CN203649633U - 一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及贵重金属焊接技术领域，提供一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，所述装置由绝缘套、导电导气套、导电夹紧套、绝缘聚弧套、钨极以及直流电源电路和高频电源电路组成，其中，在导电夹紧套上设有导气孔，在绝缘聚弧套上的焊嘴处设有椭圆状的增压室，整个装置通过高频电源电路和直流电源电路提供电流电压，该装置形成恒温稳定的圆柱形的等离子弧，而且该等离子弧直接将焊接工件的对接部位熔化焊接在一起，不需要其他任何焊料，焊接的对接部位不会出现掉色、焊点脱落的问题，而且保证了黄金白银等贵金属的纯度。

Description

一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置

技术领域

本实用新型属于贵重金属焊接技术领域，尤其涉及一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置。

背景技术

钨极等离子焊枪是常用的焊接设备，其是利用高频振荡电路在枪头和焊嘴之间产生电弧，在电弧的高温下，流经焊嘴内表面和钨极之间的氩气被电离而导通，然后在直流电源的作用下，电弧被引入到焊接件表面，电弧被压缩，电弧中的电流密度、亮度加大以及能量集中，由此而形成挺直性较好的离子弧，将两个待焊接的材料焊接成一体。

在黄金和白银饰品的生产中，包括某些款式较为复杂或者有特殊工艺要求在内的饰品，在加工过程中也需要大量的使用焊接工艺，目前，黄金、白银等贵重金属的焊接一般使用辅助性的焊料（包括填料和焊药）进行辅助焊接，以保证两个焊接件的牢固，但是采用这种焊接方式却存在如下缺陷：

（1）、在焊接过程中，杂质不可避免的融入黄金或白银等贵重金属中，导致黄金和白银等贵重金属的纯度降低，达不到相应的标准要求；

（2）、采用焊药工艺焊接的黄金或白银等贵重金属的饰品在长期的佩戴过程中，焊接点处出现变色，脱落、成色不足和导致佩带着过敏等问题；

（3）、传统的焊接一般采用较大电流的电源，不适宜焊接工件类型微小的黄金或白银饰品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，旨在解决现有技术中的使用辅助性的焊料对黄金白银等贵重金属饰品进行辅助焊接时，所存在例如纯度降低、焊接点容易变色脱落等问题。

本实用新型是这样实现的，一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，所述装置包括：

设置在焊接固定架上，与所述固定架绝缘设置的绝缘套，所述绝缘套设有上下连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的孔径大于所述第二空腔的孔径；

设置在所述绝缘套的第一空腔内的筒状导电导气套，所述筒状导电导气套上端设有用于向所述第一空腔和第二空腔导入惰性气体的导气孔；

设置在所述绝缘套下部与所述绝缘套固定连接的绝缘聚弧套，所述绝缘聚弧套内部设有与所述第二空腔相适应的第三空腔，所述第三空腔的下端靠近焊嘴的位置设有椭圆状的增压室，所述增压室用于压缩等离子弧形成圆柱形弧；

所述筒状导电导气套内设有针棒状的钨极，所述钨极从所述筒状导电导气套内沿着第二空腔，延伸至所述第三空腔的增压室下部，所述钨极与所述焊嘴设有一定的距离；

所述钨极通过导电夹紧套固定夹紧，所述导电夹紧套的截面为T型，所述导电夹紧套与所述圆筒状导电导气套的内侧面形成空腔用于从所述导气孔进入惰性气体流通；

所述钨极一端通过导线分别与直流电源电路和高频电源电路连接，所述直流电源电路和高频电源电路并联后与被焊接件连接；

其中，所述导电夹紧套与所述圆筒状导电导气套的内侧面形成的空腔、第二空腔以及第三空腔直至焊嘴一并连通形成惰性气体通道。

作为一种改进的方案，所述直流电源电路提供弱电流，电流数值范围为0.1A-10A。

作为一种改进的方案，所述高频电源电路提供250kHz/25000V的电压。

作为一种改进的方案，所述焊嘴的孔径为0.5mm-1.0mm。

作为一种改进的方案，所述焊嘴到被焊接件所在平面的距离为3mm-4mm。

作为一种改进的方案，所述导电夹紧套和所述筒状导电导气套由导电率高的铜材料制成。

作为一种改进的方案，所述绝缘套由耐高温陶瓷材料制成。

作为一种改进的方案，所述绝缘聚弧套由耐高温绝缘非金属材料制成。

由于微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置由绝缘套、导电导气套、导电夹紧套、绝缘聚弧套以及钨极组成，其中，在导电夹紧套上设有导气孔，在绝缘聚弧套上的焊嘴处设有椭圆状的增压室，整个装置通过高频电源电路和直流电源电路提供电流电压，该装置形成恒温稳定的圆柱形的等离子弧，而且该等离子弧直接将焊接工件的对接部位熔化焊接在一起，不需要其他任何焊料，焊接的对接部位不会出现掉色、焊点脱落的问题，而且保证了黄金白银等贵金属的高纯度。

由于直流电源电路提供0.1A-10A弱电流，既能保证电弧在该电流的作用下稳定燃烧，同时能耗较小，节能能源。

由于高频电源电路提供250kHz/25000V的电压，电离空气，快速稳定引弧，效果较佳。

由于焊嘴的孔径设置为0.5mm-1.0mm，保证从增压室出来的等离子弧的温度、强度、弧长、和刚直性等性能较好，以便提高焊接速度和焊接质量。

由于焊嘴到被焊接件所在平面的距离为3mm-4mm，此距离下，等离子弧对焊接工件的对接部位的预热效果较好，焊接速度较快，焊接质量较高。

在本实用新型中，采用上述微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的焊接装置对第一焊接工件和第二焊接工件进行焊接时，在第一焊接工件或第二焊接工件上设置本体填料，通过增压室形成的恒温稳定的等离子弧对两工件的对接部位和本体填料进行预热，然后熔化掉所述本体调料将其填充在对接部位，将第一焊接工件和第二焊接工件焊接在一起，其通过小电流、增压室以及中冷作用形成的等离子弧所焊接的质量较高，不会出现掉色、焊点脱落的问题，同时，焊接速度较快，适合黄金白银等贵重金属的焊接。

附图说明

图1是本实用新型提供的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接方法的实现流程图；

图3是本实用新型提供的基于微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的焊接示意图；

其中，1-绝缘套，11-第一空腔，12-第二空腔，2-筒状导电导气套，21-导气孔，3-绝缘聚弧套，31-第三空腔，32-焊嘴，33-增压室，4-钨极，5-导电夹紧套，6-直流电源电路，7-高频电源电路，8-被焊接件，9-本体填料。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型提供的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本实用新型相关的部分。

本实用新型提供的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置是基于对黄金白银等高纯度的贵重金属的焊接要求而设计，所述装置主要由绝缘套1、筒状导电导气套2、绝缘聚弧套3、钨极4、导电夹紧套5以及直流电源电路6和高频电源电路7组成，其相互配合形成恒温稳定的等离子弧，用于对微小黄金白银等高纯度贵重金属的焊接，其具体结构如下所述：

设置在焊接固定架（图中为给出）上，与所述固定架绝缘设置的绝缘套1，所述绝缘套1设有上下连通的第一空腔11和第二空腔12，所述第一空腔11的孔径大于所述第二空腔12的孔径；

设置在所述绝缘套1的第一空腔11内的筒状导电导气套2，所述筒状导电导气套2上端设有用于向所述第一空腔11和第二空腔12导入惰性气体的导气孔21；

设置在所述绝缘套1下部与所述绝缘套1固定连接的绝缘聚弧套3，所述绝缘聚弧套3内部设有与所述第二空腔12相适应的第三空腔31，所述第三空腔31的下端靠近焊嘴32的位置设有椭圆状的增压室33，所述增压室33用于压缩等离子弧形成圆柱形弧；

所述筒状导电导气套2内设有针棒状的钨极4，所述钨极4从所述筒状导电导气套2内沿着第二空腔12，延伸至所述第三空腔31的增压室33下部，所述钨极4与所述焊嘴32设有一定的距离；

所述钨极4通过导电夹紧套5固定夹紧，所述导电夹紧套5的截面为T型，所述导电夹紧套5与所述圆筒状导电导气套2的内侧面形成空腔用于从所述导气孔21进入惰性气体流通；

所述钨极4一端通过导线分别与直流电源电路6和高频电源电路7连接，所述直流电源电路6和高频电源电路7并联后与被焊接件8连接；

其中，导电夹紧套5与所述圆筒状导电导气套2的内侧面形成的空腔、第二空腔12以及第三空腔31直至焊嘴32一并连通形成惰性气体通道。

其中，由图中可以看出，导气孔21从外接气管进入第一空腔11后，其连通的位置具体如图中，即从导电夹紧套5与所述圆筒状导电导气套2的内侧面形成空腔延伸往下，其中，该导电夹紧套5与所述圆筒状导电导气套2的内侧面形成空腔为上端封闭的圆筒型，其该圆筒型空腔即为第一空腔11的一部分，然后从导气孔21进入的惰性气体沿着该圆筒型空腔进入第二空腔12，然后继续下行至第三空腔31，然后进入增压室33，通过钨极4的末端形成电弧最终形成等离子弧，其中等离子弧长度等从钨极4末端开始，一直延伸经过焊嘴32，然后延伸直至焊嘴32外部一定距离。

图中，绝缘套1与导电夹紧套2、绝缘套1与绝缘聚弧套3固定连接，其连接组件之间采用密封材料，使内部形成的腔体密封性较好。

在本实用新型中，整个装置通过高频电源电路和直流电源电路提供电流电压，该装置形成恒温稳定的圆柱形的等离子弧，而且该等离子弧直接将焊接工件的对接部位熔化焊接在一起，不需要其他任何焊料，焊接的对接部位不会出现掉色、焊点脱落的问题，而且保证了黄金白银等贵金属的纯度。

在本实用新型中，直流电源电路6提供弱电流（相对的），电流数值范围为0.1A-10A，其弱小的电流所形成的等离子弧同样稳定恒温，其温度、密度以及挺直性同样符合焊接黄金白银等高纯度贵重金属的要求。

在本实用新型中，高频电源电路7提供250kHz/25000V的电压，该高频电压用于该焊接装置工作时，在钨极4末端产生引弧，即高频电源电路7提供该高电压耦合到钨极4上，电离空气，从而形成等离子弧。

其中，上述直流电源电路6和高频电源电路7内部还包含其他电路元件，例如整流、滤波、保护等回路，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。

在本实用新型中，为了进一步地的提高对黄金白金等高纯度贵重金属的焊接质量，可以对焊嘴的相关尺寸进行如下的具体设定：

（1）焊嘴32的孔径可以设定为0.5mm-1.0mm；

（2）焊嘴32到被焊接件8所在平面的距离为3mm-4mm；

（3）钨极4末端距离焊嘴32的距离一定，即设定一定的距离，例如4mm。

当然，也可以采用其他合理的尺寸设计，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。

在本实用新型中，上述微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的各个组成部分可以有如下的具体设定：

（1）钨极4可以采用常规的材料，即在纯钨极配料中加入质量分数为1.8％-2.2％的氧化铈及杂质≤0.1％的电极，当然也可以采用其他配方比，在此仅用以解释本实用新型；

其中，钨极4在增压室33内的末端可以采用倒锥形，这样容易引弧。

（2）筒状导电导气套2由导电率高的铜材料制成，其主要用于导电和将外界压缩惰性气体通过导气孔21导入惰性气体通道，从而形成熔化池，执行焊接操作；

（3）绝缘套1由耐高温陶瓷材料制成，其起到夹持固定焊接装置核心部件，并与固定架绝缘，耐高温；

（4）绝缘聚弧套3由耐高温绝缘非金属材料制成，其主要用于对等离子弧进行汇聚，并产生空冷作用，形成圆柱形的弧表面稳定的等离子弧，用于对焊接工件和本体填料9进行焊接融合；

（5）导电夹紧套2起到夹紧钨极4，并接通直流电源6和高频电源电路7，其由导电率较高的铜材料制成。

在该实施例中，上述各部分的材料也可以采用具备有同等作用和效果的其他材料类型，在此不再赘述，但不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，上述微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置还设有其他部分，例如控制部分，其控制部分主要是协调电流控制、导气控制以及其他控制，例如何时通电、何时输气等，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。

在本实用新型中，上述所提及的惰性气体包括氩气，也就是通常意义上说的氩弧焊，在此不用以限制本实用新型。

在本实用新型中，由于等离子电弧具有较高的能量密度，温度及刚直性（能量密度可达10000到100000w/平方厘米，圆柱形等离子弧的中心温度可达18000—24000K以上，焰流速度可达300m/s以上），因此，与一般电弧焊相比，本实用新型提供的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置所形成的等离子电弧具有下列优点：

（1）能量密度大，电弧方向性强，融透能力强，等离子焊接速度要快得多；

（2）焊缝质量对弧长的变化不敏感，采用专用焊接电极，使等离子弧的形态接近圆柱形，发散角很小（约5度），且挺直性好，弧长变化对加热斑点的面积影响很小，因此容易获得均匀的焊缝形状，对保证焊缝成形和焊缝均匀性都十分有益；

（3）钨极缩在4绝缘聚弧套，不可能与工件接触，因此，可有效避免焊缝金属产生夹钨现象，另外，电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池内气体的释放；

（4）等离子电弧由于压缩效应及热电离度较高，电流较小时仍很稳定，配用新型的电子电源，焊接电流可以小到0.1A，这样小的电流也能达到电弧稳定燃烧，因此特别适合焊接微小的黄金白银等高纯度贵重金属饰品；

（5）焊接成本低，与水焊工艺相比，可省电1/3-1/2,省气1/2-2/3，且在焊接厚度较小的情况下，无需填丝。

图2示出了本实用新型提供的基于上述图1所示的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置的焊接方法，其具体的步骤如下所述：

在步骤S101中，将第一焊接工件和第二焊接工件需要焊接的部位对接，其中，所述第一焊接工件或第二焊接工件上设有本体填料。

在步骤S102中，打开惰性气体阀门使惰性气体通过导气孔进入，沿着惰性气体通道流通，同时依次接通高频电源电路和直流电源电路，使钨极在增压室内形成电弧，所述等离子弧经过绝缘聚弧套和焊嘴口部的空冷作用形成圆柱形恒温稳定的等离子弧。

在步骤S103中，所述等离子弧对所述第一焊接工件、第二焊接工件的对接部位以及所述本体填料进行预热，然后按照工艺要求，将所述熔化后的本体填料填补在所述第一焊接工件和所述第二焊接工件的相应对接部位。

在步骤S104中，对所述第一焊接工件和所述第二焊接工件的相应对接部位以及所述本体填料的相应位置进行后续的抛光和清洗工序。

同时结合图3所示，对本装置的焊接方法进行理解，其中，在本实施例中，对于焊接过程中，所涉及的有关预热时间、焊接时间、焊接时所达到的温度以及焊接的均匀度等，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。

在本实用新型中，所述第一焊接工件、第二焊接工件的对接部位与所述焊嘴的距离为3mm-4mm。

在本实用新型中，上述本体填料为利用工件自身结构部分形成的焊接填料，其熔化后填充在工件之间的对接部位，即焊缝中。

其中，焊接完成之后，后续的抛光和清洗的操作，与现有技术的操作基本雷同，在此不再赘述。

在本实用新型中，等离子高频焊接方式应用于黄金白银等高纯度贵重金属的焊接，其有别于普通的等离子焊接技术，本焊接装置和焊接方式提供的焊接，在保证焊接件连接强度和质量的同时，保证了贵重金属的纯度，而且还降低了损耗，节省了材料。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述装置包括：

设置在焊接固定架上，与所述固定架绝缘设置的绝缘套，所述绝缘套设有上下连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的孔径大于所述第二空腔的孔径；

设置在所述绝缘套的第一空腔内的筒状导电导气套，所述筒状导电导气套上端设有用于向所述第一空腔和第二空腔导入惰性气体的导气孔；

设置在所述绝缘套下部与所述绝缘套固定连接的绝缘聚弧套，所述绝缘聚弧套内部设有与所述第二空腔相适应的第三空腔，所述第三空腔的下端靠近焊嘴的位置设有椭圆状的增压室，所述增压室用于压缩等离子弧形成圆柱形弧；

所述筒状导电导气套内设有钨极，所述钨极从所述筒状导电导气套内沿着第二空腔，延伸至所述第三空腔的增压室下部，所述钨极与所述焊嘴设有一定的距离；

所述钨极通过导电夹紧套固定夹紧，所述导电夹紧套的截面为T型，所述导电夹紧套与所述圆筒状导电导气套的内侧面形成空腔用于从所述导气孔进入惰性气体流通；

所述钨极一端通过导线分别与直流电源电路和高频电源电路连接，所述直流电源电路和高频电源电路并联后与被焊接件连接；

其中，所述导电夹紧套与所述圆筒状导电导气套的内侧面形成的空腔、第二空腔以及第三空腔直至焊嘴一并连通形成惰性气体通道。

2.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述直流电源电路提供弱电流，电流数值范围为0.1A-10A。

3.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述高频电源电路提供250kHz/25000V的电压。

4.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述焊嘴的孔径为0.5mm-1.0mm。

5.根据权利要求1或4所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述焊嘴到被焊接件所在平面的距离为3mm-4mm。

6.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述导电夹紧套和所述筒状导电导气套由导电率高的铜材料制成。

7.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述绝缘套由耐高温陶瓷材料制成。

8.根据权利要求1所述的微束等离子高频无焊料高纯度金银焊接装置，其特征在于，所述绝缘聚弧套由耐高温绝缘非金属材料制成。

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