用于等離子弧炬的電極及其制造方法技術(shù)

用于等離子弧焊槍的電極和制造電極的方法，電極有一銅電極座，它有一裝有發(fā)射電極頭的下端，工作時(shí)電極頭作為產(chǎn)生電弧的陰極端。焊槍用于氧化氣氛中，銅電極座易于氧化，電弧易于附著在氧化銅上而不是電極頭上，這引起電極座的迅速破壞。為防止這種破壞本發(fā)明專利技術(shù)裝有銀或具有較高逸出功的其他金屬制的套管，它圍繞電極頭，在電極座下端面形成一個(gè)環(huán)，圍繞發(fā)射電極頭的暴露端面，該環(huán)用于阻止來自銅電極座的跳火，使電弧能保持在電極頭上。（*該技術(shù)在2010年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種等離子弧焊槍，更具體地說，涉及一種用于等離子弧焊槍的新型電極，它能提高使用壽命。等離子弧焊槍通常用于金屬加工，包括切割，焊接，表面處理、熔化，和熱處理。這種焊槍包括一個(gè)電極，它能維持一個(gè)電弧，在轉(zhuǎn)移弧操作方式時(shí)，電弧從電極延伸至工件。通常用旋轉(zhuǎn)渦流氣體圍繞電弧，并且在一些焊槍的設(shè)計(jì)中，通常用旋轉(zhuǎn)的水射流圍繞氣體和電弧。用于所述類型的普通焊槍的電極一般包括一個(gè)細(xì)長的管形件，它由具有高導(dǎo)熱性的材料構(gòu)成，例如銅或銅合金。管形電極的前端或放射端包括一個(gè)底端壁，一個(gè)放射電極頭嵌在該處用于維持電弧。電極頭由具有較低的逸出功(work function)的材料構(gòu)成。逸出功在本技術(shù)中的定義是電位差，它是由電子伏特來測定的，它能在給定的溫度下從金屬的表面發(fā)射熱離子。由于它的低逸出功，所以當(dāng)提供一個(gè)電位時(shí)，電極頭能容易地發(fā)射電子，普通使用的電極頭材料包括鉿，鋯和鎢等。所述類型的焊槍所存在的一個(gè)重要問題是電極的使用壽命短，尤其是在焊槍與氧化電弧氣體，例如氧氣或空氣一起使用時(shí)，更具體地說，氣體易于使銅快速氧化，并且隨著銅的氧化，其逸出功下降了。于是，圍繞電極頭的氧化銅開始優(yōu)先于電極頭而維持電弧。當(dāng)這種情況產(chǎn)生時(shí)，銅氧化物和支承銅熔化了，導(dǎo)致了電極過早地?fù)p壞和失效。所以，本專利技術(shù)的目的是提供一種電極，它適用上述類型的等離子弧焊槍，在焊槍使用在氧化氣氛中時(shí)，能顯著地提高其使用壽命。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供制造具有上述特征的電極的有效方法。在所描述的實(shí)施例中的電極構(gòu)造能達(dá)到本專利技術(shù)的上述和其他目的和優(yōu)點(diǎn)。該電極包括一個(gè)金屬的管狀電極座，它有一前端和一后端，和一個(gè)封閉前端的橫向端壁。橫向端壁限定了一個(gè)外部前端面，在前端面中形成一個(gè)空腔。一個(gè)電極頭組件裝在空腔中，包括一個(gè)發(fā)射電極頭，它由一種具有較低逸出功的金屬材料構(gòu)成，以致在提供一個(gè)電壓到該處時(shí)，它能容易地發(fā)射電子。一個(gè)套管圍繞發(fā)射電極頭，以致能將電極頭與電極座隔開。套管在電極座的前端至少有大約0.01英寸的徑向厚度，該套管由一種金屬材料構(gòu)成，該材料的逸出功大于發(fā)射電極頭材料的逸出功。發(fā)射電極頭有一外端面，該端面位于電極座外部前端面的平面上。套管有一位于電極座前端面平面上的外環(huán)形面，它圍繞電極頭的端面。套管的外環(huán)形面的直徑最好至少等于所述發(fā)射電極頭外端面的最大尺寸的大約兩倍。在本推薦實(shí)施例中，套管有一周邊表面和一封閉的底壁，該底壁能用冶金方法熔焊在形成于電極座前外部端面的空腔的內(nèi)壁上。于是，套管將電極頭與電極座的金屬完全隔開了。圍繞發(fā)射電極頭的環(huán)狀套管最好由一種金屬材料，例如銀所構(gòu)成，銀具有高的抗氧化性。因?yàn)殂y和任何所形成的氧化層都是非常差的發(fā)射體，還可以增加電極的使用壽命。于是，電弧可以從發(fā)射電極頭連續(xù)地發(fā)射(而不是從銅電極座或套管發(fā)射)，這就增加了其使用壽命。本專利技術(shù)也包括制造上述電極的方法，包括制備一個(gè)金屬的第一毛坯的步驟，第一毛坯有一前端面，在該端面形成有一空腔。還形成一個(gè)第二毛坯，它基本上由例如銀構(gòu)成，其形狀和尺寸應(yīng)使其能緊密地被容納在空腔中。然后第二毛坯被固定地裝在空腔中。通過例如鉆孔的方法使第二毛坯上形成一個(gè)開口，開口垂直于前端面，然后將一個(gè)發(fā)射電極頭固定地裝在第二毛坯的開口中。然后，金屬毛坯的前端面最好被精加工，形成一個(gè)大致平表的面。它包括金屬的第一毛坯，發(fā)射電極頭，和將電極頭與該金屬毛坯隔開的第二毛坯的圈環(huán)。上面已陳述了本專利技術(shù)的一些目的和優(yōu)點(diǎn)，其余的將參照附圖在下面進(jìn)行描述。附圖說明圖1是體現(xiàn)本專利技術(shù)特征的等離子弧焊槍的側(cè)剖視圖。圖2是等離子弧焊槍下部的局部放大剖視圖，顯示了焊槍的噴咀組件的第二實(shí)施例。圖3-7是顯示了本專利技術(shù)電極制造方法的步驟示意圖。圖8是圖7所示電極的端視圖。圖9-12是本專利技術(shù)電極的其他實(shí)施例的側(cè)剖視圖。先參照圖1所示的實(shí)施例，其中示出了一個(gè)等離子弧焊槍10，它包括一個(gè)噴咀組件12和一個(gè)管形電極14，電極14最好由銅或銅合金制造，它包括一個(gè)上部管件15和一個(gè)下部環(huán)形件或電極座16。更具體地說，上部管件15是一細(xì)長的開口管形結(jié)構(gòu)，它限定了焊槍的縱軸。管件15也包括一個(gè)帶內(nèi)螺紋的下端部17。電極座16也為一管形結(jié)構(gòu)，它包括一下部前端和一上部后端，如圖1和2所示。一個(gè)橫向端壁18(圖2)封閉了電極座16的前端。橫端壁18限定了前部外端面20。電極座的后端有外螺紋，并以螺紋與上管件的下端部分17相連。電極座16的后端是開口的，使電極座具有杯形結(jié)構(gòu)，并形成一內(nèi)腔22(圖6)。電極座的前端壁18包括一圓柱形墩23，它沿縱軸向后延伸進(jìn)入內(nèi)腔22，另外，在端壁18的前端面20形成一空腔24，它沿縱軸向后延伸進(jìn)入圓柱形墩23的長度部分。空腔24通常是圓柱形的，它包括一個(gè)擴(kuò)大的或沉孔形的環(huán)狀外端部分25，它用于下述目的。一個(gè)電極頭組件26裝在空腔中，包括一個(gè)大致圓柱形的發(fā)射電極頭28，它沿縱軸同軸設(shè)置，它有一處于電極座前端面20的平面的圓形外端面29。電極頭28也包括一圓形內(nèi)端面30，該面置于空腔24中，與外端面29相對。另外，發(fā)射電極頭28由具有較低逸出功的金屬材料構(gòu)成。其范圍是在大約2.7至4.2電子伏特(eV)之間，以致在向其提供一個(gè)電位時(shí)，它能容易地放射電子，這種合適的材料包括例如鉿，鋯，鎢，及它們的合金。一個(gè)相對地非放射套管32位于空腔24之中，它同軸地圍繞著發(fā)射電極頭28，套管32有一周壁和一封閉的底壁34，底壁用冶金方法熔焊在空腔的壁上。另外，套管32包括一環(huán)形突緣35，它位于空腔的沉孔形外端部分25，以致限定一個(gè)處于電極座的前端面20的平面上的外環(huán)表面。并且，套管在其前端面20和沿其全長至少有大約0.01英吋的徑向厚度。在前端面20的環(huán)形表面的外徑最好至少為發(fā)射電極28的直徑的大約兩倍。作為一個(gè)具體的例子，電極頭28典型地具有大約0.080英吋的直徑和大約0.160英吋的軸向長度，套管32的環(huán)形突緣35典型地具有大約0.254英吋的外徑。套管32的其余部分的外徑典型地為大約0.157英吋。套管由一種其逸出功大于所述電極座材料的逸出功也大于發(fā)射電極頭材料的逸出功的金屬材料構(gòu)成，關(guān)于這一點(diǎn)，套管最好由其逸出功至少大約為4.3電子伏(ev)的金屬材料構(gòu)成。幾種金屬和合金可用于本專利技術(shù)的非發(fā)射套管。下面是幾種合適材料的有關(guān)性能的一覽表 和一個(gè)高溫塑料絕緣件55固定在位。元件55使噴咀組件12與電極14絕緣。噴咀組件12包括一個(gè)上噴咀件63和一個(gè)下噴咀件64，所述元件63和64分別包括第一和第二孔60、62。雖然上、下噴咀件可以都是金屬的，但下噴咀件最好是陶瓷材料，例如礬土制的。通過一個(gè)塑料間隔件65和一個(gè)水渦流環(huán)66將上噴咀件63與下噴咀件64隔開。在上、下噴咀件63、64之間的空間形成一個(gè)水腔67。上噴咀件63的孔60與焊槍電極14的縱軸軸向?qū)?zhǔn)。并且，孔60是圓柱形的，它有一個(gè)與增壓腔56相鄰的帶倒角的上端，其倒角角度是大約45°。下噴咀件64包括一圓柱體部分70，它限定了一個(gè)前(或下)端部分和一個(gè)后(或上)端部分，孔62同軸地延伸穿過噴咀件。一個(gè)環(huán)形安裝突緣71定位于后端部分，一個(gè)截錐面72形成于前端部分的外部，以致于它與第二孔62同軸。環(huán)形突緣71由一個(gè)帽74下端的朝向內(nèi)的突緣73從下面支承，帽74通過內(nèi)螺紋可拆卸地裝在外本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種適用于在等離子弧焊槍上維持一個(gè)電弧的電極，包括一個(gè)金屬電極座，它有一前端，和一個(gè)在所述前端上的空腔，和裝在所述空腔中的電極頭組件，它包括一個(gè)發(fā)射電極頭，它由具有較低逸出功的金屬材料構(gòu)成，和一個(gè)圍繞發(fā)射電極頭將其與所述電極座隔開的套管，所述套管在所述前端有至少大約０．０１英寸的徑向厚度，套管中一種其逸出功大于發(fā)射電極頭材料逸出功的金屬材料構(gòu)成。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韋恩斯坦利塞維倫斯，
申請(專利權(quán))人：ESAB焊機(jī)產(chǎn)品公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]