電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬，包括一個(gè)焊炬體和一個(gè)安裝在其內(nèi)的用于夾持電極的電極夾具。為了減小焊炬的熱負(fù)荷，避免焊炬頭和手柄的強(qiáng)烈溫升，在焊炬體的外套和電極夾具之間設(shè)有一個(gè)散熱體，其材料的導(dǎo)熱系數(shù)ｘ↓［Ｋ］大于電極夾具和外套的材料的導(dǎo)熱系數(shù)。（*該技術(shù)在2014年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電弧焊的焊炬或者電弧切割焊炬，包括一個(gè)焊炬體和一個(gè)安裝在其內(nèi)部的用于電極的電極夾具。液冷或者氣冷式電弧焊焊炬和電弧切割焊炬的主要功能部件，包括電極、電極夾具、焊炬體以及在焊炬體內(nèi)部構(gòu)成的用于容納電極夾具的殼體。公知的焊炬的焊炬體及殼體通常用有色金屬制成，特別是使用黃銅或者紫銅。電極夾具或者WIG(鎢電極惰性氣體焊)或等離子體焊炬的夾套和MIG/MAG焊炬的噴嘴經(jīng)常是用紫銅制成的，其中也有采用黃銅制成的。這種公知焊炬的缺點(diǎn)是，由于高強(qiáng)度的電流作用以及由此而產(chǎn)生的熱負(fù)荷需要大流量的流體用于焊炬的冷卻，而且焊炬也要具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸。特別是在液冷式焊炬中，散熱問(wèn)題部分地受到了以下條件的影響冷卻介質(zhì)在焊炬入口和焊炬體之間的連接區(qū)內(nèi)無(wú)法定量地送入焊炬體內(nèi)。總之所產(chǎn)生的熱量會(huì)造成焊炬頭和手柄的強(qiáng)烈升溫，使得焊炬頭處的塑料絕緣層熔化。極高的熱負(fù)荷還會(huì)導(dǎo)致功能部件的嚴(yán)重磨損，進(jìn)而減少了使用壽命。本專利技術(shù)的任務(wù)是，開(kāi)發(fā)一種上述的電弧焊炬或者電弧切割焊炬，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，能明顯減小焊炬的熱負(fù)荷，避免焊炬頭和手柄的強(qiáng)烈溫升。本專利技術(shù)對(duì)以上任務(wù)的解決方案是，在焊炬體的外套和電極夾具之間設(shè)有一個(gè)散熱體，其材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于電極夾具和外套的材料的導(dǎo)熱系數(shù)。對(duì)于在電極夾具和電極之間由于過(guò)渡電阻的損耗功率而產(chǎn)生的熱量，通過(guò)本專利技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速有效的導(dǎo)熱。這種效果是通過(guò)對(duì)散熱體、電極夾具和外套的材料導(dǎo)熱系數(shù)的特定選擇實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)所利用的機(jī)理是，熱量總是從熱的不良導(dǎo)體流向熱的良導(dǎo)體。所以，由于散熱體的導(dǎo)熱系數(shù)較高，電極夾具上產(chǎn)生的熱量將直接傳遞給散熱體，然后從散熱體上被冷卻液帶走。此時(shí)和散熱體相比具有較小導(dǎo)熱系數(shù)的外套同時(shí)起到了防熱罩的作用，因此不會(huì)使焊炬體產(chǎn)生過(guò)熱。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)手柄的溫度大大低于所要求的標(biāo)準(zhǔn)，從而改善了焊炬的操作，特別是大大改善了焊炬的長(zhǎng)時(shí)間焊接操作。由于實(shí)現(xiàn)了傳熱的最佳化，也減小了焊炬的結(jié)構(gòu)尺寸，所以在基本相同的電流負(fù)荷下，可以得到更為輕便的焊炬。反之，和公知焊炬相比，由于改進(jìn)了焊炬的冷卻，在同樣的電流強(qiáng)度下可以延長(zhǎng)焊炬的使用壽命。在液冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬中，根據(jù)本專利技術(shù)的一種方案，電極夾具的材料的導(dǎo)熱系數(shù)比外套材料的導(dǎo)熱系數(shù)更高。這樣使得被傳遞的熱量實(shí)際上集中在散熱體上，不會(huì)有過(guò)多的熱量傳遞到外界，或者傳遞到手柄等處。在液冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬中，進(jìn)行材料的選擇時(shí)，散熱體可由紫銅制成，電極夾具由有色金屬，如黃銅制成，外套由不銹鋼制成。在氣冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬中，特別是在電流負(fù)荷較高的場(chǎng)合，建議散熱體被流動(dòng)的保護(hù)氣體所包圍和/或環(huán)繞，散熱體、外套和電極夾具的材料導(dǎo)熱系數(shù)之間的關(guān)系為χK＞χE，χA，最好為χK＞χA＞χE。此時(shí)在電極夾具上產(chǎn)生的熱量直接傳到散熱體上，然后通過(guò)環(huán)繞在散熱體周圍的保護(hù)氣體被傳遞到外界。由于電極夾具的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以可以避免熱量傳向焊炬后部。和散熱體相比，外套具有更小的導(dǎo)熱系數(shù)，從而能保證不會(huì)有過(guò)多的殘余熱量傳遞到外界，并且可以避免焊炬頭部塑料絕緣層的熔化以及手柄的強(qiáng)烈溫升。根據(jù)本專利技術(shù)，在高電流負(fù)荷的氣冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬中，散熱體由紫銅制成，外套由有色金屬，如黃銅制成，并且電極夾具由不銹鋼制成。這種材料選擇可以保證電極夾具處的熱量直接傳遞給散熱體，并且可以避免熱量經(jīng)電極夾具返回到焊炬頭部。由黃銅制成的外套還可以防止過(guò)多的殘余熱量從外套傳向焊炬頭部。根據(jù)本專利技術(shù)，電流負(fù)荷較低的氣冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬，例如200安培以下的焊炬，其散熱體和外套可以制成一體，散熱體/外套與電極夾具的材料導(dǎo)熱系數(shù)之間的關(guān)系為χK/A＞χE。這種小安培焊炬和大安培焊炬相比，其電弧反射熱量不高，因此在制造和安裝工藝方面可以采用簡(jiǎn)單的方式，將散熱體和外套制成一體，熱傳導(dǎo)經(jīng)過(guò)該整體部件進(jìn)行。其中的散熱體和外套由有色金屬，如黃銅制成，電極夾具由不銹鋼制成，這樣可以在電極夾具和散熱體之間實(shí)現(xiàn)有效的熱傳遞。必要時(shí)，整體式的散熱體和外套還可具有沿徑向外伸的翅片和/或軸向翅片、凸起或者類似的散熱面，從而有利于整體式部件的傳熱在較大的表面上進(jìn)行。在任何情況下，均可以保證散熱頭部的塑料絕緣層不發(fā)生過(guò)熱和分解，也可以使手柄保持在規(guī)定的溫度標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種方案，散熱體在焊炬的縱向上隔開(kāi)了若干個(gè)順序排列的容納冷卻介質(zhì)的循環(huán)通道。通過(guò)冷卻介質(zhì)在延長(zhǎng)了的流道中的強(qiáng)制導(dǎo)向可以極為有效地將熱量從散熱體傳遞到冷卻介質(zhì)中。根據(jù)本專利技術(shù)，一種有利的結(jié)構(gòu)，在散熱體和外套之間構(gòu)成循環(huán)通道。循環(huán)通道例如可以由沿徑向外伸并與外套相接的翅片構(gòu)成，從而進(jìn)一步增加了散熱體的傳熱面積。根據(jù)本專利技術(shù)的一種專門的方案，循環(huán)通道經(jīng)沿圓周交錯(cuò)布置的開(kāi)口相互連通，從而實(shí)現(xiàn)冷卻液在循環(huán)通道內(nèi)旋轉(zhuǎn)式強(qiáng)制導(dǎo)向，并且達(dá)到向冷卻介質(zhì)的有效熱傳遞。本專利技術(shù)的另一種方案特別適用于MIG—MAG—焊炬，其循環(huán)通道沿焊炬軸線呈螺旋狀延伸，從而簡(jiǎn)化制造工藝。在本專利技術(shù)的液冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬中，進(jìn)液側(cè)的冷卻液經(jīng)導(dǎo)流管被送入電極夾具之間的循環(huán)通道內(nèi)的接觸區(qū)，并且朝著焊炬后部的方向?qū)⒗鋮s液引入回流管。這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)冷卻液的有效和有控制的導(dǎo)入和排出，而公知的焊炬則經(jīng)常出現(xiàn)冷卻介質(zhì)在達(dá)到最熱的部位之前已經(jīng)被加熱的情況，所以不能再以要求的程度進(jìn)行傳熱。根據(jù)本專利技術(shù)，對(duì)液冷式電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬進(jìn)行冷卻的另一種方式是，進(jìn)液側(cè)的冷卻液進(jìn)入一個(gè)壓力室，并且從壓力室朝著焊炬后部的方向流入一個(gè)冷卻室，冷卻室和回流管相通。此時(shí)在壓力室內(nèi)建立了一個(gè)流體壓力，使冷卻液在冷卻室內(nèi)被加速，并且被壓向氣體噴嘴的方向。這種冷卻液的加速可以起到非常有效的導(dǎo)熱作用。本專利技術(shù)所述的氣冷式焊炬還具有以下結(jié)構(gòu)，散熱體具有一個(gè)與電極夾具同心布置的環(huán)形保護(hù)氣體排氣口，該排氣口與距離氣體噴嘴最近的循環(huán)通道相連通。最后，如果焊炬熱負(fù)荷較小，則可以放棄采用釬焊連接功能部件，而是按照本專利技術(shù)的建議，將外套、散熱體和/或在必要時(shí)電極夾具均制成壓配合零件。這種壓配合零件的制造費(fèi)用較低，而且具有最佳的密封效果。本專利技術(shù)的其他目的、優(yōu)點(diǎn)、特征和用途見(jiàn)以下附圖所示的實(shí)例及其說(shuō)明。其中所有被描述和/或圖示的特征可以以任意合理的方式構(gòu)成本專利技術(shù)的方案，不受這些特征在權(quán)利要求中的組合或者權(quán)利要求的引用的約束。附圖說(shuō)明圖1表示本專利技術(shù)所述氣冷式WIG焊炬的縱向剖視圖。圖2表示另一種本專利技術(shù)所述氣冷式WIG焊炬的縱向剖視圖。圖3表示本專利技術(shù)所述液冷式WIG焊炬的縱向剖視圖。圖4表示另一種本專利技術(shù)所述液冷式WIG焊炬的縱向剖視圖。圖1表示的氣冷式WIG焊炬具有一個(gè)焊炬體1，一個(gè)外套5，該外套構(gòu)成了容納散熱體6和電極夾具3的殼體2。在作為夾套構(gòu)成的電極夾具3內(nèi)夾有電極4。在外套5的前端裝有一個(gè)絕緣套13，該絕緣套構(gòu)成了安裝金屬氣體噴嘴9的固定座。為了改善經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管14進(jìn)入焊炬頸部15的保護(hù)氣體的分布狀況，在圖1的實(shí)例中安裝了一個(gè)氣體透鏡16。在氣體噴嘴9對(duì)面設(shè)置的焊炬體1的端部有一個(gè)焊炬罩17，它將輸送電流的電極4封閉。焊炬體1和焊炬頸15以及焊炬噴嘴9一樣，都具有塑料外殼18。如圖1所示，散熱體6設(shè)置在外套5和電極夾具3之間，同時(shí)構(gòu)成了截錐形支座19，該支座用于與焊炬罩17之間螺紋連接的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
電弧焊焊炬或者電弧切割焊炬，包括一個(gè)焊炬體（１）和一個(gè)安裝在其內(nèi)的用于夾持電極（４）的電極夾具（３），其特征是，在焊炬體（１）的外套（５）和電極夾具（３）之間設(shè)有一個(gè)散熱體（６），其材料的導(dǎo)熱系數(shù)ｘ↓［Ｋ］大于電極夾具（３）和外套（５）的材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：赫爾曼施佩爾林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：亞歷山大賓茲爾無(wú)限有限兩合公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：DE[德國(guó)]