CN1733410A - 气体保护焊焊枪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于熔化极气体保护焊的焊枪。焊枪的喷嘴1用陶瓷做绝缘，在高温下不易烧损；鹅颈座3整体电阻低，电流流过发热少，内置的高效热交换器302使保护气体的冷却作用充分发挥；导电嘴2前端的陶瓷盖202可防止导电嘴2受到电弧直接辐射，温度过高；送丝软管5前端较软，可防止焊丝过分弯折引起送丝不稳。这些改变使焊枪发热减少，冷却加强，高温下不易损坏。这种焊枪特别适合CO₂焊大电流或富氩焊条件下工作。

Description

气体保护焊焊枪

技术领域

本发明属于焊接设备，主要用于二氧化碳和氩气保护熔化极电弧焊。

技术背景

在气体保护焊中，焊丝由送丝机经过焊枪送入电弧。焊枪通过焊接电流，又暴露在电弧的作用下，很容易被加热而损坏或者难以操作。尤其是直接受到电弧加热的零件，如导电咀、喷嘴以及耐热程度较低的绝缘部分，如电缆外皮和气管，更易被损坏，成为影响焊枪寿命及焊接过程稳定性的关键因素。

过去曾有人提出过各种方案来解决上述问题。如中国专利01230178.7提出在焊枪的鹅颈内做成螺旋槽的形状，利用CO₂气体来冷却鹅颈，这样做可以在一定程度上降低焊枪的温度，但对防止电缆的损坏并不很有效。中国专利01263776.9提出以陶瓷作为金属喷嘴的绝缘内衬，代替目前一般常用的有机绝缘材料。这样做的确提高了喷嘴的耐热性，但绝缘内衬直接装在喷嘴座上，很难保证准确的定位，也容易被打碎。中国专利95240815.5提出在导电咀的顶部装一块陶瓷盖，这样可防止飞溅的粘结并提高导电咀工作的可靠性，延长其寿命。但如何保证这片陶瓷盖能牢固可靠地与导电咀结合在一起，却没有很好地解决。中国专利86100287提出把插入焊枪鹅颈处弯曲段软管“稀疏”软化，从而改进焊丝的送进性能。但实际上当软管其余部分都是“紧密”较硬，局部“稀疏”变软，反而可能使焊丝在局部弯折，引起送丝不稳。

由此可见，影响气保护焊枪的一些关键问题并没有得到很好的解决。

本发明内容

本发明的目的是通过改变焊枪中一些关键部件的设计以提高焊枪的工作性能及可靠性。

本发明内容之一是这样一种装在手把内的鹅颈座。其结构设计使其发热最小，同时又受到焊接保护气体的强烈冷却。这样手把和电缆接头的温度可大大降低，使手把即使在大电流焊接时也不太热，同时保证了电缆接头长期可靠地工作，不会烧坏。

为达到这个目的，采取了四个方面的措施：一是用紫铜作为鹅颈座的材料，使鹅颈座整体的电阻降至最低；二是在鹅颈座与鹅颈尾端的接口处只开纵缝，没有横缝，使电流的流通不会有因横向切缝而引起的截面减少使电阻增加的影响；三是把电缆线除了如通常加环压紧在芯柱上外，其端面还与鹅颈座钎焊在一起，从而使从电缆线过渡到鹅颈座之间的电阻降到最低；四是在鹅颈座内部塞入高效热交换器，当焊接保护气体流过此热交换器时，使与其相邻的鹅颈座及电缆接头充分冷却。

本发明内容之二是提供这样一种用陶瓷做绝缘的喷嘴，它用陶瓷作为金属壳的内衬，但又在里面又加了一层金属。最里层的金属可以进行最后的加工，做出螺纹或直筒形，这样可保证喷嘴成品精确的几何尺寸形状，与导电咀出口处的焊丝同心。与喷嘴座接触的是里层的金属壳，当喷嘴因去飞溅或其它原因受到打击时，也不象陶瓷那样容易损坏。

对一些尺寸较小的喷嘴，也可以仍保留以陶瓷作内衬，但在容易受到打击的地方，如顶部可添加一圈耐打击的塑料以防止损坏。也可以只把喷嘴受热最强的地方，朝向电弧的底部用陶瓷作内衬，而在受热较小的上部仍用塑料，以保证几何精度。

本发明的内容之三是提供这样一种导电咀，这种导电咀既可以是简单地在普通导电咀前端拧上一个陶瓷盖，防止导电咀直接受电弧幅射，温度过高；也可以是再在导电咀本体上又加上二层套管，使焊接保护气在套管间流动，产生强烈的冷却作用。从而进一步延长了导电咀的使用寿命及工作可靠性。

本发明内容之四是提供这样一种送丝软管，其前端插入焊枪的部分整体上都比其余部分软，而其余的部分，特别是靠近送丝机的后端，有足够的刚度，这样就避免了软管局部过软，产生焊丝弯折而引起送丝不稳。

附图说明

图1为本发明的焊枪总图

图2为鹅颈座3及其相邻有关部件图

图3为热交换器302的导通片302A图

图4为热交换器302的隔离片302B图

图5为导通片302A的又一种结构图

图6为热交换器302中叠片组合及气体流动情况图

图7为热交换器302上下二导通片302A叠合图

图8为又一种叠片组合及气体流动情况图

图9为热交换器302又一种结构图

图10为一般常用焊枪的鹅颈座3及其相邻有关部件图

图11为分离的鹅颈后座303图

图12为喷嘴1图

图13为绝缘子图

图14为包括绝缘子和喷嘴体二者的喷嘴1图

图15为绝缘子和喷嘴体合一的喷嘴1图

图16为图15的一种改进图

图17为又一种绝缘子图

图18为图17的A方向视图

图19为一种双层结构的绝缘子图

图20为另一种双层结构的绝缘子图

图21为又一种双层结构的喷嘴图

图22为导电咀2图

图23为导电咀2的又一种结构图

图24为图21中导电咀座401底部视图

图25为软管5图

图26为又一种软管5图

图27为图26的A处局部放大图

本发明的具体实施方案

结合附图，下面描述本发明的具体实施方案。

图1所示为本发明焊枪总图。焊枪手把8内装有鹅颈座3。鹅颈4插入鹅颈座3前端。卡环9把鹅颈4卡紧在鹅颈座3前端。鹅颈前端装有喷嘴1和导电咀2。电缆线7接在鹅颈座3后端，焊丝6通过软管5穿过鹅颈座3、鹅颈4等一直到导电咀2送出。保护气体由气管10沿软管5一直送到前面喷嘴1处。

图2所示为鹅颈座及其相邻有关部件图。鹅颈座3由其外壳301、内装的高效热交换器302及后座303等三部分组成。全部用紫铜作材料。气管10插在与后座303连接在一起的气管座13上。外铜套12后部把电缆的外皮11、电缆线7及气管10固定。其前端把电缆线7压紧在鹅颈座后座303上。而外铜套12、电缆线7的端头又通过钎焊缝14联结在鹅颈座外壳301及后座303上。鹅颈座3前端A接鹅颈4处开纵向槽，由卡环9锁紧(图上未表示，见图1)。保护气体由气管10内部穿过热交换器302进入前面的鹅颈4。

图3及图4表示组成热交换器302的二种叠片。叠片本身为薄铜片，厚约0.3毫米。叠片的一种称为导通片302A，如图3所示，中间有一大孔，可让软管穿过，周围除X处外均匀地分布着一些小孔。叠片的另一种称为隔离片302B，如图4所示，周围只有一个小孔。图5表示导通片的又一种形状，与图3不同的是其周围是一些开口的半孔，实际上导通片上的孔可以做成任何形状，如矩形或三角形等。叠片也可以以各种不同的方式排列组合，形成气流通道。图6为一种叠片组合沿圆周方向展开图及其中气流运动的情况。若干导通片302A环绕未开孔的X处来回交错半个孔而叠合。图7表示相邻二个导通片302A小孔交错的情况。若干片302A成为一个组，然后加上一片302B，再如此重复成为一个热交换器整体。每一组中导通片的数目可改变，从而改变气流的通道大小、阻力和流量以适应各种不同的冷却要求。由图可见焊接保护气在叠片组中要走过很长的途径，再加上叠片组迷宫式的不断转弯和拐向，使保护气能与叠片组发生充分的热交换，把叠片冷却，从而把整个鹅颈座及其相邻有关部件的热量带走，使温度降低。

图8是又一种叠片组合及其气流运动的情况。不用隔离片，全部由导通片302A组成。导通片间仍相互交错半个孔。但未开孔X处相互搭接，向着同一个方向不断前伸，形成一个连续封闭的螺旋槽。气流在螺旋槽中导通片小孔间曲折前进。

图9是热交换器的又一种结构，是一个金属圆柱，中间的大孔让软管通过，气体从周围的螺旋槽中流过，由于延长了气体的流动途径，所以比起直线穿过，能带走较多的热，但比起上述叠片结构，效率当然要低得多。

为了说明本发明鹅颈座的优点，可用与图10所示的一般常用焊枪，如松下型的鹅颈座相比。图中鹅颈座3是一个整体，全部由黄铜块加工而成。其前端呈空心环状，在B处开纵向槽，A处开横向槽。这样便形成一个有一定弹性的半环卡紧塞入的鹅颈4。电缆线7由外铜套12压紧在鹅颈座后端。在图上可以看到因有横向槽的存在，电流I被迫集中从未开槽一侧通过，截面减少、电阻增加的现象。

比较图2和图10可以看到本发明的鹅颈座有四个方面的不同，也表示其四个优点：1.高效热交换器302使保护气体的冷却作用得到了充分的发挥；2.电缆线7端部的钎焊使接头电阻降低，发热减少；3.消除了前端因横向开槽而引起的导电截面减少、电阻增大的现象；4.用紫铜代替黄铜使整体电阻降低。

发热减少，冷却加强使本发明的焊枪在鹅颈座附近，如手把和电缆接头处，温度显著降低，从而使焊工操作更加舒适，电缆接头寿命延长。

有的时候，希望电缆可以从枪上卸下来。则可以如图11所表示的那样把鹅颈后座303从鹅颈座3上分离出来，做成图示带法兰边的形式。电缆线7仍用外铜套12压紧在后座上，然后由钎焊缝14使其端部钎接在法兰边上。

图12表示本发明的喷嘴。喷嘴金属外套101内衬一层陶瓷绝缘102，而在陶瓷绝缘102的内部靠近喷嘴的上部又加上一层金属内套103，各层之间为了加强结合用胶或钎焊联结在一起。内套103可以在最后再加工修正一下，以保证喷嘴套到焊枪上去的同心度。

目前国内用得较广的松下型焊枪的喷嘴是由二件组成的，下部是一个金属筒，称为喷嘴体。上部起绝缘作用的称为绝缘子，一般都是用塑料作绝缘。图13表示一个本发明以陶瓷作绝缘的绝缘子。外套101是台阶形的，较小的一端制成螺纹，以便拧上喷嘴体，陶瓷绝缘102的内部镶有一块带内螺纹的金属内套103，可以拧到鹅颈上去。

图14表示用陶瓷绝缘的包括绝缘子和喷嘴体二者的喷嘴。喷嘴体由金属外壳104和陶瓷内衬105组成，金属外壳104上部带内螺纹可以拧到绝缘子的外套101上去，陶瓷内衬105上端内孔直径与绝缘子陶瓷绝缘102下端内孔直径接近，这样可以防止绝缘子金属外套101底面外露，粘上飞溅，与鹅颈短路而使外套101带电烧坏。这样做实际上相当于把目前生产中必须在喷嘴体内部安放的陶瓷分流器固定在喷嘴体里面。单独的陶瓷分流器在使用中很容易被打碎，不知不觉就使喷嘴因飞溅积累过多而带了电。

图15表示一个把上述二件的喷嘴合成在一起的结构。仍由外套101，陶瓷绝缘102及内套103组成。但合在一起使结构大大简化了。

图16是图15简化结构的改进。在喷嘴下部靠近电弧易被烧损的地方接一段整体的金属接嘴106，由于喷嘴最容易在其下部被电弧烧坏，这样只要更换这一段接嘴就可以继续使用。

图17表示又一种绝缘子的结构。图18为其A方向的视图。其内衬的陶瓷绝缘分成上下二段102A和102B。对着电弧的一端102A底面呈扩张锥形，这样可防止金属外套101的边缘被飞溅粘上过多而烧坏。为了使外套101及内套103和陶瓷绝缘结合得更牢，陶瓷绝缘102B二端做成缺口，而外套101及内套103可在缺口处翻边嵌入，形成锁口。

图19是一种双层结构的绝缘子。与图17不同的是其中间不用金属内套103。

图20是一种双层结构的绝缘子。其下端用陶瓷绝缘作内衬，而上端因为不直接面向电弧，受热较小，仍用塑料块107作绝缘，这样做容易保证螺纹的同心度。

图21是又一种双层结构的喷嘴。金属外套101里面衬着陶瓷绝缘102。但在其上部靠鹅颈处塞入一小段塑料107。这样陶瓷绝缘102就不易因与鹅颈金属直接接触而打碎，而此处远离电弧，温度较低，塑料也不会被烧坏。

图22为本发明的导电咀。导电咀由二部分组成：导电咀本体201及导电咀罩帽。导电咀本体201主要起向焊丝传送焊接电流的作用，用紫铜制作，与一般导电咀相似。导电咀罩帽由陶瓷盖202及联结套203组成。联结套203最好用耐热金属，如镍铬钢制作。一端咬合在陶瓷盖202上，固定相联，一端带螺纹，拧在导电咀本体201的底部。联结套203拧上后，陶瓷盖202与导电咀本体201之间保留一个小间隙，约一毫米左右，这样受电弧辐射达到高温的陶瓷盖202不容易把热传到导电咀本体201上去。导电咀温度可以较普通直接暴露于电弧辐射下的情况低得多，使导电咀的使用寿命延长。

图23为本发明的导电咀的又一种形式。导电咀本体201及陶瓷盖202与图22相似，但联结套203除了一端仍咬合在陶瓷盖202上外，另一端大大延长了，几乎罩住整个导电咀本体201。在导电咀本体201与联结套203之间紧紧地塞入一层表面具有高低起伏的中间套管204。整个导电咀用螺纹拧入鹅颈前部的导电咀座401上。图24为导电咀座401的底面视图。导电咀座401的底面与导电咀接触处开有三个导气孔402。导气孔402的形状和位置如图23所示正好使气流只能从导电咀本体201及中间套管204之间向下流通，一直流到陶瓷盖202处。然后从联结套203及中间套管204间向上返回。联结套203上部比中间套管204短，不碰到导电咀座401，所以气体从其顶部逸出，然后从喷嘴104，105内部向下流出。

由于这种导电咀较一般简单结构的直径大，当喷嘴尺寸基本保持不变时，导电咀与喷嘴之间的间隙较小，容易被飞溅堆积，造成短路，所以喷嘴的内壁应有陶瓷绝缘内衬105，如图23所示。

图23所示的导电咀与图22相比除了防止电弧直接辐射加热导电咀本体201外，还使气体能更充分地冷却导电咀各个部分，使导电咀温度进一步降低。在导电咀温度特别高的情况下，如CO₂焊大电流或富氩焊中能更好地保护导电咀。

图25所示为本发明的软管。软管前端插入焊枪的部分，长约150至200毫米，绕制较松或绕后进行处理使其变软。这样当软管的前端被水平地夹持固定时，软管将弯曲成为图中所示的形状。一根普通的刚度各处一致的软管被夹持时，应具有标准的如图上虚线所示的形状，即所谓悬索曲线。本发明软管在A点以远开始变软，脱离标准曲线。因为变软了的软管难以支撑其未变的重量，所以下垂的多一些。这种刚度变化的软管使软管在整体上比较硬，保证良好送丝的同时，插入焊枪前端的部分相对较软，不容易形成局部的弯折，引起焊丝变形过度而使送丝不稳。

图26所示为本发明的又一种软管。与图25的不同是除前端软化外，靠近送丝机的后端A处进行了加强。图26是图25中A处的局部放大。从图上可看到软管除前端外，都套上一层热缩管或绝缘套管501。而在后端在软管的外面，热缩管或绝缘套管501的底下还螺旋状地缠绕着一层细钢丝卷502。也可以用细钢带来代替细钢丝，其作用是相同的。热缩管或绝缘套管501把细钢丝或钢带卷紧紧地压紧在软管外表面，在外力作用下，将与软管一起变形，这样大大地增加了软管的刚性，使其不易发生过分弯折，引起送丝不稳。

Claims (10)

1.一种气体保护焊焊枪，焊丝6由焊枪尾部软管5中进入，通过鹅颈4到达导电咀2；保护气体从气管10内沿软管5经鹅颈4进入喷嘴1；焊接电流由电缆线7经鹅颈4到导电咀2；其特征是：整体由紫铜制作的、前端开纵向槽的鹅颈座3内靠近电缆线7端头处装有高效热交换器302；高效热交换器302由导通片302A或导通片302A加隔离片302B交错排列，多层叠合而成；电缆线7由钎焊缝14联结在鹅颈座外壳301及后座303上；喷嘴1由金属外套101、陶瓷绝缘102及内套103所组成，外套101及内套103在陶瓷绝缘缺口处翻边嵌入，形成锁口，各层间用胶或钎焊联结在一起；导电咀2前端带陶瓷盖202；软管5前端较其整体软。

2.根据权利要求2所说的焊枪，其特征是：高效热交换器302是一个周围带螺旋槽的金属圆柱。

3.根据权利要求2所说的焊枪，其特征是：电缆线7钎焊在独立的鹅颈后座303的法兰边上。

4.根据权利要求1所说的焊枪，其特征是：喷嘴体由金属外壳104及陶瓷内衬105组成；外壳104上的内螺纹拧在绝缘子外套101上。

5.根据权利要求4所说的焊枪，其特征是：喷嘴体和绝缘子合为一体，由外套101、陶瓷绝缘102及内套103组成；喷嘴体下部靠近电弧处接一段整体的金属接嘴106。

6.根据权利要求4所说的焊枪，其特征是：绝缘子的陶瓷绝缘分成上下两段102A和102B，对着电弧的一端102A底面呈扩张锥形。

7.根据权利要求4所说的焊枪，其特征是：绝缘子或喷嘴上端用塑料材料制作。

8.根据权利要求1所说的焊枪，其特征是：导电咀2由其本体201、陶瓷盖202及联结套203组成；陶瓷盖202与导电咀本体201间有一小间隙。

9.根据权利要求1所说的焊枪，其特征是：导电咀本体201与联结套203间塞入一表面高低起伏的中间套管204；导电咀座401底部有导气孔402，使气流正好只能从本体201及中间套管204间通过；联结套203上部比中间套管204低一些。

10.根据权利要求9所说的焊枪，其特征是：软管5靠近送丝机的后端外部螺旋状地缠绕着一层细钢丝或钢带卷502，外面包上热缩管或绝缘套管501。

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