CN117320832A - 用于液冷等离子割炬的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮削、在底部加压、形成平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增加冷却表面，以及通过接近传热壁瞬间提高传热速度 - Google Patents
用于液冷等离子割炬的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮削、在底部加压、形成平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增加冷却表面，以及通过接近传热壁瞬间提高传热速度 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是用于液冷等离子割炬的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、通过在底部加压、以及通过产生平行延伸和/或以相同角度延伸的压痕和突起来增加其冷却表面，并且随着传热壁的接近，传热速度瞬间加快。它带有冷却通道(7)，以压痕/突起的形式增加冷却通道(7)的表面，压痕/突起以相等的间隔和相同的角度延伸到携带发射割头的下游割头(2a)的内表面，即在内部单眼盲孔的圆柱形外表面(5a)上；在内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头(2b)的外表面上，即在内部单眼盲孔的上游圆柱形割头(5c)的外径表面上；以及在内部单眼盲孔的底面(5b)的底面上。在与冷却液流动方向平行的方向上，通过从上到下平行刮削，在侧表面上以相同的数量和相同的角度刮削形成压痕/突起，通过在底部以相同的间隔和相同的角度按压(挤压)整个表面形成压痕/突起，由此，形成具有等离子割炬中的液冷系统的电极的等离子电极，以切割金属片。由于表面增大的冷却通道，减少了由于发射割头(3)的高热而造成的蒸发损失以及发射割头(3)在相变过程中的质量损失，延长了其使用寿命，从而降低了加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及液冷等离子割炬，通过对等离子割炬的液冷系统电极进行创新，可增加电极内表面的表面积，从而延长使用寿命并提高效率。
背景技术
市场上已知的用于自动或手动液冷系统等离子割炬的电极都基于类似的结构，包括一个由铜或银和/或铜/银及铜/银合金制成的电极、一个安装在配备有此类电极的电弧等离子割炬内的发射插头、一个气体扩散器和一个主体，主体上固定有一个用于缩小等离子射流的喷嘴。
一般来说，这些等离子割炬中使用的电极由铜和/或银和/或铜/银和/或铜/银合金组成，在电极上固定有电子发射器割头或发射割头。割头是钨或铪或锆。这种插头(发射割头)通常呈圆柱形，通过冲压、压接等方式固定在电极体下游割头的盲孔等空腔(固定发射割头的空腔)中。
众所周知，在等离子切割过程中，发射插头(发射割头)暴露在特别高的温度下，电弧等离子射流或多或少会产生吸力，并开始在插头(发射割头)中扎根。由于形成插头(发射割头)的金属或金属合金大量蒸发，有一部分在相变过程中无法以足够的速度变成固体，因此被抛入等离子射流中，在插头(发射割头)内部形成一个凹坑是不可避免的。
在这种磨损下，等离子割炬电极割头或多或少都会迅速老化，这几乎是不可避免的，并给工业生产带来了真正的问题。由于需要频繁更换割炬电极，还会影响切割过程的效率，因此更换电极会导致系统停止运行，切割过程停止，并产生额外的成本。因此，当发射器插头出现故障时，不可能只更换插头，而必须更换整个电极。
本发明就是为了尽量减少上述缺点，并找到解决这一问题的办法。
发明内容
为此，在冷却液流动方向上，从位于单眼盲孔水平面的上游圆柱形割头上表面到圆柱形侧表面，通过从上到下等间距平行刮削的方式形成压痕/突起来形成冷却液通道，该通道一直延伸到内部单眼盲孔的底面水平面；通过在内部单眼盲孔的底面上以等间距和角度延伸的方式通过压(挤)形成的压痕/突起形成冷却液通道，使这些通道的压痕/突起相对应。通过等间距地从上到下刮擦位于内部单眼盲孔底面上的内部单眼盲孔的外表面，以压痕和突起的形式形成冷却液通道。由于在这三个表面上开设的通道增加了表面积，因此增强了对主体的最近接触面的冷却，在这些接触面上，暴露于高热并需要冷却的发射割头从切割过程开始的最极端点得到了保证；由于采用了传热壁方法，因此延长了液冷等离子割炬电极的使用寿命。
附图说明
图1为液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极的剖面透视图，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部加压、以及制造平行延伸和/或以相同角度延伸的压痕和突起来增加冷却表面。
图2a为带有用于等离子割炬的液体冷却通道的发射割头的下游割头电极的剖面图，其具有平坦的内部单眼盲孔底面。
图2b为带有用于等离子割炬的液体通道的发射割头的下游割头电极的剖面图，其具有倾斜的内部单眼盲孔底面。
图3为带有平坦通道发射割头的下游电极的剖面图。
图4为带有弹簧通道发射割头的下游电极的剖面图。
用于理解发明的参考标号
1.在等离子割炬中用来切割金属片的具有液体冷却系统的电极
2.构成等离子电极的主体
2a.携带发射割头的下游割头
2b.位于内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头
3.发射割头
4.固定发射割头的空腔
5.内部单眼盲孔
5a.内部单眼盲孔的圆柱形外表面
5b.内部单眼盲孔的底面
5c.位于内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头的外径表面
6.连接电极和等离子割炬的外螺纹和内螺纹通孔
7.冷却液通道
8.冷却液潜管
具体实施方式
本发明是用于液冷等离子割炬的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、通过在底部加压、以及通过产生平行延伸和/或以相同角度延伸的压痕和突起来增加其冷却表面，并且随着传热壁的接近，传热速度瞬间加快。它带有冷却通道(7)，以压痕/突起的形式增加冷却通道(7)的表面，压痕/突起以相等的间隔和相同的角度延伸到携带发射割头的下游割头(2a)的内表面，即在内部单眼盲孔的圆柱形外表面(5a)上；在内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头(2b)的外表面上，即在内部单眼盲孔的上游圆柱形割头(5c)的外径表面上；以及在内部单眼盲孔的底面(5b)的底面上。在与冷却液流动方向平行的方向上，通过从上到下平行刮削，在侧表面上以相同的数量和相同的角度刮削形成压痕/突起，通过在底部以相同的间隔和相同的角度按压(挤压)整个表面形成压痕/突起，由此，形成具有等离子割炬中的液冷系统的电极的等离子电极，以切割金属片(图1、图2a、图2b)。
冷却通道(7)的表面以压痕/突起的形式增加，压痕/突起以相等的间隔和相同的角度延伸到携带发射器刀尖的下游刀尖(2a)的内表面，即圆柱形外表面上。即在内部单眼盲孔的圆柱形外表面(5a)上；在内部单眼盲孔水平的上游圆柱形尖端(2b)外表面上，即、在内部单眼盲孔水平面的上游圆柱形顶端(5c)的外径表面上；以及在内部单眼盲孔底面(5b)的基面上，与冷却剂流动方向平行，通过从上到下平行刮削，在侧表面上以相同的数量和相同的角度刮削，并通过在底部以相同的间隔和相同的角度挤压(挤压)在整个表面上打开，在主体(2)上形成带有等离子割炬中液体冷却系统的电极的等离子电极，以切割金属片(图1、图2a、图2b)。
从图2a和2b中可以看出，冷却液通道(7)是通过在带液体冷却系统的电极(图1)的内部单眼盲孔的底面(5b)上按压(挤压)形成的与冷却液流动方向平行且彼此等间距和等角度相邻的压痕和突起而获得的。
从图2a和2b中可以看出，冷却液通道(7)是通过在内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头的外径表面(5c)上自上而下刮擦，形成与冷却液流动方向平行且彼此等间距和等角度的相邻的压痕和突起而获得的，并向下延伸至内部单眼盲孔的底面(5b)处(图1)。
从图2a和2b中可以看出，冷却液通道(7)是通过在内部单眼盲孔(图1)的圆柱形外表面上自上而下刮削形成的与冷却液流动方向平行且彼此等距和等角度的相邻的压痕和突起而获得的。
由于在这三个表面(5a、5b、5c)上开设的冷却液通道(7)增加了表面积，因此与空腔(4)接触最近的表面(5a、5b、5c)的冷却随着表面的增大而进一步增大，而空腔(4)中的发射割头(3)暴露在高热量下，需要用来自内部单眼盲孔(5)内的冷却液潜管(8)的冷却液进行冷却，从而延长了液冷等离子割炬电极的使用寿命，并确保了其更有效的使用(图1、图2a、图2b)。
如图2a和图2b所示，从形成等离子体电极的电极本体(2)内的内部单眼盲孔(5)中间向下延伸的冷却液潜管(8)中流出的冷却液在形成等离子体电极的电极本体(2)内的流动方向用箭头表示，它可以冷却暴露在由等离子体电极产生的吸力下的发射割头(钨、铪、锆等)。
通过在所述表面(5a、5b、5c)上等间距、平行或等角度刮削或挤压而形成的带有压痕和突起的冷却液通道(7)，可以由各种几何截面和各种几何延伸的压痕和突起构成，以确保最大的表面增大效果。在图3给出了设计为直通道的携带发射割头的下游电极部分发射割头(3)的截面。此外，以携带发射割头的下游电极(3)为例，其设计为弹簧通道，如图4所示。
对于图2a所示的等离子切割炬，带有发射割头的下游割头电极的内部单眼盲孔基面(5b)，可以是图2a所示的平面，也可以是图2b所示的斜面，还可以包含各种几何截面和形状，以获得最大的表面增量，其中，发射割头具有用于等离子割炬的液体冷却通道。
根据切割安培数计算出的发射割头(3)直径，单眼盲孔水处的上游圆柱形割头的直径可以根据要打开的通道深度按比例调整。
可以通过刮削和切割、清理和清除刮削和切割下来的锯屑、挤压成型、使用成型刀等工具清除切屑等方法，为孔内、孔底和外圆筒等表面增大作业准备适当质量的钢销。
上述刀具可通过数控、轴定位和重复精度高、可多工位操作的多轴加工工作台、可切割0.02-0.03线的线切割电火花工作台、数控沉降电火花、数控转塔车床、数控精密磨削品种来获得。通过表面抛光系统可以最大限度地降低刀具的表面粗糙度。上述刀具可进行数千次操作而不会变质，因为它们是由铜-银和/或铜-银和/或合金作为金属来进行操作的。
在25毫米厚、铝制软铁板切割中，使用由这些表面积增大的冷却液通道(7)可以形成260安培的电极，进行了2905次爆破。归功于在内部单眼盲孔水处的上游圆柱形割头(2b)外表面上开设的冷却表面增加的冷却液通道(7)，电极寿命延长了约60％。归功于在内部单眼盲孔底面(5b)上开设的冷却表面增大的冷却液通道(7)，电极寿命延长了约40％。在使用相同系统目录切割参数(相同安培数、厚度和形状)进行切割时，与未增加冷却表面的电极相比，切割效果提高了约2倍。试验中未包括在内部单眼盲孔的圆柱形外表面(5a)形成的具有适当的几何形状的压痕和突起，所述三个表面(5a、5b、5c)的表面积增加了约2倍。这样，一个电极就能完成两个或更多电极的工作。电极更换时切割系统的中断、电极生产成本、时间、能源损失、过多原材料消耗等不利因素，以及基于这些不利因素的许多负面影响都得以减少。
此外，如果需要，还可以在上游圆柱形割头(2b)上表面的内部单眼盲孔处形成压痕和突起，使表面增大两倍。
Claims (7)
1.一种在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有冷却通道(7)，通过压痕/突起的形式增加冷却通道的表面，压痕/突起以等间距和相同角度延伸开设在：携带发射割头的下游割头(2a)的内表面上，即在内部单眼盲孔的圆柱形外表面(5a)上；内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头(2b)外表面上，即在内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头(5c)的外径表面上；和内部单眼盲孔底面(5b)的底面上；在与冷却液流动方向平行的方向上，通过从上到下平行刮削，在侧表面上以相同的数量和相同的角度刮削形成压痕/突起，通过在底部以相同的间隔和相同的角度按压(挤压)整个表面形成压痕/突起，由此，形成具有等离子割炬中的液冷系统的电极的等离子电极，以切割金属片。
2.根据权利要求1所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有冷却液通道(7)，通过在内部单眼盲孔的圆柱形外表面上从上到下刮擦形成的并在与冷却液的流动方向平行的方向上彼此等间距等角度相邻的压痕和突起的形式来增加表面。
3.根据权利要求1所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有冷却液通道(7)，通过压(挤)带有液冷系统的电极中的内部单眼盲孔的基面(5b)，以在冷却液流动方向上以相等的间隔彼此相邻并以相同的角度延伸的压痕和突起的形式来其增加表面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有冷却液通道(7)，通过在内部单眼盲孔处的上游圆柱形割头的外径表面(5c)上从上到下刮擦，以在与冷却液流动方向平行的方向上以等间隔、等尺寸和等角度彼此相邻的的压痕和突起的形式来其增加表面。
5.根据如上权利要求中任一项所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，在与固定该发射割头的空腔(4)最近的接触面(5a、5b、5c)上以相等的间距开设带有压痕/突起的冷却液通道(7)，对暴露在高热下的发射割头(3)进行冷却，并使来自液下管道(8)的冷却液能从更多的表面(7)流出，从而使发射割头(3)得到更多冷却而延长了电极(1)的使用寿命。
6.根据如上权利要求中任一项所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有冷却液通道(7)，在使所述表面(5a、5b、5c)的表面增大幅度最大的各种几何截面和各种几何延伸上以相等间隔和相等角度形成的平行的压痕和突起来增大其表面。
7.根据如上权利要求中任一项所述的在液冷等离子割炬中使用的寿命可延长的电极，通过在被冷却液冲洗过的内表面上从上到下刮擦、在底部按压以及产生平行和/或同角度延伸的压痕和突起来增大其冷却面，其特征在于，具有底面(5b)，其中承载下游割头电极的内部单眼盲孔的底面(5b)，可以是平面、斜面或各种几何截面和形状，从而实现最大的表面增量，下游割头电极具有用于等离子割炬的冷却液系统。
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