[發明專利]用于固定等離子體焊炬電極的裝置和方法

有效

• 申請號: 201480051613.6
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN105532077B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 端正;張宇;P.特瓦羅;金成帝;M.F.科恩普羅布斯特;J.默雷;J.科尼什
• 申請（專利權）人: 海別得公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;H05H1/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;譚祐祥

一種用于等離子體電弧焊炬的電極，其包含由導電材料形成的大體柱形的細長主體。細長主體包含連接到電源的近端底部和接收發射元件的遠端端部。電極可以包含凸緣，凸緣圍繞相對于細長主體的遠端端部的表面被設置并從細長主體的表面徑向地延伸，并且凸緣被用于圍繞細長主體的遠端端部建立等離子體氣流的均勻氣流分布。電極可以包含與電極的近端端部電連通的接觸元件。接觸元件包含底座部分，底座部分具有大于電極主體的最外層直徑的外部寬度并且被配置成將接觸元件定位在等離子體電弧焊炬內。

技術領域

本發明涉及用于等離子體電弧焊炬電極的改進特征和用于促進在等離子體電弧焊炬中的對稱等離子體氣流以及在等離子體電弧焊炬內對準電極的方法。

背景技術

材料加工裝置，比如焊炬系統（例如，等離子體焊炬系統）和激光廣泛地用于通常被稱為工件的材料的焊接、切割和標記。典型的等離子體焊炬系統可以包含具有安置在焊炬主體內的中心出口孔的噴嘴和電極、電連接、用于冷卻的通道、用于電弧控制流體（例如，等離子體氣體）的通道和電源這樣的元件。

可以以各種方式生成等離子體電弧。例如，通過各種接觸啟動式方法中的任一種可以在電極和噴嘴之間生成電弧。接觸啟動式方法常常涉及在電極和碰嘴之間建立物理接觸和/或電連通，并且在這兩個元件（電極和噴嘴）之間創建電流路徑。

電極和噴嘴常常被布置成使得它們在所述焊炬主體內創建氣體腔。所述腔常常被布置成使得其能夠接收壓縮氣體（等離子體氣體）。在腔內的氣體壓力可以增大直到其達到一點，在該點處，氣體壓力足以分離電極和噴嘴之間的接觸。此分離引起等離子體電弧在等離子體腔中的電極（陰極）和噴嘴（陽極）之間形成。

通常，等離子體電弧包含具有高溫和高動量的氣體的受限電離噴射。所述電弧電離等離子體氣體以產生等離子體噴射，其可被轉移到工件以進行材料加工。

材料加工設備（例如，等離子體電弧焊炬）的某些部件會由于使用隨時間的推移而劣化。這些部件通常稱為“消耗品”。典型的焊炬消耗品可以包含電極、渦流環、噴嘴和護罩。

此外，在啟動等離子體電弧焊炬的過程中，所述消耗品可能變得未對準。這樣的未對準可以縮短焊炬消耗品的預期壽命并且降低等離子體噴射位置的精度和可重復性。盡管這些可消耗部件可在現場被容易地替換，但是替換可消耗部件可能導致停工時間及降低的生產力。因此，電極在等離子體電弧焊炬內的恰當對準對于確保合理的可消耗壽命和切割精度是必要的。

進一步地，等離子體氣流圖案中的不一致可以通過降低焊炬切割速度和可消耗品預期壽命不利地影響焊炬性能。因此，維持對稱的等離子體圖案對實現合理的等離子體切割性能是重要的。

發明內容

在此描述的一些實施例涉及獲得改進的焊炬性能以及通過利用促進等離子體氣體的均勻氣流分布的電極特征實現可消耗品預期壽命。

在一個方面中，用于等離子體電弧焊炬的電極包含大體柱形的細長主體、流動通道和凸緣。所述電極主體由導電材料形成并且包含近端端部和遠端端部。所述電極主體的所述遠端端部可包含發射插入物。所述流動通道圍繞相對于所述細長主體的所述近端端部的第一表面被設置并且被布置成引導冷卻氣流圍繞所述細長主體的所述第一表面。所述凸緣被設置在所述流動通道和所述細長主體的所述遠端端部之間。所述凸緣從所述細長主體的第二表面徑向地延伸并且被配置成圍繞所述細長主體的所述遠端端部建立等離子體氣流的基本對稱的氣流分布。

在另一個方面中，用于等離子體電弧焊炬的電極可以包含由導電材料形成的大體柱形的細長主體、螺旋流動通道和徑向延伸部。所述細長主體包含連接到的所述等離子體電弧焊炬的電源的前端端部和接收發射元件的后端端部。所述螺旋流動通道圍繞相對于所述細長主體的所述前端端部的第一表面設置并且被配置成圍繞所述細長主體的所述第一表面運送冷卻氣流。所述徑向延伸部被設置在定位在所述螺旋流動通道和所述細長主體的所述后端端部之間的所述細長主體的第二表面上并且被配置成圍繞所述細長主體的所述后端端部建立等離子體氣流的基本均勻分布。