CN115815759B - 一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置及其焊接枪、焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置及其焊接枪、焊接方法，涉及电弧焊接技术领域，包括枪套与空心钨极。在空心钨极的钨极孔中增加一稳定器，稳定器包括凸轮与筒体，通过凸轮与钨极孔的阶梯台进行搭接，通过筒体阻挡从进气口喷出的保护气体，阻止保护气体直接冲击焊丝，避免焊丝受保护气体的冲击影响，脱离原轨道，产生磁偏吹，影响焊接效果。另外，保护气体借助筒体外壁设置的曲向沟槽进行分流与导向，可使保护气体分布在筒体外壁的一圈周围，接着通过底盘与凸环阻挡，有利于保护气体在筒体外壁的一圈周围成圈，这样保护气体沿钨极孔向下流动时，能够均匀分布在焊丝周围，降低焊丝发生偏移的可能性，从而导致磁偏吹，影响焊接效果。

Description

一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置及其焊接枪、焊接方法

技术领域

本发明涉及电弧焊接技术领域，特别涉及一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置。

背景技术

现有空心钨极同轴送丝氩弧焊技术如图1所示，其采用熔点较高的钍钨棒2或铈钨棒2作为电极（TIG），而后利用机械加工的方法在钨棒2中心打孔，接着将焊丝100从钨棒内孔3穿过，使钨棒2中心轴和焊丝100中心轴重合，焊接时，钨棒2通电后，与工件6间产生电弧5，此时送入焊丝100，在电弧5的热作用下，焊丝100与工件6熔融在一起形成焊接点。

焊接前，枪体1接通保护气源，使保护气体进入枪体1，从枪体1的尾部喷出，在工件6的焊接点形成保护气氛，与此同时，保护气体从通气孔4进入到钨棒内孔3，排空钨棒内孔3的空气，使焊丝100处于保护氛围中，这里使焊丝100处于保护氛围的原因是TIG焊要利用外置电阻对焊丝预热，焊丝100（热丝）上会有电流，不能与作为电极的钨棒2接触，而焊丝100采用电阻加热却会产生磁偏吹（热丝电流回路所形成的磁场中,焊接电弧会受到一个磁场力的作用而偏离原来的方向,产生磁偏吹）和热丝送进位置波动现象，因此，采用保护气体排空钨棒内孔3的空气，使焊丝100处于保护氛围是有利的。

但是，钨棒内孔3壁面与焊丝100之间的间隙一般为1mm左右（有的为了保证焊丝100送出时的挺直性和送丝的均匀性，间隙的大小还会设定在0.2~0.3mm），外加焊丝100经过预热后软化，这将导致焊丝100直面从通气孔4涌入的保护气体会发生细微形变，迫使焊丝100偏离原来的方向，产生磁偏吹，影响焊接效果。

发明内容

本发明目的之一是解决现有技术中的焊丝直面从钨棒的通气孔涌入的保护气体会发生细微形变，迫使焊丝偏离原来的方向，产生磁偏吹，影响焊接效果的问题。

本发明目的之二是提供一种焊接枪。

本发明目的之三是提供一种空心钨极同轴送丝氩弧焊方法。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，包含有枪套与空心钨极，所述空心钨极设置于所述枪套的保护气腔中，所述空心钨极沿轴线方向设有中空的钨极孔，所述空心钨极外壁设有进气孔，所述钨极孔通过所述进气孔与所述保护气腔连通，所述钨极孔为阶梯孔结构，所述钨极孔的阶梯台与稳定器的凸轮底部进行搭接。

所述稳定器包含有安装在所述凸轮底部的筒体，所述筒体、所述凸轮与所述空心钨极同轴，所述筒体与所述凸轮沿轴线方向设有过线孔，所述过线孔连通所述钨极孔。

所述进气孔朝向于所述筒体的外壁。

在上述技术方案中，本发明实施例在使用时，将焊丝送入空心钨极的钨极孔中，焊丝从稳定器的过线孔穿过，接着穿出钨极孔。

与此同时，向枪套的保护气腔通入保护气体，使得保护气体从保护气腔喷出，在工件的焊接缝处形成保护氛围。

其中，当保护气体进入保护气腔中时，保护气体从空心钨极外壁的进气孔进入到钨极孔中，冲击稳定器的筒体外壁，通过筒体外壁对保护气体的阻挡，使得保护气体不用直接冲击钨极孔中的焊丝，而持续进入到钨极孔中的保护气体则会排出钨极孔中的空气，使焊丝处于保护氛围中。

最后，向空心钨极通电，使空心钨极与工件的焊接缝间产生电弧，形成熔池，以进行焊接。

进一步地，在本发明实施例中，所述空心钨极从上往下由第一圆柱段、锥形段、第二圆柱段构成。

进一步地，在本发明实施例中，所述枪套下螺纹连接有护套，所述护套采用陶瓷材料制成，所述空心钨极的底端面伸出所述护套，所述护套的底部设有环形弧槽。

当保护气体从保护气腔喷出，保护气体冲击工件形成反射后，部分反射的保护气体向上进入护套的环形弧槽，通过环形弧槽对保护气体的限制，缩小保护气体的反射角度，提高保护气体在护套与工件之间的停留时长。这意味着保护气体输出量的减小，有利于降低使用成本。

进一步地，在本发明实施例中，所述钨极孔的下端壁面安装有下绝缘筒，所述钨极孔的上端壁面安装有上绝缘筒，所述稳定器位于所述上绝缘筒与所述下绝缘筒之间。通过上绝缘筒与下绝缘筒可以避免焊丝与空心钨极接触带电，这在现有技术是常见方案，不做详细描述。

进一步地，在本发明实施例中，所述筒体的外壁上设有多个向下延伸的曲向沟槽。

当保护气体冲击稳定器的筒体外壁，即筒体的外壁时，筒体外壁设置的多个曲向沟槽会将保护气体进行分流，而后保护气体沿着曲向沟槽向下进行曲向流动，使保护气体均匀扩散到钨极孔中。

更进一步地，在本发明实施例中，所述筒体的下端连接有底盘，所述底盘直径大于所述筒体，所述底盘的边部设有向上凸起的凸环。

在保护气体流出曲向沟槽后，通过底盘阻挡，保护气体不会直接向下扩散到钨极孔中（不然较为容易出现涡流，当然，现有技术采用径向冲击方式也易造成涡流，参考专利CN108436237A），而后在凸环的阻挡下，部分保护气体在凸环形成的空间内沿底盘流动形成圈形，最后当保护气体溢出凸环形成的空间后，保护气体能够均匀扩散到钨极孔中一种焊接枪，所述焊接枪具有上述发明目的之一中所述的空心钨极同轴送丝氩弧焊装置。

本发明的有益效果是：

本发明在空心钨极的钨极孔中增加一稳定器，稳定器包括凸轮与筒体，通过凸轮与钨极孔的阶梯台进行搭接，通过筒体阻挡从进气口喷出的保护气体，阻止保护气体直接冲击焊丝，避免焊丝受保护气体的冲击影响，脱离原轨道，产生磁偏吹，影响焊接效果。

另外，保护气体借助筒体外壁设置的曲向沟槽进行分流与导向（沿曲向沟槽曲向流动），可使保护气体分布在筒体外壁的一圈周围，有利于保护气体均匀分布在钨极孔中，接着通过底盘与凸环阻挡，有利于保护气体在筒体外壁的一圈周围彻底成圈，这样保护气体沿钨极孔向下流动，能够均匀分布在焊丝周围，既能排空钨极孔的空气，保证焊接效果，还能降低焊丝发生偏移的可能性，从而导致磁偏吹，影响焊接效果。

为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种焊接枪，所述焊接枪具有上述发明目的之一中所述的空心钨极同轴送丝氩弧焊装置。

为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案：一种空心钨极同轴送丝氩弧焊方法，应用于上述发明目的之一中所述的空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，所述空心钨极同轴送丝氩弧焊方法包括以下步骤：

将焊丝送入空心钨极的钨极孔中，焊丝从稳定器的过线孔穿过，接着穿出钨极孔。

与此同时，向枪套的保护气腔通入保护气体，使得保护气体从保护气腔喷出，在工件的焊接缝处形成保护氛围。

其中，当保护气体进入保护气腔中时，保护气体从空心钨极外壁的进气孔进入到钨极孔中，冲击稳定器的筒体外壁，通过筒体外壁对保护气体的阻挡，使得保护气体不用直接冲击钨极孔中的焊丝，而持续进入到钨极孔中的保护气体则会排出钨极孔中的空气，使焊丝处于保护氛围中。

最后，向空心钨极通电，使空心钨极与工件的焊接缝间产生电弧，形成熔池，以进行焊接。

进一步地，在本发明实施例中，在上述步骤中，当保护气体从保护气腔喷出，保护气体冲击工件形成反射后，部分反射的保护气体向上进入护套的环形弧槽，通过环形弧槽对保护气体的限制，缩小保护气体的反射角度，提高保护气体在护套与工件之间的停留时长。

进一步地，在本发明实施例中，在上述步骤中，当保护气体冲击稳定器的筒体外壁，即筒体的外壁时，筒体外壁设置的多个曲向沟槽会将保护气体进行分流，而后保护气体沿着曲向沟槽向下进行曲向流动，使保护气体均匀扩散到钨极孔中。

更进一步地，在本发明实施例中，在上述步骤中，在保护气体流出曲向沟槽后，通过底盘阻挡，保护气体不会直接向下扩散到钨极孔中（不然较为容易出现涡流，当然，现有技术采用径向冲击方式也易造成涡流，参考专利CN108436237A），而后在凸环的阻挡下，部分保护气体在凸环形成的空间内沿底盘流动形成圈形，最后当保护气体溢出凸环形成的空间后，保护气体能够均匀扩散到钨极孔中。

附图说明

图1为现有技术中空心钨极同轴送丝氩弧焊装置的结构示意图。

图2为本发明实施例空心钨极同轴送丝氩弧焊装置。

图3为本发明实施例稳定器的立体结构示意图。

图4为本发明实施例稳定器的另一立体结构示意图。

附图

1、枪体，2、钨棒，3、钨棒内孔，4、通气孔，5、电弧，6、工件；

10、枪套，11、保护气腔；

20、空心钨极，21、第一圆柱段，22、锥形段，23、第二圆柱段，24、钨极孔，25、阶梯台，26、进气孔，27、下绝缘筒，28、上绝缘筒；

30、稳定器，31、凸轮，32、筒体，33、过线孔，34、曲向沟槽，35、底盘，36、凸环；

40、护套，41、环形弧槽；

100、焊丝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，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”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”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。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知空心钨极同轴送丝氩弧焊方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

实施例1

需先说明的是,说明书附图作为说明书的内容，说明书附图中能够毫无疑义得到的结构形状，连接关系，配合关系，位置关系都应作为说明书的内容进行理解。

一种空心钨极20同轴送丝氩弧焊装置，如图2所示，包含有枪套10与空心钨极20，空心钨极20设置于枪套10的保护气腔11中，空心钨极20沿轴线方向设有中空的钨极孔24，空心钨极20外壁设有进气孔26，钨极孔24通过进气孔26与保护气腔11连通，钨极孔24为阶梯孔结构，钨极孔24的阶梯台25与稳定器30的凸轮31底部进行搭接。

稳定器30包含有安装在凸轮31底部的筒体32，筒体32、凸轮31与空心钨极20同轴，筒体32与凸轮31沿轴线方向设有过线孔33，过线孔33连通钨极孔24。

进气孔26朝向于筒体32的外壁。

实施步骤：

将焊丝100送入空心钨极20的钨极孔24中，焊丝100从稳定器30的过线孔33穿过，接着穿出钨极孔24。

与此同时，向枪套10的保护气腔11通入保护气体，使得保护气体从保护气腔11喷出，在工件的焊接缝处形成保护氛围。

其中，当保护气体进入保护气腔11中时，保护气体从空心钨极20外壁的进气孔26进入到钨极孔24中，冲击稳定器30的筒体32外壁，通过筒体32外壁对保护气体的阻挡，使得保护气体不用直接冲击钨极孔24中的焊丝100，而持续进入到钨极孔24中的保护气体则会排出钨极孔24中的空气，使焊丝100处于保护氛围中。

最后，向空心钨极20通电，使空心钨极20与工件的焊接缝间产生电弧，形成熔池，以进行焊接。

本发明在空心钨极20的钨极孔24中增加一稳定器30，稳定器30包括凸轮31与筒体32，通过凸轮31与钨极孔24的阶梯台25进行搭接，通过筒体32阻挡从进气口喷出的保护气体，阻止保护气体直接冲击焊丝100，避免焊丝100受保护气体的冲击影响，脱离原轨道，产生磁偏吹，影响焊接效果。

如图2所示，空心钨极20从上往下由第一圆柱段21、锥形段22、第二圆柱段23构成。

枪套10下螺纹连接有护套40，护套40采用陶瓷材料制成，空心钨极20的底端面伸出护套40，护套40的底部设有环形弧槽41。

当保护气体从保护气腔11喷出，保护气体冲击工件形成反射后，部分反射的保护气体向上进入护套40的环形弧槽41，通过环形弧槽41对保护气体的限制，缩小保护气体的反射角度，提高保护气体在护套40与工件之间的停留时长。这意味着保护气体输出量的减小，有利于降低使用成本。

如图2所示，钨极孔24的下端壁面安装有下绝缘筒27，钨极孔24的上端壁面安装有上绝缘筒28，稳定器30位于上绝缘筒28与下绝缘筒27之间。通过上绝缘筒28与下绝缘筒27可以避免焊丝100与空心钨极20接触带电，这在现有技术是常见方案，不做详细描述。

如图3、4所示，筒体32的外壁上设有多个向下延伸的曲向沟槽34。筒体32的下端连接有底盘35，底盘35直径大于筒体32，底盘35的边部设有向上凸起的凸环36。

当保护气体冲击稳定器30的筒体32外壁，即筒体32的外壁时，筒体32外壁设置的多个曲向沟槽34会将保护气体进行分流，而后保护气体沿着曲向沟槽34向下进行曲向流动。

在保护气体流出曲向沟槽34后，通过底盘35阻挡，保护气体不会直接向下扩散到钨极孔24中（不然较为容易出现涡流，当然，现有技术采用径向冲击方式也易造成涡流，参考专利CN108436237A），而后在凸环36的阻挡下，部分保护气体在凸环36形成的空间内沿底盘35流动形成圈形，最后当保护气体溢出凸环36形成的空间后，保护气体能够均匀扩散到钨极孔24中。

保护气体借助筒体32外壁设置的曲向沟槽34进行分流与导向（沿曲向沟槽34曲向流动），可使保护气体分布在筒体32外壁的一圈周围，有利于保护气体均匀分布在钨极孔24中，接着通过底盘35与凸环36阻挡，有利于保护气体在筒体32外壁的一圈周围彻底成圈，这样保护气体沿钨极孔24向下流动，能够均匀分布在焊丝100周围，既能排空钨极孔24的空气，保证焊接效果，还能降低焊丝100发生偏移的可能性，从而导致磁偏吹，影响焊接效果。

实施例2

一种焊接枪，焊接枪具有上述实施例一中的空心钨极20同轴送丝氩弧焊装置。

实施例3

一种空心钨极20同轴送丝氩弧焊方法，应用于上述实施例一中的空心钨极20同轴送丝氩弧焊装置，空心钨极20同轴送丝氩弧焊方法包括以下步骤：

将焊丝100送入空心钨极20的钨极孔24中，焊丝100从稳定器30的过线孔33穿过，接着穿出钨极孔24。

与此同时，向枪套10的保护气腔11通入保护气体，使得保护气体从保护气腔11喷出，在工件的焊接缝处形成保护氛围。

其中，当保护气体进入保护气腔11中时，保护气体从空心钨极20外壁的进气孔26进入到钨极孔24中，冲击稳定器30的筒体32外壁，通过筒体32外壁对保护气体的阻挡，使得保护气体不用直接冲击钨极孔24中的焊丝100，而持续进入到钨极孔24中的保护气体则会排出钨极孔24中的空气，使焊丝100处于保护氛围中。

最后，向空心钨极20通电，使空心钨极20与工件的焊接缝间产生电弧，形成熔池，以进行焊接。

在上述步骤中，当保护气体从保护气腔11喷出，保护气体冲击工件形成反射后，部分反射的保护气体向上进入护套40的环形弧槽41，通过环形弧槽41对保护气体的限制，缩小保护气体的反射角度，提高保护气体在护套40与工件之间的停留时长。

在上述步骤中，当保护气体冲击稳定器30的筒体32外壁，即筒体32的外壁时，筒体32外壁设置的多个曲向沟槽34会将保护气体进行分流，而后保护气体沿着曲向沟槽34向下进行曲向流动。在保护气体流出曲向沟槽34后，通过底盘35阻挡，保护气体不会直接向下扩散到钨极孔24中（不然较为容易出现涡流，当然，现有技术采用径向冲击方式也易造成涡流，参考专利CN108436237A），而后在凸环36的阻挡下，部分保护气体在凸环36形成的空间内沿底盘35流动形成圈形，最后当保护气体溢出凸环36形成的空间后，保护气体能够均匀扩散到钨极孔24中。

本发明的效果通过试验得出：将20mm厚的碳钢板作为工件，工件上有3mm左右的焊缝；本发明采用1.6mm的碳钢焊丝100，空心钨极20外壁与护套40内壁之间的间隙为7.5mm，空心钨极20的钨极孔24直径为2.5mm，空心钨极20底端面与工件上端面的间距设定在8mm左右；焊接时，焊接用电流设定为300A，保护气体采用75%氩气与25%氦气，保护气体流量控制在10-13L/min，焊丝100送进速度为2m/min，最后通过用于观察电弧的设备观察电弧的偏向，如无明显偏向，则不是磁偏吹。

在多次试验中，无稳定器30的空心钨极20，在工作一段时间后，会产生磁偏吹，而本申请的空心钨极20安装稳定器30后，在相同时间，则完全没有磁偏吹现象产生。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，包含有枪套与空心钨极，所述空心钨极设置于所述枪套的保护气腔中，所述空心钨极沿轴线方向设有中空的钨极孔，所述空心钨极外壁设有进气孔，所述钨极孔通过所述进气孔与所述保护气腔连通，其特征在于，所述钨极孔为阶梯孔结构，所述钨极孔的阶梯台与稳定器的凸轮底部进行搭接；

所述稳定器包含有安装在所述凸轮底部的筒体，所述筒体、所述凸轮与所述空心钨极同轴，所述筒体与所述凸轮沿轴线方向设有过线孔，所述过线孔连通所述钨极孔；

所述进气孔朝向于所述筒体的外壁；

所述筒体的外壁上设有多个向下延伸的曲向沟槽。

2.根据权利要求1所述空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，其特征在于，所述枪套下螺纹连接有护套，所述护套采用陶瓷材料制成，所述空心钨极的底端面伸出所述护套，所述护套的底部设有环形弧槽。

3.根据权利要求1所述空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，其特征在于，所述钨极孔的下端壁面安装有下绝缘筒，所述钨极孔的上端壁面安装有上绝缘筒，所述稳定器位于所述上绝缘筒与所述下绝缘筒之间。

4.根据权利要求2所述空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，其特征在于，所述筒体的下端连接有底盘，所述底盘直径大于所述筒体，所述底盘的边部设有向上凸起的凸环。

5.一种焊接枪，其特征在于，所述焊接枪具有上述权利要求1-4中任一所述的空心钨极同轴送丝氩弧焊装置。

6.一种空心钨极同轴送丝氩弧焊方法，其特征在于，应用于上述权利要求4中所述的空心钨极同轴送丝氩弧焊装置，所述空心钨极同轴送丝氩弧焊方法包括以下步骤：

将焊丝送入空心钨极的钨极孔中，焊丝从稳定器的过线孔穿过，接着穿出钨极孔；

与此同时，向枪套的保护气腔通入保护气体，使得保护气体从保护气腔喷出，在工件的焊接缝处形成保护氛围；

其中，当保护气体进入保护气腔中时，保护气体从空心钨极外壁的进气孔进入到钨极孔中，冲击稳定器的筒体外壁，通过筒体外壁对保护气体的阻挡，使得保护气体不用直接冲击钨极孔中的焊丝，而持续进入到钨极孔中的保护气体则会排出钨极孔中的空气，使焊丝处于保护氛围中；

最后，向空心钨极通电，使空心钨极与工件的焊接缝间产生电弧，形成熔池，以进行焊接；

在上述步骤中，当保护气体冲击稳定器的筒体外壁，即筒体的外壁时，筒体外壁设置的多个曲向沟槽会将保护气体进行分流，而后保护气体沿着曲向沟槽向下进行曲向流动，使保护气体均匀扩散到钨极孔中。

7.根据权利要求6所述空心钨极同轴送丝氩弧焊方法，其特征在于，在上述步骤中，当保护气体从保护气腔喷出，保护气体冲击工件形成反射后，部分反射的保护气体向上进入护套的环形弧槽，通过环形弧槽对保护气体的限制，缩小保护气体的反射角度，提高保护气体在护套与工件之间的停留时长。

8.根据权利要求7所述空心钨极同轴送丝氩弧焊方法，其特征在于，在上述步骤中，在保护气体流出曲向沟槽后，通过底盘阻挡，保护气体不会直接向下扩散到钨极孔中，而后在凸环的阻挡下，部分保护气体在凸环形成的空间内沿底盘流动形成圈形，最后当保护气体溢出凸环形成的空间后，保护气体能够均匀扩散到钨极孔中。

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