[發(fā)明專利]用于在焊接裝置中提供具有特定輪廓的保護(hù)氣體層流的裝置；相應(yīng)的焊接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780062760.7
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN109843496B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·赫格爾;扎卡里·恩德特
• 申請（專利權(quán)）人: 伊利諾斯工具制品有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K26/21;B23K10/02;B23K26/14;B23K9/167;B23K9/32
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所 31259
• 代理人: 脫穎;施嘉薇

本公開涉及焊接裝置的部件，其被配置成產(chǎn)生具有成型流輪廓(1)的保護(hù)氣體，其提供與通過傳統(tǒng)裝置獲得的長度相比在更長的長度上具有層流輪廓的保護(hù)氣體柱。所述部件利用一個或多個限流器，該限流器被配置成在從保護(hù)氣體流動通道的中心起遞增的距離處對保護(hù)氣體的流動提供更高的阻力。通過朝向通道的外緣提供遞增的阻力，在相對短的流長度上獲得成型的保護(hù)氣體流輪廓(1)。

本申請要求2016年8月15日提交的美國臨時專利申請62/375,021、 2016年11月8日提交的美國臨時專利申請62/418,923以及2017年8月14 日提交的美國專利申請15/676,065的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請各自的全部內(nèi)容援引加入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于在焊接裝置中提供具有特定輪廓的保護(hù)氣體層流的裝置以及相應(yīng)的焊接裝置。

背景技術(shù)

保護(hù)氣體在制造優(yōu)質(zhì)焊縫中發(fā)揮重要作用。具體而言，保護(hù)氣體防護(hù)或保護(hù)焊縫免受導(dǎo)致氧化的大氣中氧氣及其他大氣污染物影響。因此，為了確保可以制造優(yōu)質(zhì)焊縫，維持通過焊接裝置的保護(hù)氣體的適合流量是重要的。例如，因?yàn)閷恿鬏喞獙⑤^少的來自大氣的不期望的反應(yīng)性氣體引入到保護(hù)焊接區(qū)域的惰性氣體柱中，所以離開焊接裝置的氣體出口(例如噴嘴)的保護(hù)氣體柱適合地具有層流流動輪廓，而不是湍流流動輪廓。

然而，由于在保護(hù)氣體與在保護(hù)氣體柱周圍的大氣的速度差異，在保護(hù)氣體柱的外邊緣處存在開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性。這些不穩(wěn)定性起始于波狀運(yùn)動并且增長，直至保護(hù)氣體的流動在與氣體出口相隔某一距離的位置處變成完全湍流。保護(hù)氣體柱在其上維持基本上層流流動輪廓的距離取決于多種因素，包括保護(hù)氣體的流量、氣體出口的橫截面尺寸(通常隨著噴嘴部件的杯尺寸而改變)，及諸如此類。

保護(hù)氣體也適合地在與噴嘴節(jié)流孔相隔顯著的距離處維持層流流動輪廓，即保護(hù)氣體柱對于相對長的長度維持基本上層流流動輪廓。這使焊接裝置得以在鎢電極從噴嘴的端部進(jìn)一步延伸(伸出)的情況下進(jìn)行操作，從而增進(jìn)焊接區(qū)域的可視性和可訪問性，由此允許焊接裝置的用戶更有效地焊接更緊密的接頭或難以到達(dá)的接頭。由于這些原因，在焊接裝置提供具有持久層流流動輪廓的保護(hù)氣體柱情況中，可以實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量且更易于獲得的焊縫。

為了提供具有期望的層流流動輪廓的保護(hù)氣體柱，傳統(tǒng)的焊接裝置通常利用氣體噴嘴、氣體透鏡(gas lenses)，或其組合。

用于焊接裝置的氣體噴嘴，也常被簡稱為噴嘴或杯，是與焊接裝置的頭部附接并且具有出口的部件，保護(hù)氣體經(jīng)由該出口離開焊接裝置并且流向焊接區(qū)域，所述焊接區(qū)域內(nèi)的部分被稱為保護(hù)氣體柱。氣體噴嘴的出口通常是收窄的，從而在出口處提供變窄的流動橫截面積，由此減少湍流。噴嘴可以由任何類型的耐熱材料制成，但是通常由陶瓷、金屬(例如銅、黃銅等)或其組合制成。許多焊接裝置，例如氣體保護(hù)鎢極焊接裝置，利用可替換的陶瓷噴嘴，其被擰入到焊炬頭中或者被推入到焊炬頭上的合適位置。雖然噴嘴用來減少保護(hù)氣體柱中的湍流，但一般而言，在保護(hù)氣體柱變成湍流之前，鎢電極可以伸出與噴嘴出口直徑的大約一半相等的距離。

用于焊接裝置的氣體透鏡是替代傳統(tǒng)筒夾體而與焊接裝置附接的部件。典型的氣體透鏡由金屬(例如銅和/或黃銅)體構(gòu)成，其具有一層或多層鋼/ 不銹鋼的網(wǎng)篩(與鋼相比，不銹鋼提供更大的耐用性和防銹性和防腐蝕性)。更先進(jìn)的氣體透鏡利用工程設(shè)計(jì)的多孔過濾介質(zhì)替代網(wǎng)篩。網(wǎng)篩和多孔過濾介質(zhì)都用來使保護(hù)氣體均勻地分布在電極周圍，從而產(chǎn)生具有平推流輪廓的保護(hù)氣體，其中所述氣體的速度在流動通道的整個橫截面各處基本上相等。通過產(chǎn)生平推流，氣體透鏡減少保護(hù)氣體湍流并且提供具有較長層流流動輪廓的保護(hù)氣體柱。這進(jìn)而允許電極延伸超過焊炬端部更遠(yuǎn)的距離。例如，一般而言，當(dāng)利用氣體透鏡和噴嘴時，在保護(hù)氣體柱變成湍流之前，鎢電極可以伸出長達(dá)約噴嘴出口直徑的距離。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及向焊接裝置提供具有層流流動輪廓的保護(hù)氣體柱的裝置，與利用傳統(tǒng)部件獲得的那些層流流動輪廓相比，所述層流流動輪廓從氣體出口延伸更遠(yuǎn)的距離。因此，在一些實(shí)施例中，所述裝置可以替換傳統(tǒng)的氣體透鏡和噴嘴。

發(fā)明內(nèi)容