CN85107499B - 气体保护电弧焊喷嘴 - Google Patents

Abstract

气体保护电弧焊喷嘴，有一个安装到焊炬前端的支撑环和一个安装到支撑环前端的由耐热不导电材料制成的圆筒形喷嘴；还有把喷嘴固定到支撑环上的装置，包含一个固定环，具有能与支撑环相连接的连接部分。该固定装置具有一个在喷嘴一端外圆周上的环形槽，和一个放到环形槽里以形成环形突出物的环形弹簧，该突出物高出喷嘴外圆表面。该固定环上有接合面，与环形突出物相接合。喷嘴的结构使其加工简便，这种喷嘴特别适用于ＣＯ_２电弧焊。

Description

气体保护电弧焊喷嘴

本发明涉及到气体保护电弧焊的喷咀，即当采用耐热不导电的材料做喷咀时能够减轻焊接引起的飞溅的有害作用。

通常的气体保护电弧焊喷咀全部是由金属做成的，主要是由铜做成的，在使用时喷咀与焊炬的前端部份相联结。当焊接产生飞溅时，这些飞溅往往很容易粘附在金属喷咀上，有时这种金属喷咀的某一部份粘附着高温飞溅物并在该处造成熔化，这样喷咀就很容易损坏，如此损坏了的喷咀很容易引起进一步的飞溅。此外，当飞溅物粘附在喷咀的内表面时，保护气体的通道变窄了，电极端头与喷咀的内表面由于飞溅物的粘附而被导通。如果电极端部与喷咀内表面导通，那么电极端部与被焊工件通过喷咀而短路，暂且不用说喷咀本身、麻烦地造成焊炬主体的损坏。

这就造成下列缺点诸如损坏而造成的经济损失和要求操作者经常地考虑在焊接时可能发生的短路现象而造成操作者心理上的压力。

此外，为了去除粘附在喷咀上的飞溅物，需要中止焊接工作，这一去除工作由于飞溅物与喷咀附着的很牢固而相当费力。

上面叙述的这些问题在CO2电弧焊中特别明显，因为在CO2焊接中具有强的飞溅趋向。借助于机器人操作的CO2电弧自动焊或类似的焊接，这些焊接方法目前应用得越来越广泛，其中要解决的最重要的技术问题之一就是飞溅物与喷咀的粘着和装置的损坏问题，它将阻碍长时间的连续操作。

日本未审查的实用新型展出说明书NO111473/1982（JP-U-57/111473）提出了阻止飞溅物与喷咀内圆周表面粘着的装置。这种装置是在金属制的喷咀内表面涂以不导电的耐热材料，从而使得飞溅物与喷咀的内圆周表面很难粘着。然而，由于耐热的不导电材料与金属之间热膨胀系数之差相当大，因此涂在喷咀上的耐热的不导电材料在经受反复地热冲击时很容易引起破坏或剥皮，因此，限制了喷咀的寿命。

可以建议整个喷咀由耐热的不导电材料，如陶瓷做成，然而，众所周知，当有一个刻痕时陶瓷很易破坏。因此，可以考虑一个其轮廓象通常喷咀一样由陶瓷做成的喷咀，这种喷咀在实际使用时具有一定的耐用度。

本申请人提出了一个喷咀，在日本专利展出说明书NO58/200573（1983年10月26日提出申请）中采用了一个陶瓷喷咀件。该喷咀由一个支撑环和一个陶瓷喷咀组成。支撑环借助于螺纹拧在焊炬的前端部份，在支撑环前端部分有带连接用突出部分的固定矛部分。在陶瓷喷咀的一端的外周部份有一个凹形槽，连结突出体放在该凹槽内，这样该喷咀件就固定在焊炬上。

这样的喷咀可以排除上面叙述的问题，但是由于它是利用凹一凸连接，就要求喷咀件具有相当高的尺寸精度，这一不利的方面就使得用相当长时间才能生产一个喷咀件，其结果是生产一个喷咀的造价相当高。

本发明的目标是提出一个气体保护电弧焊的喷咀，这种喷咀使飞溅物很少粘附在其上，偶而在喷咀上粘附的飞溅物也容易去除，因此就阻止了短路现象。此外，该喷咀的造价很低。

按着本发明的喷咀有一个安装在焊炬前端的支撑环，一个安装在支撑环前边的圆筒形喷咀以及把喷咀件固定到该支撑环的一种装置。该喷咀是由耐热的不导电材料做的，该喷咀是用紧固用的装置牢固地压到支撑环上。

由于喷咀体是由如上述的耐热不导电的材料做的，因此飞溅物很不容易粘附在喷咀体上，即使在一些场合飞溅物偶尔粘附到喷咀上也容易去除，其结果防止了电极端部与被焊工件之间的短路现象，因此，喷咀的使用时间增加了。这种喷咀的平均寿命比平常的喷咀总计高出10多倍。此外，由于该喷咀可以与被焊工件相接触，由于外界风的干扰而带来的保护气体不足的现象消除了，因而电弧可以保持固定长度，焊接时的操作效率也就提高了。

采用上面叙述的喷咀结构不要求很高的尺寸精度，因此就决定了该喷咀件的低造价。

附图的简要说明

图1，本发明的第1个实施例的纵剖面图。

图2，第2个实施例的支撑环的局部剖视侧视图。

图3，第2个实施例的夹固环的局部剖面图。

图4，本发明的第3个实施例的局部纵剖面图。

图5，本发明的第4个实施例的纵剖面图。

图6，本发明的第5个实施例的局部纵剖面图。

图7，本发明的第6个实施例的局部纵剖面图。

图8，本发明第7个实施例的部件分解纵剖面图。

图9，图8中的实施例中的部件装配成组合件的纵剖面图。

图10，本发明的第8个实施例的局部纵剖面图。

图11，本发明的第9个实施例的纵剖面图。

图12，本发明的第10个实施例的局部纵剖面图。

图13～16，分别为图11示出的实施例的支撑环的第1个到第4个变型的部份纵剖面图。

图17～19，图11示出的实施例的喷咀的第1到第3个变型的局部纵剖面图。

图20，本图中的实施例的喷咀体第4个变型的局部剖视侧视图。

本发明的实施例将参照相应的附图详细叙述如下：

在图1中所示出的第1个实施例中，一个气体保护电弧焊喷咀联结到支撑环4上，该支撑环是用螺纹固定到焊炬2的前端，一个筒形的喷咀6装在支撑环4的前端部分，一个保持环8把喷咀6固紧在支撑环4上。支撑环4在其内外圆周上有内螺纹10和外螺纹12，在内圆周上的内螺纹10拧到到焊炬2的前端部。在支撑环4的内圆周上有一个台阶部分14，喷咀6的一端就插入这台阶部分14之中，这个台阶部分14也可以省去，喷咀6的一端可以直接接触到支撑环4的前端平面（参考图7示出的实施例）。

在喷咀的外圆周上靠近其两端面附近有着呈弧形断面的环行刻槽16和18，环形弹簧20放到环行刻槽16内，并使环形弹簧20的外周突出在喷咀6的外周表面上，这样就构成了一个环形的突出物。喷咀件6是由氮化硅（Si3N₄）或由氮化硅陶瓷材料制成的，后者的主要成份是氮化硅。另外，一种称作“SIALON”的陶瓷材料亦可以使用，它由硅（Si）、氮（N）、铝（Al）和氧（O）组成的。

在本说明书中所叙述的氮化硅陶瓷材料也可归入SIALON，氮化硅具有足够的高温强度，耐磨和耐热冲击性能，因此特别适用于做喷咀材料。用试验比较氮化硅制造的喷咀和氧化铝（Al₂O₃）制造的喷咀，最后证明，用氮化硅制造的喷咀在飞溅物不粘附和粘附的飞溅物易被清除方面均遥遥领先。

在固定环8的内圆周上有内螺纹22与支撑环4的外螺纹12相联接，以及固定环8的前端部位上有径向向内的环形接合部分24，连接部分24的内表面与喷咀的轴线相垂直，形成了与环状弹簧20相配的结合面26。

不同的材料可以用于做支撑环4和固定环8，铜材料，例如紫铜和黄铜，或铝合金是合适的，这些材料的加工性能优良，并且具有能使焊炬体有效冷却的足够好的热传导性能。

有着上述结构的气体保护焊喷咀是按着以下的步骤进行装配的，支撑环4的内螺纹部份10首先拧入焊炬2的前端部份，喷咀6的一端插入支撑环4的有台阶部位14处，在这阶段固定环8的内螺纹部位22与支撑环4的外螺纹部位12相联接。这时当固定环8转动时，固定环8将向焊炬2运动，正如图1中的箭头所示的那样，这样接合平面26也就向焊炬2方向运动，最后和喷咀6上的弹簧环20接触。假若固定环8继续转动，那么喷咀6就通过弹簧环20而压到支撑环4上，并且在此情况下喷咀6的一端压到支撑环4的有台阶的部位14处。

上面叙述的结构不要求喷咀件6加工到高的尺寸精度，换句话说，没有必要非常精确地确定环形刻槽16与喷咀件一个端平面之间的距离，也没有必要精确地确定环刻槽的深度，这一事实方便了喷咀6的制造。

在喷咀6的另一端面的环形刻槽18是准备当喷咀的一端已磨损时把喷咀颠倒过来重复使用。如果有要求时，环形刻槽18也可以不要。图2和图3示出了第2个实施例，其中对图1示出的实施例中的支撑环4和固定环8作了改进。在本实施例中，柱状的突出物28是在支撑环4的外圆周上，并且在固定环8上有导向槽30用来容纳突出物28，当导向槽30和突出物28接合时就能把喷咀6固定在支撑环4上。正如由图1示的实施例所示出的，导向槽30与喷咀的轴倾斜成一定角度。正如图3由破折线所指出的那样，该导向槽可以以“L”形状出现。也可以采用另一种方式，可借助于连接在突出物28上的弹簧（未表示出）的弹性来固定喷咀6。

第3个实施例在图4中示出，图1实施例中的支撑环4和固定环8被作了改进，在本实施例中固定环8包括外环34（该外环能旋转地由支撑环4的外圆周表面支撑），以及内环36（该内环是拧入外环34的前端的内圆周中的）。旋转内环34或外环36均能使内环36向箭头方向移动，因而，内环36的结合面26就压在弹簧环20上。

图5示出了第4个实施例，其中由图1示出的实施例中的固定环8的接合面26是改进了的。这个实施例中在固定环8上有一个锥形的连接面38，该锥形的连接面38不仅在弹簧轴线方向，而且也在径向方向压在弹簧环20和喷咀6上，因此喷咀6固定十分牢固，还可以经常使喷咀6的轴向位置处于正确位置。

图6示出了第5个实施例，其中在图4中示出的实施例中的内环36的连接面26是改进了的，该喷咀6的固定是通过内环36的前端内圆周上的锥形接表面38达到，的并且还要使锥形接合面38与弹簧环20相接触。

图7示出了本发明的第6个实施例。一方面锥形的接触面38是在固定环8的前端内圆周上，另一方面锥形突出物40与喷咀体6是一个整体。当固定环8旋转时，接合面38就压在环形突出物40的锥形表面42上，并且在轴向和径向两个方向压住了喷咀。

图8和图9示出了本发明的第7个实施例，该实施例与图1中示出的实施例在固定环8的形状以及固定环8与支撑环4的连接方法方面均有所不同。该固定环8的接合面38是锥形的，因此喷咀6在轴向和径向均被向内压住，正如同在图5，6和7中示出的实施例中涉及到的状况。为了固定喷咀6，正如图9示出的那样，固定环8向右方向移动，这样喷咀6就压在支撑环4上，处于这种状态的固定环8和支撑环4要用点焊连接起来。还可能利用缝焊或钎焊来代替点焊。这个实施例在操作时是方便的，因为支撑环4，喷咀6和固定环8是完全固定装配在一起的，它们可以做为一个整体处理。

由图9示出的第8个实施例中弹性元件被放在喷咀6和支撑环4之间的情况表示在图10中。在该实施例中，一个弹性元件44是放在喷咀6的一端和支撑环4的台阶部份14之间。在该实施例中弹性元件44是一个薄片弹簧，但也可以用硅树脂橡胶成型。喷咀体6与支撑环4借助于弹性件44的弹性力就能可靠地连接。此外，喷咀6和支撑环在轴线方向的尺寸精度的误差鉴于弹性元件44是允许的。

图11示出了第9个实施例，在其中图9示出的实施例的固定环8和支撑环4是改进了的。在这个实施例中具有矩形截面的环形刻槽46是在支撑环4的外圆周上靠近焊炬2的这一端。一个台阶部位48是在环形的左边，也即合阶部位48面向焊炬2。该台阶部位是使喷咀6固定到支撑环4上的。当喷咀6固定到支撑环4上时固定环8首先移向焊炬2，接着当喷咀6的一端压向支撑环4的台梯部位14时固定环8径向地向内压向与支撑环4的环形刻槽46相应的地方，从而形成了变形的部位50。这种变形操作是由点焊来完成的，也就是变形了的部位通过电极面向固定环8的外周进行点焊。固定固定环8和支撑环4是借助于点焊变形了的部位50与环形环46以及联接变形的部位50与台阶部位48完成的。

用与点焊不同的方法得到变形部位50也是可能的，也就是固定环的机械变形也能使固定环8与支撑环4结合起来。许多能利用的使部位50的变形的方法要根据环境条件适当地进行选择。

图12示出了第10个实施例，在其中一个弹性元件44放在图11示出的实施例中的喷咀6和支撑环4之间。该实施例相当于图10中示出的情况，其区别仅仅是变形部位50和环形刻槽46的接合。

图13示出了在图11中示出的支撑环4的第一个改型，一个较小直径部位52出现在支撑环4靠近焊炬2的那一端。具有较小直径部位52的台阶部位48能阻止固定环8的变形部位50滑脱。

图14示出了在图11中示出的支撑环4的第二个改型，在支撑环4的外圆周上用呈弧形截面的环形刻槽54取代如图11示的呈矩形截面的环形槽。位于环形槽54左侧的倾斜的表面56是为了阻止固定环8的变形部位50的滑脱。

图15示出了图11示的支撑环4的第三个改型。一个锥形表面58是在支撑环4靠近焊炬2的一侧的端部附近。该锥形表面58能阻止固定环8的变形部位50的滑脱。

图11示出的支撑环4的第4个实施例示于图16，在支撑环4的外圆周上用呈矩形截面的环形突出物60来代替如图11所示出的环形槽46，位于环形突出物60的右侧台阶部位48能阻止固定环8上的变形部位50的滑脱。

支撑环4的外圆周上的图13至16所示出的改型中的每一种均能阻止固定环8上的变形部位50的滑脱。为了简化支撑环4的加工，台阶部位48可以出现在支撑环4的整个外圆周上。也可以使台阶部位48仅出现在变形部位50相应的那一部位。

图17至19示出了在图11中示出的喷咀6的第1至第3个改型，在图11中环形突出物是把环形弹簧20放到喷咀6的环形刻槽16而形成的，这样的结构简化了喷咀6的加工。在图17中具有半圆形截面的环形突出物62与喷咀6形成一个整体。在图18中整个喷咀6是圆锥形的，并且喷咀6的锥形表面64朝向焊炬2，该锥形表面是做为环形突出物的。在图19中突出物68的锥形表面66是在喷咀6的一端。

图20示出了在图11中表示出的喷咀6的第4个改型，该喷咀6是在金属管70的内外表面一喷镀陶瓷层72而得到的。

第1至第10的实施例和它们的变型可组合成各种不同的形式，例如在图17到19示出的喷咀也可以用在图6、7、9、10和12示出的实施例中，以及在图20中示出的喷咀6可以利用在所有的前面叙述过的实施例中。

当使用喷咀做为焊炬的附件时，特别是当采用CO2气体保护电弧焊时，一种按照本发明的气体保护电弧焊喷咀是可以使用的。

勘误表 CPME854472

Claims (24)

1、气体保护电弧焊咀是

由一个安装到焊炬前端的支撑环和

一个安装到该支撑环前端的圆筒形喷咀组成

以及一种使该喷咀固定到该支撑环上的装置。

该喷咀是由耐热不导电的材料做成的以及

固定该喷咀到该支撑环上是通过把该喷咀压到该支撑环上达到的。

2、按照权利要求1的喷咀，特征为在该喷咀的外圆周表面上有一个突出物，以及该固定装置包括一个具有连接面的固定环，该固定环以其突出物连接到该喷咀上和该固定环还有一个能与支撑环相连接的连结部分。

3、按照权利要求2的喷咀，特征为在该喷咀的一端部的外圆周上有一个环形槽，以及一个环形弹簧放到环形槽里以形成环形突出物，该突出物高出该喷咀外圆表面。

4、按照权利要求2的喷咀，特征为在该喷咀的一端部的外圆周上有半圆形截面的环形突出物，该突出物是与该喷咀做成一整体的。

5、按照权利要求2的喷咀，特征为该喷咀的整个外圆周表面是锥形的，以及该圆锥形表面的最大直径部分可以做为该突出物。

6、按照权利要求2的喷咀，特征为在该喷咀一端的外圆周上具有圆锥形表面。

7、按照权利要求2的喷咀，特征为该固定环的结合面是由与该喷咀的轴线相垂直的。

8、按照权利要求2的喷咀，特征为该固定环的结合面是与该喷咀的轴线同心的一个锥面。

9、按照权利要求2的喷咀，特征为该固定环的连结部分是在该固定环的内圆周面上的内螺纹，和在该支撑环外圆周面上的外螺纹相配合。

10、按照权利要求2的喷咀，特征为该固定环有一个外环和一个内环，该外环的一端内圆周表面与该支撑环的外圆周表面旋转地连结，而在外环的另一端的内圆周表面上有内螺纹以及该内环有该连接表面和一个与该外环内螺纹相连接的外螺纹。

11、按照权利要求2的喷咀，特征为该固定环具有一个开向其一端面的导向槽，一个位于该支撑环外表面上的圆柱形的突出物被放到该导向槽内。

12、按照权利要求11的喷咀，特征为该导向槽相对于该喷咀轴线是倾斜的。

13、按照权利要求11的喷咀，特征为该导向槽是“L”型的。

14、按照权利要求2的喷咀，特征为固定环的连结部分是由固定环和支撑环上的点焊形成的。

15、按照权利要求14的喷咀，特征为在该支撑环的外圆周表面上面向焊炬的一端有一个台阶部分，以及通过该固定环变形而形成的与该台阶部分相接合的变形部分。

16、按照权利要求14的喷咀，特征为一个弹性元件安装在该喷咀和该支撑环中间。

17、按照权利要求15的喷咀，特征为一个弹性元件放在该喷咀和该支撑环中间。

18、按照权利要求1的喷咀，特征为该喷咀是由氮化硅陶瓷材料做成的。

19、按照权利要求1的喷咀，特征为该喷咀是由具有耐热的不导电材料层喷镀在金属管的内外表面上而形成的。

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