[發明專利]用于通過相同耗材組對工件進行打標和切割的方法及等離子電弧焊炬系統

無效

• 申請號: 201110412851.3
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102554427A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 小J·V·瓦倫;K·D·阿什克塔爾
• 申請（專利權）人: 依賽彼集團公司
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董敏

技術領域

本發明整體上涉及等離子電弧焊炬系統，并且更具體地涉及具有在不必改變焊炬的任何耗材的情況下對金屬工件進行切割(即，切斷或分成多件)和打標(即，在表面上產生可見線條)的能力的等離子電弧焊炬系統。

背景技術

通常采用專用的等離子打標焊炬以利用線條、數字或符號來打標金屬板和其他工件以方便后續的板布置和組裝操作。而且，有時采用字母數字標記用于板標識的目的。已知的打標焊炬通常在低安培數(例如，大約8安培-10安培)下操作并且采用非切割氣體比如氬氣作為等離子氣體，該等離子氣體形成通過噴嘴口離開的且在工件上形成可見標記的等離子流。已知的打標焊炬通常還包括空氣冷卻系統，該空氣冷卻系統使空氣循環而與電極接觸并且隨后沿著等離子噴嘴的外側表面以共軸圍繞等離子流的方式排出。

期望的是具有能夠打標和切割工件并且以高精度執行這兩項工作的等離子電弧焊炬。本申請的受讓人先前已經開發出具有打標和切割能力的等離子電弧焊炬，如在美國專利No.6,054,669中公開的那樣，該專利的全部公開內容通過參引的方式并入本文。在No.6,054,669專利中描述的焊炬包括限定有縱向軸線的焊炬本體、以及沿著該縱向軸線安裝到焊炬本體上且限定有前部排放端的電極。噴嘴安裝在焊炬本體上以覆蓋電極的前部排放端并且由此限定出它們之間的等離子空腔，并且噴嘴包括前壁，該前壁具有穿過其中的、沿著縱向軸線與電極對準的孔。防護罩安裝到焊炬本體上，從而以間隔開的關系覆蓋噴嘴的前壁并且限定出它們之間的間隙，該間隙形成共軸環繞噴嘴孔的環形口。等離子氣體通道延伸穿過焊炬本體并且延伸到等離子空腔，并且設有等離子氣體控制部用于將等離子打標氣體輸送至等離子氣體通道并且由此到達等離子空腔。而且，防護氣體通道延伸穿過焊炬本體并且延伸至環形氣體口，并且設有防護氣體控制部用于將氣體(可選地還包括水霧)輸送至防護氣體通道并且由此到達環形氣體口。還設有電源用于將適于工件的等離子打標的相對較低功率水平的電力輸送至電極。

用于上述焊炬的噴嘴口直徑相當小，處于0.018英寸至0.043英寸的級別。因此，電弧密度即使在相對較低的打標電弧電流水平(10安培至35安培)下也很高。這使得焊炬能夠在碳鋼和不銹鋼上形成高質量的標記。但是，為了形成這種高質量的標記，打標速度(即，焊炬的線速度，通常以每分鐘英寸數或“ipm”來衡量)必然相對較低。

在一些應用(例如，在諸如用于造船等之類的大的板材上打標出對準標記)中，期望的是能夠以高得多的打標速度進行打標。為了能夠利用上述焊炬增大打標速度，必須增大電弧電流。可選地，發現在防護氣體中添加可選的水霧使得能夠在不增大電弧電流的情況下增大打標速度。但是，即使當水霧被采用時仍不能以超過大約300ipm的速度進行打標，并且用于可接受質量的字母數字打標的最高可得速度是大約100ipm。

發明內容

本申請說明一種采用與上述系統及方法明顯不同途徑的等離子電弧焊炬及方法。能夠在不改變焊炬的任何耗材(電極和噴嘴)的情況下執行切割和打標。通過目前說明的焊炬系統，能夠使用具有很大直徑噴口(例如0.070英寸和更大)的等離子噴嘴，并且仍然能夠在工件比如不銹鋼上打標出高質量的、微細的線條。能夠在沒有打標質量的明顯損失的情況下獲得高達600ipm的打標速度。這些反直覺的結果借助下文描述的焊炬系統及方法的特征成為可能。

根據本文公開的一個實施方式，一種操作等離子電弧焊炬以有選擇地切割金屬工件及在金屬工件的表面上進行打標的方法，包括步驟：

(1)提供等離子電弧焊炬，包括：

(a)焊炬本體，所述焊炬本體限定有縱向軸線；

(b)電極，所述電極沿著所述縱向軸線安裝到所述焊炬本體上并且限定有前部排放端，所述前部排放端支承能夠操作用于發射電弧的發射元件；

(c)等離子噴嘴，所述等離子噴嘴安裝在所述焊炬本體上以覆蓋所述電極的所述前部排放端并且由此限定出它們之間的等離子空腔，所述等離子噴嘴包括前壁，所述前壁具有延伸穿過其中且沿著所述縱向軸線與所述電極對準的等離子噴嘴口，使得從所述發射元件發射的電弧能夠與等離子氣體流一起穿過所述等離子噴嘴口；