CN204075474U - 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 - Google Patents
一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204075474U CN204075474U CN201420244331.5U CN201420244331U CN204075474U CN 204075474 U CN204075474 U CN 204075474U CN 201420244331 U CN201420244331 U CN 201420244331U CN 204075474 U CN204075474 U CN 204075474U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tungsten electrode
- welding gun
- water
- tungsten
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 72
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007903 penetration ability Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，包括外绝缘管、与外绝缘管一端螺纹连接的钨极座及与钨极座螺纹连接的陶瓷喷嘴，在陶瓷喷嘴内设有钨极，钨极安装在钨极座上，外绝缘管的另一端连接接头端，焊枪还具有冷却水系统，所述冷却水系统包括水道，水道一端为接头端的进水端，水道另一端为接头端的出水端，在水道与钨极之间设有控制冷却水水流的密封阀。本焊枪将传统焊枪中的钨极间接式冷却变成了钨极的直接水冷，通过冷却方式的变化提升了钨极截面上的电流密度，进而可利用电弧产生的“自磁收缩”效应获得强且集中的电弧力场和温度场，最终大大增强了电弧的熔透能力。
Description
技术领域
本实用新型属于焊接技术领域，是涉及一种对焊接电极冷却方式的改进而产生高能量密度电弧的钨极惰性气体保护焊焊枪。
背景技术
钨极惰性气体保护焊是惰性气体保护下，利用钨电极与工件间的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法，焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层以隔绝空气，防止对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质焊缝。
申请号为201010575078.8号实用新型专利申请中公开了一种水冷焊枪，该焊枪包括枪身、连接在枪身前端部的枪头，枪身包括外管和固定连接在外管内的内管，外管上设置有冷却液进口和冷却液出口，外管和内管之间形成水冷却密封腔；枪头包括固定在枪身前端的陶瓷护套、设置在陶瓷护套内的通气夹头以及用于固定钨极的钨极夹头，内管内可拆卸的连接有钨极固定杆，钨极夹头固定连接在钨极固定杆的前端部，内管上具有保护气体入口，内管内的内腔与通气夹头的内腔以及陶瓷护套的内腔相连通。其技术方案采用外管和内管套接焊接的方式可保证水冷却密封腔的完全密封，不会造成水的泄漏，结合说明书附图可见，冷却密封腔冷却的是钨极夹头，通过对钨极夹头的冷却满足钨极降温的需要。
申请号是200710024121.X的实用新型专利申请中公开了一种焊枪钨极循环水冷装置，该装置由芯轴形成，该芯轴前端通过绝缘衬管固定于枪头管体内侧后部，中间穿绝缘套管后固定于该枪头内周围，该芯轴后端固定于枪身内，焊枪钨极通过钨极夹固定于该芯轴管内，芯轴管壁内部径向两侧沿着轴向分别形成端面呈弧形的密封轴向进水通道和密封轴向回水通道，该轴向进水通 道和轴向回水通道的前端密封连通，该轴向进水通道和轴向回水通道的梁后端分别与该枪身上轴向设置的进水通道和回水通道连通，实现该轴芯循环水冷却。其中，钨极穿过芯轴中心，并通过钨极夹与芯轴固定，钨极的热量首先传到芯轴，然后经由循环水冷却系统带走，从而降低了钨极的温度。
通过上述两个实用新型专利申请可见，现有技术是由循环水冷却钨极夹(钨极夹头)，从而实现钨极的间接水冷降温。使用中发现，1)该种冷却方式的焊枪电弧呈自由放电燃烧状态，能量密度低，焊接后熔深与熔宽之比仅为0.2左右，单道可焊厚度最厚在3mm；2)焊接电流不超过400安培，对中厚尺寸(≥4mm)工件工程适用性差，施工中只能采用多道焊接来解决。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中电弧成自由燃烧状态下能量密度低的缺点，提供一种对电极进行强制水冷，从而使其产生强而集中的电弧力场和温度场的钨极气体保护焊焊枪，采用的技术方案是：一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，包括外绝缘管、与外绝缘管一端螺纹连接的钨极座及与钨极座螺纹连接的陶瓷喷嘴，在陶瓷喷嘴内设有钨极，所述钨极安装在钨极座上，外绝缘管的另一端连接接头端，其特征在于：所述焊枪还具有冷却水系统，所述冷却水系统包括水道，水道一端为接头端的进水端，水道另一端为接头端的出水端，在水道与钨极之间设有控制冷却水水流的密封阀。
本实用新型的技术特征有：所述钨极上加工有外螺纹，对应的，在钨极座的中心孔内加工有内螺纹。
本实用新型的技术特征还有：所述钨极座的中心孔构成所述水道的一部分，所述密封阀安装在所述中心孔内。
本实用新型的技术特征还有：所述焊枪还具有进气系统，所述进气系统的进气管套在水道的外部，所述进气系统还包括与进气管连通的进气端，所述进气端设在接头端上。
本实用新型的技术特征还有：所述密封阀为球阀。这一密封方式的设计保证了钨极更换中冷却水的密封性。
本实用新型的技术特征还有：所述钨极的直径范围是10mm-16mm。
本实用新型的技术特征还有：所述钨极不与钨极座连接的一端尖角在30度到40度之间，这一角度范围能适合工程应用的电弧稳定性和电极的超长使用寿命。
本实用新型有益效果在于：1)本焊枪将传统焊枪中的钨极间接式冷却变成了钨极的直接水冷，通过冷却方式的变化提升了钨极截面上的电流密度，进而可利用电弧产生的“自磁收缩”效应获得强且集中的电弧力场和温度场，最终大大增强了电弧的熔透能力；焊枪及配套焊接电源的电流范围是300-1000A。
2)本实用新型产生的工艺效果是：在“单面焊两面成型”中可完成以下焊接：奥氏体不锈钢板材2-15mm；高强钢板材2-8mm；铝合金板材2-12mm。实际操作时，根据工件的厚度，焊接速度控制在300-3000mm/min。
3)本实用新型的原理特征是：将产生电弧的电子发射区域限制在钨电极端的2-3mm尺度之内，从而获得两种电弧放电的热物理效应：一是被限制的电弧导电截面流过的电流密度增大，使电弧的电子密度和能量密度提高；二是由于电弧内电流密度的提高形成“电磁自收缩效应”，其收缩力随着电流的增大呈平方关系上升，使电弧的直径获得“二次收缩”。上述两个“物理效应”是实现本实用新型高能量电弧在力特性和热特性两个方面均显著高于传统的TIG电弧的机理。对大截面钨极的直接水冷是实现限制电极的电子发射区域的必要条件；较大的焊接电流参数(本实用新型的焊枪及配套焊接电源的推荐电流范围是300-1000A)是获得电磁自收缩的充分条件。
附图说明
附图1是本实用新型结构示意图，其中1是陶瓷喷嘴，2是钨极座，3是进水管，4是回水管，5是进气管，6是外绝缘管，7是接头端，8是钨极，9是球阀,10是进气端，11是进水端，12是出水端，13是水冷电缆。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。本实用新型公开了一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，该焊枪包括外绝缘管6、与外绝缘管6一端螺纹连接的钨极座2及与钨极座2螺纹连接的陶瓷喷嘴1，在陶瓷喷嘴1内设有钨极8，钨极8安装在钨极座2上，外绝缘管6的另一端连接接头端7。本实施例中钨极8上加工有外螺纹，对应的，在钨极座的中心孔内加工有内螺纹。
焊枪还具有冷却水系统，冷却水系统包括水道，水道一端为接头端7的进水端11，水道另一端为接头端的出水端12，在水道与钨极8之间设有控制冷却水水流的密封阀。钨极座2的中心孔构成水道的一部分，密封阀安装在中心孔内。本实施例中密封阀为球阀。
焊枪还具有进气系统，进气系统的进气管5套在水道的外部，进气系统还包括与进气管5连通的进气端10，进气端10设在接头端上。
钨极8的直径为10mm，当钨极8通过螺纹选入钨极座2时，顶开球阀9，使得冷却水直接与钨极8接触冷却，当需要更换钨极8、钨极8被旋出后，球阀9依靠自身的碟形弹簧自动封闭水道，从而避免了冷却水的泄漏。钨极不与钨极座连接的一端尖角在30度到40度之间，以适应不同的工况。
陶瓷喷嘴1由氮化硅或者碳化硅材料制成，具有在1000A的电弧高温环境下长期使用的特点，陶瓷喷嘴1与外绝缘管6连接并具有一定的气密性，能确保外围空气不会入侵。
使用本焊枪，可实现单面两面一次成型，焊接过程简述如下：
焊枪使用前的准备工作，首先将钨极8由螺纹导入外绝缘管6拧紧，钨极8螺纹根部与钨极座2之间采用弧形斜面啮合，实现冷却水的密封，其次在焊接开始前，必须检查冷却水系统工作是否正常：水从进水端11进入水道中，通过出水端12流出，此循环水直接对钨极进行强制冷却。
当焊接结束或临时中断，要继续保持焊枪水冷，有利于提高焊枪的使用寿命。保护气体从进气端10进入进气管，经过外绝缘管6上的通孔和保护气体层流筛，形成均匀层流气体通过陶瓷喷嘴1达到保护效果。
本实用新型的工艺特点是：在单面焊两面一次成形时焊缝的深宽比是传统工艺的3-5倍。适用的厚度范围：奥氏体不锈钢板材2-15mm；高强钢板材2-8mm；铝合金板材2-12mm。实际操作时，根据工件的厚度，焊接速度控制在300-3000mm/min。
Claims (7)
1.一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，包括外绝缘管、与外绝缘管一端螺纹连接的钨极座及与钨极座螺纹连接的陶瓷喷嘴，在陶瓷喷嘴内设有钨极，所述钨极安装在钨极座上，外绝缘管的另一端连接接头端，其特征在于：所述焊枪还具有冷却水系统，所述冷却水系统包括水道，水道一端为接头端的进水端，水道另一端为接头端的出水端，在水道与钨极之间设有控制冷却水水流的密封阀。
2.按照权利要求1所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述钨极上加工有外螺纹，对应的，在钨极座的中心孔内加工有内螺纹。
3.按照权利要求2所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述钨极座的中心孔构成所述水道的一部分，所述密封阀安装在所述中心孔内。
4.按照权利要求2所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述焊枪还具有进气系统，所述进气系统的进气管套在水道的外部，所述进气系统还包括与进气管连通的进气端，所述进气端设在接头端上。
5.按照权利要求2所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述密封阀为球阀。
6.按照权利要求2所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述钨极的直径范围是10mm-16mm。
7.按照权利要求2所述的高能量钨极惰性气体保护焊焊枪，其特征在于：所述钨极不与钨极座连接的一端尖角在30度到40度之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420244331.5U CN204075474U (zh) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420244331.5U CN204075474U (zh) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204075474U true CN204075474U (zh) | 2015-01-07 |
Family
ID=52168239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420244331.5U Expired - Lifetime CN204075474U (zh) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204075474U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104191075A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-12-10 | 山东奥太电气有限公司 | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪及工艺 |
| CN105364278A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-02 | 森松（江苏）重工有限公司 | 一种氩弧焊枪水冷系统水电分离结构 |
| CN105983774A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-10-05 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的铜包钨极水冷tig焊枪 |
| CN106077920A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的钨极内部水冷tig焊枪 |
-
2014
- 2014-05-13 CN CN201420244331.5U patent/CN204075474U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104191075A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-12-10 | 山东奥太电气有限公司 | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪及工艺 |
| CN105364278A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-02 | 森松（江苏）重工有限公司 | 一种氩弧焊枪水冷系统水电分离结构 |
| CN105983774A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-10-05 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的铜包钨极水冷tig焊枪 |
| CN106077920A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的钨极内部水冷tig焊枪 |
| CN105983774B (zh) * | 2016-06-24 | 2018-08-10 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的铜包钨极水冷tig焊枪 |
| CN106077920B (zh) * | 2016-06-24 | 2018-11-06 | 天津大学 | 一种基于阴极压缩效应的钨极内部水冷tig焊枪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104191075A (zh) | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪及工艺 | |
| CN204075474U (zh) | 一种高能量钨极惰性气体保护焊焊枪 | |
| US9743504B2 (en) | Cooling pipes, electrode holders and electrode for an arc plasma torch | |
| CA2215563C (en) | Combined laser and plasma arc welding torch | |
| CN204747732U (zh) | 一种水冷焊枪 | |
| CN206216093U (zh) | 改进型水冷焊枪 | |
| CN107186322B (zh) | 半裂式空心钨极同轴送丝惰性气体保护焊焊枪 | |
| CN105689849A (zh) | 一种后置式窄间隙/超窄间隙气保焊焊枪的气体分流装置 | |
| CN108145294B (zh) | 一种大功率等离子焊枪 | |
| US20230086150A1 (en) | Electrodes for Gas- and Liquid-Cooled Plasma Torches | |
| CN106670630A (zh) | 一种水下双药芯焊丝湿式焊接专用焊枪 | |
| CN202951963U (zh) | 微型气冷式tig小焊枪 | |
| CN111286693A (zh) | 一种用于集束等离子喷枪的微孔阳极及集束等离子喷涂方法 | |
| CN112911778B (zh) | 一种用于粉末球化处理或精细涂覆的等离子体发生器 | |
| US3950629A (en) | Electrical arc-welding torches | |
| CN113369635B (zh) | 一种多电弧同轴加热高效焊接系统 | |
| CN206200324U (zh) | 一种大功率等离子焊枪 | |
| CN105171214A (zh) | 一种pta中心钨极送粉装置 | |
| CN202963758U (zh) | 水冷式tig小焊枪 | |
| CN101578440A (zh) | 筒体壁面的通孔制造方法及筒体结构 | |
| CN112846458A (zh) | 一种金属薄板的超低热输入焊接装置及焊接方法 | |
| CN102554424B (zh) | 高能量密度集束脉冲电弧焊枪 | |
| JP2014176869A (ja) | アークスポット溶接方法および溶接装置 | |
| CN211128361U (zh) | 一种用于粉末球化处理或精细涂覆的等离子体发生器 | |
| CN213013056U (zh) | 一种用于集束等离子喷枪的微孔阳极 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150107 |