CN206047331U - 导电嘴组件以及用于在热丝焊炬中使用的导电嘴 - Google Patents

Abstract

一种导电嘴组件以及用于在热丝焊炬中使用的导电嘴。所述导电嘴被调适在工件之内的深和窄的凹陷缝隙中操作。依照本实用新型的导电嘴为具有本体部分的组件提供腔和插入到腔中的延伸部分。延伸部分是不导电的并且允许导电嘴组件达到深的、窄的槽中而没有使可消耗品的导电嘴短路的担忧。

Description

导电嘴组件以及用于在热丝焊炬中使用的导电嘴

技术领域

本实用新型总地涉及焊接工艺、设备和材料。更特别地，这一实用新型涉及被调适用于窄槽焊接的焊接方法和装置，以便利在工件的深和窄的凹陷部分中的焊接操作。

背景技术

在一些场景中，修理已经受裂缝和损坏的金属部件而不完全替换它们，这可以是经济上更有效的。本领域的一种这样的修理技术被称为窄槽焊接或窄缝隙焊接。在这样的焊接类型中，焊接操作典型地在工件的深的和凹陷的部分中被执行。当将工件与厚壁接合时，窄槽焊接也可以是有益的。通常地，窄槽焊接由电弧焊接工艺实施。在常规的电弧焊接工艺中，连续长度的焊丝被送进到电弧焊炬中。焊炬传递焊丝，并且位于焊炬一端的导电嘴将焊丝引导到焊缝接头。焊丝用作可消耗电极并且被熔融到电弧中。电弧被创建在焊丝和基材之间，并且使焊缝接头处的材料熔化。

过去已经有实现窄槽焊缝的尝试。然而，几乎所有这样的尝试都遭受到严峻的挑战。一种这样的挑战是当焊丝接触到窄槽的侧壁时焊丝的短路。为了处理这一问题，焊丝不得不极其直地被送进到导电嘴，以致焊丝不触及侧壁。这在实践中是难于实现的，特别是对细的焊丝而言。另一种挑战是焊丝的长度(通常称为伸出量(stick out))可以是相当长的，例如，超过三英寸，这使得焊丝弯曲。在焊接操作期间，被弯曲的焊丝可以是非常麻烦和难于控制的。此外，长的伸出量使得发生在正在被向下送进到窄槽的焊丝和窄槽的侧壁之间的杂散起弧的趋势增加。

导电嘴的现有实施方案在长度上传统地是短的，并且由良好的电导体(典型地为铜)制成，这使得情况更糟。当在深和窄的凹陷环境中焊接时，这造成双重的问题。第一个问题是导电嘴不足的长度不允许导电嘴达到工件的焊缝接头的窄的和凹陷部分中。在焊缝接头窄于导电嘴的场景中，这一问题变得严峻得多。第二个问题是，因为导电嘴典型地由电的良好导体材料构成，与凹陷部分的周围壁的任何接触在系统中造成短路。由于这些前述的原因，存在创建允许在工件之内的深和窄的凹陷缝隙中焊接的组件的需要。

实用新型内容

本公开提供用于热丝焊机的导电嘴，所述热丝焊机被调适在工件之内的深和窄的凹陷缝隙中操作。依照本实用新型的导电嘴提供这样的组件，所述组件既能够克服传统导电嘴和焊接的达到劣势，又能够在导电嘴接触到工件的深和窄的凹陷缝隙的周围壁的事件中避 免使系统短路。因此，本公开的方面相对于常规导电嘴提供在时间以及劳动力和材料花费二者上的节省。

简明地，本实用新型的一个实施方案包括具有可以接收延伸管的导电嘴的焊接组件。延伸管经由紧固件被固定于导电嘴，并且延伸管将焊丝引导到深和窄的凹陷缝隙中。延伸管可以由诸如陶瓷的绝缘材料制成，并且从而保护焊丝不接触到缝隙的侧壁，因此避免短路。本领域技术人员将领会，存在除陶瓷之外的其他的这样的材料可以完成本实用新型的这一实施方案所寻求保护的相同任务，并且被并入本实用新型的范围之内。

附图说明

通过参考附图对本实用新型的示例性实施方案的详细描述，本实用新型的以上和/或其他方面会更加清晰，其中：

图1A图示说明依照示例性实施方案的整体焊接系统的图像表征；

图1B是依照焊接组件的示例性实施方案的在深和窄的凹陷缝隙中操作的导电嘴的分解视图；

图2是依照焊接组件的示例性实施方案的导电嘴的截面视图；

图3是依照焊接组件的示例性实施方案紧固于图2中所示出的导电嘴的延伸管的截面视图；

图4图示说明示出紧固于导电嘴的延伸管的焊接组件的不同实施方案的侧截面视图；

图5依照焊接组件的示例性实施方案图示说明示出包括加热机构的延伸管的焊接组件的不同实施方案的侧截面视图；以及

图6图示说明本实用新型的进一步的示例性实施方案的截面侧视图。

具体实施方式

现在将在下面通过参照附图描述本实用新型的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案旨在帮助对本实用新型的理解，而并不打算以任何方式限制本实用新型的范围。全文中类似的标号指代类似的部件。

现在转向本应用的附图，图1描绘依照本实用新型的实施方案的示例性热丝焊接系统100。因为热丝焊接系统和方法是一般地所知的，如同它们被本领域普通技术人员所理解的，其构造和操作的细节在本文中将不被讨论。如同典型的，系统100包含经由线缆130耦接于焊丝送进器120的电源供应器110。电源供应器110输出电流，所述电流被导向到焊丝送进器120，以至于焊丝送进器可以将电流传递到电极E(本文中可替换地称为焊丝或可消耗品)以焊接工件W。在示例性实施方案中，电源供应器110接收AC信号作为其输入(未在图1中示出)。AC信号在电压和频率上可以取决于电能的来源和/或操作的国家而变化。例如，AC输入可以来自公用电网——公用电网可以以50Hz或60Hz在从100 伏特至660伏特的范围内变动——或者可以来自便携式发电机，所述便携式发电机也可以具有变化的电压和频率。因此，不管输入AC电压的幅值、相位类型和频率，系统100能够恰当地操作并且提供焊接信号。如适合于各种应用那样，电源供应器110可以被设计来在包括恒定电压(CV)和恒定电流(CC)模式等的各种模式下运作。因此，电源供应器110可以包括额外的电部件来调整所接收的原始AC信号以及输出期望的焊接信号。取决于应用和所期望的输出，输出信号或焊接信号可以是DC或AC二者之一。进一步地，用于热丝应用的电源供应器110的构造和操作是一般地所知的，并且不需要在本文中详细描述。

焊丝送进线缆140将电极E递送到焊炬组件150，焊炬组件150经由焊接线缆170将来自电源供应器110的焊接电流供给到电极E中。虽然线缆170是分离于线缆140被示出的，已知的是线缆170可以是内置于线缆140的壳体的。接地线缆160也被耦接于工件W。电源线缆170和160中的每个经由电源接柱180连接于焊丝送进器120。从电源供应器110接收的焊接信号经由输出接柱180被提供到线缆160/170。典型地，感测引线被用来感测焊接电弧的电压和/或电流以允许对焊接操作的恰当控制。感测引线电性耦接于工件W和焊炬组件150以提供关于电弧的电压和电流的反馈。这种反馈被电源供应器100用来控制焊接信号的创建和输出。

在图1A中注意的是，根据本公开的实施方案，焊炬组件150包括导电嘴108以及用于将焊丝引导到窄槽中的延伸管112。在一些实施方案中，导电嘴108的本体部分之内的腔接收延伸管112。因此，在以下将更详细地讨论的本实用新型的示例性实施方案中，延伸管112被如此成形，以致在焊缝接头的最大缝隙窄于导电嘴108的最小外直径的焊接操作期间(例如图1A中所示出的)，焊丝116可以被送进到焊缝接头的底部。如同之后所描述的，导电嘴108进一步包括沿导电嘴108的轴穿过本体部分的通道(未在图1A中示出)。在一些实施方案中，通道通过从导电嘴108的一端到导电嘴108的另一端。在一些其他实施方案中，通道通过从导电嘴108的一端到包括在导电嘴108的本体部分内的腔。将领会的是，依照当前公开的方面的导电嘴提供这样的组件，所述组件既能够克服传统导电嘴的达到劣势，又能够在导电嘴接触到工件的深和窄的凹陷缝隙的周围壁的事件中避免使系统短路。在一些实施方案中，延伸管112可以由比如陶瓷的电性绝缘材料制成。在其他实施方案中，电性绝缘材料可以是高温聚合物、玻璃或可以耐受工艺的温度的任何其他的非金属、不导电材料。

图1B是图1A中示出的焊炬组件150在工件W的深和窄的凹陷缝隙(或两个工件之间的缝隙)中操作的示例性实施方案的进一步的视图。所示出的是，焊炬组件150包括焊炬本体部分151和导电嘴108，焊炬本体部分151接收导电嘴108，导电嘴108接收用于引导焊丝116的延伸管112。导电嘴108具有近侧端106——近侧端106将导电嘴108耦接于焊炬本体151——和远侧端110——延伸管112耦接于远侧端110，以致延伸管112将焊丝116引导到焊缝接头。进一步地，如同图1B中所示出的，延伸管112被如此成形，以致在焊缝接头窄于导电嘴108的焊接操作期间，焊丝116可以被送进到工件W的焊缝 接头(或两个工件之间的焊缝接头)的底部。在示例性实施方案中，延伸管112可以具有圆形的横截面，而在其他实施方案中，横截面可以是椭圆的、卵形的或翼面形状等。

图2是图1B中示出的导电嘴108的示例性实施方案的侧截面视图。如同图2中示出的，导电嘴108具有近侧端106和远侧端110，远侧端110沿延伸通过导电嘴108的轴AA与近侧端106相反。近侧端耦接于焊炬本体151，并且可以如同所描述的被配置来恰当地固定于焊炬本体。例如，近侧端106可以具有螺纹以创建螺纹连接。其他配置也可以被使用。如同所示出的，沿轴AA从远侧端110部分地延伸到导电嘴108的腔204被包括在导电嘴108之内。在示例性实施方案中，腔的长度范围从0.25英寸至0.75英寸。然而，应当注意的是，腔204的长度可以是提供延伸管的稳定性的任意长度。事实上，在一些实施方案中，腔204可以在导电嘴长度的50％至100％的范围内。进一步地，在图2中示出的是，导电嘴108包括沿轴AA从近侧端106朝向远侧端110通过导电嘴108的通道208。通道208被用来引导焊丝116通过导电嘴108并且具有足够地更大的直径，以允许焊丝116轻易地通过但还在焊丝送进工艺期间维持通道208的壁和焊丝116之间的电性接触。这确保电流从导电嘴108充分地传递到焊丝116。如同所示出的，在导电嘴108的远侧端110处的腔204在横截面上具有大于通道208的直径或尺寸的直径或尺寸。注意的是，尽管所示出的实施方案使用具有圆形横截面的腔，其他实施方案不限于这一方面，并且其他横截面形状可以被使用。在示例性实施方案中，腔204具有在2至3倍于通道208直径的范围内的直径。腔204应当被如此设计，以致其允许延伸管112充分固定于导电嘴108。

延伸管112(未在图2中示出)可以被耦接于腔204以引导焊丝通过导电嘴108的第二端110并且深入到窄槽中。就是说，所述管的近侧端可以被插入到腔中，以致所述管之内的通道与通道208对准，以允许焊丝116从导电嘴108传递到延伸管112并且最终到达工件。腔204应当被如此配置，以致延伸管可以固定地附接于导电嘴108。例如，在示例性实施方案中，孔212A被提供在导电嘴108之内，以容纳例如可以将延伸管112固定于本体部分108的紧固部分212(参见图3和图4)。紧固部分212的实施例可以包括螺栓、螺钉、铆钉、锁合圈、接柱、销、螺母、保持环等等。就是说，紧固部分212可以是被旋拧到孔212A中的定位螺钉，以致其与通道112的外表面接触并且通过压缩力将通道112保持就位。在一些实施方案中，通道112在其外表面中可以具有与孔212A对准的锁销、凹陷或槽，以至于紧固部分212的末端与锁销、凹陷或槽接合来帮助以固定的方式保持延伸管112。在其他示例性实施方案中，延伸管112的外表面可以具有与腔204的内表面上的螺纹机械配合的螺纹。当然，其他适合的机械连接也可以被使用。

图3是本实用新型的示例性导电嘴组件300的侧截面视图，其中延伸管112被紧固于图2中示出的导电嘴108。具体地，图3示出延伸管112使用紧固部分212被固定在本体部分108的腔204内。在示例性实施方案中，孔212A包括从本体部分108的外壁220延伸到腔204的螺纹孔。例如，螺纹孔可以关于轴AA以非垂直的角度被设置，并且可以接收将延伸管112固定于本体部分108的定位螺钉。在一些实施方案中，螺纹孔可以垂直于所述轴被设置。延伸管112使能焊丝(未示出)显著地超出导电嘴108的第二端110的通 过。就是说，本实用新型的实施方案可以获得显著高于任何已知焊炬/导电嘴组件的伸出量。通道208与延伸管112中的通道114对准，以使能焊丝穿过本体部分108并且到达工件W的通过。虽然未示出，通道114在其近侧端可以具有与通道208的出口配合的曲线的或成角度的边缘。这确保如果存在轻微的不对准，焊丝仍将轻易地从通道208转移到通道114。在示例性实施方案中，延伸管112可以是具有长度、内直径和外直径的圆柱形。当然，如同所期望的，其他外形也可以被使用。当然，将被理解的是，在具有圆形横截面的可消耗品被使用的程度上，延伸管的内直径也应当是圆形的，并且应当相似于导电嘴108中的钻孔208的直径的尺寸，以允许可消耗品的恰当通过。

在示例性实施方案中，延伸管112的长度是如此的，以致所述管的出口113距离导电嘴108的远侧端110为距离D，其中D在1.5英寸至8英寸的范围内。例如，在示例性实施方案中，距离D在4英寸至6英寸的范围内。在示例性实施方案中，通道114的直径范围从0.02英寸至0.0625英寸，并且可以是与通道208相同的直径，以便适应与导电嘴108相同的焊丝尺寸。延伸管112的外直径应当被如此选择，以至于延伸管在操作期间维持稳定，但仍可以符合在焊接/接合操作的缝隙之内。如同在以下讨论的实施方案中所示出的，在其他示例性实施方案中，延伸管112的外直径可以变化。

图4图示说明示出紧固于导电嘴的延伸管的焊接组件的不同实施方案的侧截面视图。具体地，图4中延伸管和导电嘴的实施方案不同于图2和图3中示出的延伸管和导电嘴的实施方案。例如，在这种实施方案中，在导电嘴408的远侧端的中心没有腔，但如同所示出的，导电嘴408的通道412B延伸到第二端110。这允许导电嘴408独立于延伸管406被使用。在一些示例性场景中，将被理解和领会的是，在图1的焊接系统100中还可以使用延伸管406代替延伸管112。一个这样的场景可以是当焊机需要从窄槽焊接转换到常规热丝或电弧焊接时或者反过来。导电嘴408可以被用于常规焊接，并且当期望时，延伸管406可以被轻易地附接。如同图4中所见，延伸管406具有可以由图4中示出的本体部分408内的凹陷部分414所接收的接合部分410。在一些实施方案中，凹陷部分414是绕导电嘴400的中心轴径向地设置的环形的腔，并且接合部分是环形的腔的可以插入到凹陷部分414的阳性部位。进一步地，延伸管406包括与通过本体部分408的通道412B对准的通道412A。通道412B从导电嘴408的远侧端110延伸到近侧端(未示出)。相似于之前所讨论的实施方案，紧固部分212被提供在导电嘴408之内以将延伸管406固定于导电嘴408。

当然，不同的连接机构可以被使用，并且突出部分410的形状和尺寸可以变化而不背离本实用新型的精神和范围。例如，多个凸起或突出物可以代替环被使用。还有，如同所示出的，延伸管406的外部形状可以变化，以便确保与导电嘴408的恰当连接。例如，延伸管406的近侧端可以具有大于延伸管406的远侧端的外直径。

图5图示说明示出包括加热机构的导电嘴的焊接组件500的不同示例性实施方案的侧截面视图。具体地，图5展示通过导电嘴504的焊丝116和覆盖延伸管516的部分的加热机构524。在一些实施方案中，导电嘴504和加热机构524是分离的部件。在其他实施方案中，加热机构524是导电嘴504的一体的部分。在示例性实施方案中，加热机构524可以包括用于加热通过延伸管516的焊丝116的感应线圈528(例如，覆盖在护套内)。紧固部分508被提供在导电嘴504之内。紧固部分508将延伸管516固定于导电嘴504。进一步地，这在图5中被示出：导电嘴504包括从近侧端530向远侧端526通过导电嘴504的通道512。还被示出的是包括在导电嘴504的远侧端之内从第二端526部分地延伸到导电嘴504中以接收延伸管516的腔520——相似于图2中所述示出的。将注意的是，加热机构524可以被包括在结合图2、图3、图4和图6所讨论的导电嘴实施方案中。在示例性实施方案中，加热机构524被耦接于提供加热线圈528的电流的电源。随后线圈通过感应加热(或任何其他相似的加热工艺)来加热延伸管516并且因此加热焊丝116，以确保焊丝中的热损失是最小的。这可以帮助在热丝应用中确保恰当的沉积工艺——特别是当延伸管516的长度是长的时候。

图6描绘本实用新型的导电嘴组件的另一个示例性实施方案。在这一实施方案中，支撑套601被利用来帮助将延伸管112固定于导电嘴108。因为延伸管的长度可以是长的，其易受破损或针对偶然接触的不期望的再定位的影响。支撑套601具有腔602，导电嘴108的远侧端被插入到腔602中，以致腔602的壁接触到导电嘴108的外表面。进一步地，套601具有延伸管112所通过的通道604。因此，套601接触延伸管和导电嘴中的每个，以对连接提供一些额外的刚性。当然，套601不应当是与深、窄槽焊接操作相干涉的设计。因此，支撑套601可以被用来为延伸管112提供额外的物理支撑，并且可以与以上所讨论和示出的实施方案中的任意一个一起使用，并且可以根据应用由导电或不导电材料之一制成。另外，套601可以经由任何已知的机械方式固定于导电嘴108。例如，套601可以使用相似于以上所讨论的定位螺钉连接。

在进一步的示例性实施方案中，套601还可以被用来将延伸管112固定于导电嘴108。例如，如同图6中所示出的，延伸管112具有从延伸管112的外壁向外延伸的凸起部分603。套601的腔602具有内置于所述腔的远侧表面607，远侧表面607接触凸起部分603并且当被组装时保持凸起部分603抵靠导电嘴108的远侧端110。例如，如同所示出的，导电嘴108和套601可以具有匹配的螺纹表面，这允许套601被螺纹固定在导电嘴108的外部上，以至于延伸管112被牵拉到并且固定抵靠导电嘴108的远侧端110。凸起部分603可以是与延伸管的壁一体的，并且可以如同所需要的被成形以提供固定连接。例如，部分603可以是绕延伸管112的外壁的环，或者可以是与套601中的对应的槽互锁的多个离散的凸起。当然，其他连接类型可以被使用而不背离本实用新型的精神或范围。

包括(comprise)、包含(include)和/或每个的多种形式是开放式的，并且包括所列出的部分并且可以包括未列出的额外部分。和/或是开放式的并且包括所列出的部分以及所列出的部分的组合中的一个或更多个。

如同以上所陈述的，虽然本应用中讨论的大部分已经在焊接系统和应用的语境之内被 讨论，这些讨论是示例性的。换句话说，尽管本实用新型已经特别地参照其示例性实施方案被示出和描述，本实用新型不限于这些实施方案。例如，延伸管对导电嘴的紧固可以基于压力配合或摩擦配合机构，而不是以上所讨论的那些。因此，本领域普通技术人员将理解的是，其中在形式和细节上可以作出各种改变而不背离由所附的权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。

Claims (20)

1.一种导电嘴组件，其特征在于，所述导电嘴组件包括：

导电嘴，所述导电嘴包括，

本体部分，所述本体部分具有第一端和第二端，所述第一端可操作地连接于焊炬，所述第二端沿延伸通过所述本体部分的轴与所述第一端相反，

在所述本体部分中的腔，所述腔从所述第二端延伸到所述本体部分中，以及

通道，所述通道沿所述轴从所述第一端向所述腔穿过所述本体部分以用于焊丝的通过；以及

不导电的延伸管，所述不导电的延伸管被插入到所述腔中并且被耦接于所述导电嘴，

其中所述不导电的延伸管具有当所述延伸管被插入到所述腔中时与所述本体部分的所述通道对准的通道。

2.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述延伸管具有外直径，以致在焊丝沉积期间所述焊丝可以被送进到接头的底部，其中所述接头窄于所述导电嘴的最小直径。

3.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述腔沿所述轴延伸到所述本体部分中，以致所述通道的远侧端在所述导电嘴的所述第二端的上游部分终止。

4.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述腔是延伸到所述本体部分中的环形的腔，所述环形的腔绕所述轴被径向地设置。

5.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述本体部分包括用于容纳紧固部分的孔，以将所述延伸管固定于所述本体部分。

6.如权利要求5所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述孔是从所述本体部分的外壁向所述腔延伸的螺纹孔，并且所述紧固部分是将所述延伸管固定于所述本体部分的定位螺钉。

7.如权利要求6所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述螺纹孔相对于所述轴以一角度被设置。

8.如权利要求6所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述螺纹孔垂直于所述轴被设置。

9.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述延伸管是陶瓷的。

10.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，所述导电嘴组件进一步包括设置 在所述延伸管之上以加热所述焊丝的加热机构。

11.如权利要求10所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述加热机构包括感应线圈。

12.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述腔的长度的范围从0.25英寸至0.75英寸。

13.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述延伸管从所述导电嘴的所述第二端至所述延伸管的远侧端的长度在1.5英寸至8英寸的范围中。

14.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述延伸管的所述通道的直径的范围从0.02英寸至0.0625英寸。

15.如权利要求1所述的导电嘴组件，其特征在于，其中所述延伸管的外表面具有非圆形的横截面。

16.一种用于在热丝焊炬中使用的导电嘴，其特征在于，所述导电嘴包括：

本体部分，所述本体部分具有第一端和第二端，所述第一端可操作地连接于所述热丝焊炬，所述第二端沿延伸通过所述本体部分的轴与所述第一端相反；

在所述本体部分中的接收延伸管的腔，所述延伸管引导焊丝通过所述本体部分的所述第二端，所述腔从所述第二端延伸并且部分地延伸到所述本体部分中；以及

通道，所述通道沿所述轴从所述第一端向所述第二端或所述腔中的一个穿过所述本体部分以用于焊丝的通过；以及

不导电的延伸管，所述不导电的延伸管被插入到所述腔中并且被耦接于所述导电嘴，

其中所述不导电的延伸管具有当所述延伸管被插入到所述腔中时与所述本体部分的所述通道对准的通道。

17.如权利要求16所述的导电嘴，其特征在于，其中所述本体部分包括用于容纳紧固部分的孔，以将所述延伸管固定于所述本体。

18.如权利要求17所述的导电嘴，其特征在于，其中所述孔是从所述本体部分的外壁向所述腔延伸的螺纹孔，并且所述紧固部分是将所述延伸管固定于所述本体部分的定位螺钉。

19.如权利要求16所述的导电嘴，其特征在于，其中所述腔沿所述轴延伸到所述本体部分中。

20.如权利要求16所述的导电嘴，其特征在于，其中所述腔是延伸到所述本体部分 中的环形的腔，所述环形的腔绕所述轴被径向地设置，以致所述本体部分的所述通道的远侧端与所述本体部分的所述第二端是共面的。