一端设有导电嘴后段；
所述导电嘴后段沿焊丝通孔同轴长度方向设有后段沉孔，所述后段沉孔内通过过盈装配嵌有后段陶瓷管，所述后段陶瓷管的内孔直径等于所述焊丝通孔的直径；
所述导电嘴前段沿焊丝通孔同轴长度方向设有前段沉孔，所述前段沉孔内装配有开设焊丝贯穿孔的前段陶瓷构件。
2.根据权利要求1所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述导电嘴前段为与所述导电嘴本体一体式结构的锥形部，由所述锥形部前端至所述导电嘴本体方向开设有与所述焊丝通孔同轴的所述前段沉孔，所述前段沉孔中嵌有所述前段陶瓷构件，所述前段陶瓷构件为柱状陶瓷管，所述柱状陶瓷管的所述焊丝贯穿孔与所述焊丝通孔的直径相同。
3.根据权利要求1所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述导电嘴前段的所述前段沉孔为内螺纹孔，所述前段陶瓷构件为与所述前段沉孔旋接的绝缘陶瓷导电嘴帽，所述绝缘陶瓷导电嘴帽包括外螺纹连接部和前部锥形部，所述外螺纹连接部旋接于所述前段沉孔的内螺纹孔内，所述绝缘陶瓷导电嘴帽内开设有中心通孔，所述中心通孔与所述焊丝通孔同轴且直径相同。
4.根据权利要求2所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述柱状陶瓷管的长度占导电嘴长度的40%~50%，所述后段陶瓷管长度占导电嘴长度的10%~25%，所述焊丝通孔的长度占导电嘴长度的25%~50%。
5.根据权利要求3所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述绝缘陶瓷导电嘴帽的长度占导电嘴长度的40%~50%，所述后段陶瓷管长度占导电嘴长度的10%~25%，所述焊丝通孔的长度占导电嘴长度的25%~50%。
6.根据权利要求1所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述后段陶瓷管的内孔尾部端面处设有倒角。
7.根据权利要求1所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述导电嘴后段为设有外螺纹的圆柱形结构。
8.根据权利要求1所述的焊丝自预热气保焊导电嘴，其特征在于：所述焊丝通孔的直径为0.8~1.6mm。
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