氣體保護焊焊槍的制作方法

專利名稱：氣體保護焊焊槍的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于焊接設備，主要用于二氧化碳和氬氣保護熔化極電弧焊。
背景技術：
在氣體保護焊中，焊絲由送絲機經過焊槍送入電弧。焊槍通過焊接電流，又暴露在電弧的作用下，很容易被加熱而損壞或者難以操作。尤其是直接受到電弧加熱的零件，如導電咀、噴嘴以及耐熱程度較低的絕緣部分，如電纜外皮和氣管，更易被損壞，成為影響焊槍壽命及焊接過程穩(wěn)定性的關鍵因素。
過去曾有人提出過各種方案來解決上述問題。如中國專利01230178.7提出在焊槍的鵝頸內做成螺旋槽的形狀，利用CO2氣體來冷卻鵝頸，這樣做可以在一定程度上降低焊槍的溫度，但對防止電纜的損壞并不很有效。中國專利01263776.9提出以陶瓷作為金屬噴嘴的絕緣內襯，代替目前一般常用的有機絕緣材料。這樣做的確提高了噴嘴的耐熱性，但絕緣內襯直接裝在噴嘴座上，很難保證準確的定位，也容易被打碎。中國專利95240815.5提出在導電咀的頂部裝一塊陶瓷蓋，這樣可防止飛濺的粘結并提高導電咀工作的可靠性，延長其壽命。但如何保證這片陶瓷蓋能牢固可靠地與導電咀結合在一起，卻沒有很好地解決。中國專利86100287提出把插入焊槍鵝頸處彎曲段軟管“稀疏”軟化，從而改進焊絲的送進性能。但實際上當軟管其余部分都是“緊密”較硬，局部“稀疏”變軟，反而可能使焊絲在局部彎折，引起送絲不穩(wěn)。
由此可見，影響氣保護焊槍的一些關鍵問題并沒有得到很好的解決。
本

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是通過改變焊槍中一些關鍵部件的設計以提高焊槍的工作性能及可靠性。
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之一是這樣一種裝在手把內的鵝頸座。其結構設計使其發(fā)熱最小，同時又受到焊接保護氣體的強烈冷卻。這樣手把和電纜接頭的溫度可大大降低，使手把即使在大電流焊接時也不太熱，同時保證了電纜接頭長期可靠地工作，不會燒壞。
為達到這個目的，采取了四個方面的措施一是用紫銅作為鵝頸座的材料，使鵝頸座整體的電阻降至最低；二是在鵝頸座與鵝頸尾端的接口處只開縱縫，沒有橫縫，使電流的流通不會有因橫向切縫而引起的截面減少使電阻增加的影響；三是把電纜線除了如通常加環(huán)壓緊在芯柱上外，其端面還與鵝頸座釬焊在一起，從而使從電纜線過渡到鵝頸座之間的電阻降到最低；四是在鵝頸座內部塞入高效熱交換器，當焊接保護氣體流過此熱交換器時，使與其相鄰的鵝頸座及電纜接頭充分冷卻。
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之二是提供這樣一種用陶瓷做絕緣的噴嘴，它用陶瓷作為金屬殼的內襯，但又在里面又加了一層金屬。最里層的金屬可以進行最后的加工，做出螺紋或直筒形，這樣可保證噴嘴成品精確的幾何尺寸形狀，與導電咀出口處的焊絲同心。與噴嘴座接觸的是里層的金屬殼，當噴嘴因去飛濺或其它原因受到打擊時，也不象陶瓷那樣容易損壞。
對一些尺寸較小的噴嘴，也可以仍保留以陶瓷作內襯，但在容易受到打擊的地方，如頂部可添加一圈耐打擊的塑料以防止損壞。也可以只把噴嘴受熱最強的地方，朝向電弧的底部用陶瓷作內襯，而在受熱較小的上部仍用塑料，以保證幾何精度。
本發(fā)明的內容之三是提供這樣一種導電咀，這種導電咀既可以是簡單地在普通導電咀前端擰上一個陶瓷蓋，防止導電咀直接受電弧幅射，溫度過高；也可以是再在導電咀本體上又加上二層套管，使焊接保護氣在套管間流動，產生強烈的冷卻作用。從而進一步延長了導電咀的使用壽命及工作可靠性。
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之四是提供這樣一種送絲軟管，其前端插入焊槍的部分整體上都比其余部分軟，而其余的部分，特別是靠近送絲機的后端，有足夠的剛度，這樣就避免了軟管局部過軟，產生焊絲彎折而引起送絲不穩(wěn)。


圖1為本發(fā)明的焊槍總2為鵝頸座3及其相鄰有關部件3為熱交換器302的導通片302A4為熱交換器302的隔離片302B5為導通片302A的又一種結構6為熱交換器302中疊片組合及氣體流動情況7為熱交換器302上下二導通片302A疊合8為又一種疊片組合及氣體流動情況9為熱交換器302又一種結構10為一般常用焊槍的鵝頸座3及其相鄰有關部件11為分離的鵝頸后座30312為噴嘴113為絕緣子14為包括絕緣子和噴嘴體二者的噴嘴115為絕緣子和噴嘴體合一的噴嘴116為圖15的一種改進17為又一種絕緣子18為圖17的A方向視19為一種雙層結構的絕緣子20為另一種雙層結構的絕緣子21為又一種雙層結構的噴嘴22為導電咀223為導電咀2的又一種結構24為圖21中導電咀座401底部視25為軟管526為又一種軟管527為圖26的A處局部放大圖本發(fā)明的具體實施方案結合附圖，下面描述本發(fā)明的具體實施方案。
圖1所示為本發(fā)明焊槍總圖。焊槍手把8內裝有鵝頸座3。鵝頸4插入鵝頸座3前端?？ōh(huán)9把鵝頸4卡緊在鵝頸座3前端。鵝頸前端裝有噴嘴1和導電咀2。電纜線7接在鵝頸座3后端，焊絲6通過軟管5穿過鵝頸座3、鵝頸4等一直到導電咀2送出。保護氣體由氣管10沿軟管5一直送到前面噴嘴1處。
圖2所示為鵝頸座及其相鄰有關部件圖。鵝頸座3由其外殼301、內裝的高效熱交換器302及后座303等三部分組成。全部用紫銅作材料。氣管10插在與后座303連接在一起的氣管座13上。外銅套12后部把電纜的外皮11、電纜線7及氣管10固定。其前端把電纜線7壓緊在鵝頸座后座303上。而外銅套12、電纜線7的端頭又通過釬焊縫14聯結在鵝頸座外殼301及后座303上。鵝頸座3前端A接鵝頸4處開縱向槽，由卡環(huán)9鎖緊(圖上未表示，見圖1)。保護氣體由氣管10內部穿過熱交換器302進入前面的鵝頸4。
圖3及圖4表示組成熱交換器302的二種疊片。疊片本身為薄銅片，厚約0.3毫米。疊片的一種稱為導通片302A，如圖3所示，中間有一大孔，可讓軟管穿過，周圍除X處外均勻地分布著一些小孔。疊片的另一種稱為隔離片302B，如圖4所示，周圍只有一個小孔。圖5表示導通片的又一種形狀，與圖3不同的是其周圍是一些開口的半孔，實際上導通片上的孔可以做成任何形狀，如矩形或三角形等。疊片也可以以各種不同的方式排列組合，形成氣流通道。圖6為一種疊片組合沿圓周方向展開圖及其中氣流運動的情況。若干導通片302A環(huán)繞未開孔的X處來回交錯半個孔而疊合。圖7表示相鄰二個導通片302A小孔交錯的情況。若干片302A成為一個組，然后加上一片302B，再如此重復成為一個熱交換器整體。每一組中導通片的數目可改變，從而改變氣流的通道大小、阻力和流量以適應各種不同的冷卻要求。由圖可見焊接保護氣在疊片組中要走過很長的途徑，再加上疊片組迷宮式的不斷轉彎和拐向，使保護氣能與疊片組發(fā)生充分的熱交換，把疊片冷卻，從而把整個鵝頸座及其相鄰有關部件的熱量帶走，使溫度降低。
圖8是又一種疊片組合及其氣流運動的情況。不用隔離片，全部由導通片302A組成。導通片間仍相互交錯半個孔。但未開孔X處相互搭接，向著同一個方向不斷前伸，形成一個連續(xù)封閉的螺旋槽。氣流在螺旋槽中導通片小孔間曲折前進。
圖9是熱交換器的又一種結構，是一個金屬圓柱，中間的大孔讓軟管通過，氣體從周圍的螺旋槽中流過，由于延長了氣體的流動途徑，所以比起直線穿過，能帶走較多的熱，但比起上述疊片結構，效率當然要低得多。
為了說明本發(fā)明鵝頸座的優(yōu)點，可用與圖10所示的一般常用焊槍，如松下型的鵝頸座相比。圖中鵝頸座3是一個整體，全部由黃銅塊加工而成。其前端呈空心環(huán)狀，在B處開縱向槽，A處開橫向槽。這樣便形成一個有一定彈性的半環(huán)卡緊塞入的鵝頸4。電纜線7由外銅套12壓緊在鵝頸座后端。在圖上可以看到因有橫向槽的存在，電流I被迫集中從未開槽一側通過，截面減少、電阻增加的現象。
比較圖2和圖10可以看到本發(fā)明的鵝頸座有四個方面的不同，也表示其四個優(yōu)點1.高效熱交換器302使保護氣體的冷卻作用得到了充分的發(fā)揮；2.電纜線7端部的釬焊使接頭電阻降低，發(fā)熱減少；3.消除了前端因橫向開槽而引起的導電截面減少、電阻增大的現象；4.用紫銅代替黃銅使整體電阻降低。
發(fā)熱減少，冷卻加強使本發(fā)明的焊槍在鵝頸座附近，如手把和電纜接頭處，溫度顯著降低，從而使焊工操作更加舒適，電纜接頭壽命延長。
有的時候，希望電纜可以從槍上卸下來。則可以如圖11所表示的那樣把鵝頸后座303從鵝頸座3上分離出來，做成圖示帶法蘭邊的形式。電纜線7仍用外銅套12壓緊在后座上，然后由釬焊縫14使其端部釬接在法蘭邊上。
圖12表示本發(fā)明的噴嘴。噴嘴金屬外套101內襯一層陶瓷絕緣102，而在陶瓷絕緣102的內部靠近噴嘴的上部又加上一層金屬內套103，各層之間為了加強結合用膠或釬焊聯結在一起。內套103可以在最后再加工修正一下，以保證噴嘴套到焊槍上去的同心度。
目前國內用得較廣的松下型焊槍的噴嘴是由二件組成的，下部是一個金屬筒，稱為噴嘴體。上部起絕緣作用的稱為絕緣子，一般都是用塑料作絕緣。圖13表示一個本發(fā)明以陶瓷作絕緣的絕緣子。外套101是臺階形的，較小的一端制成螺紋，以便擰上噴嘴體，陶瓷絕緣102的內部鑲有一塊帶內螺紋的金屬內套103，可以擰到鵝頸上去。
圖14表示用陶瓷絕緣的包括絕緣子和噴嘴體二者的噴嘴。噴嘴體由金屬外殼104和陶瓷內襯105組成，金屬外殼104上部帶內螺紋可以擰到絕緣子的外套101上去，陶瓷內襯105上端內孔直徑與絕緣子陶瓷絕緣102下端內孔直徑接近，這樣可以防止絕緣子金屬外套101底面外露，粘上飛濺，與鵝頸短路而使外套101帶電燒壞。這樣做實際上相當于把目前生產中必須在噴嘴體內部安放的陶瓷分流器固定在噴嘴體里面。單獨的陶瓷分流器在使用中很容易被打碎，不知不覺就使噴嘴因飛濺積累過多而帶了電。
圖15表示一個把上述二件的噴嘴合成在一起的結構。仍由外套101，陶瓷絕緣102及內套103組成。但合在一起使結構大大簡化了。
圖16是圖15簡化結構的改進。在噴嘴下部靠近電弧易被燒損的地方接一段整體的金屬接嘴106，由于噴嘴最容易在其下部被電弧燒壞，這樣只要更換這一段接嘴就可以繼續(xù)使用。
圖17表示又一種絕緣子的結構。圖18為其A方向的視圖。其內襯的陶瓷絕緣分成上下二段102A和102B。對著電弧的一端102A底面呈擴張錐形，這樣可防止金屬外套101的邊緣被飛濺粘上過多而燒壞。為了使外套101及內套103和陶瓷絕緣結合得更牢，陶瓷絕緣102B二端做成缺口，而外套101及內套103可在缺口處翻邊嵌入，形成鎖口。
圖19是一種雙層結構的絕緣子。與圖17不同的是其中間不用金屬內套103。
圖20是一種雙層結構的絕緣子。其下端用陶瓷絕緣作內襯，而上端因為不直接面向電弧，受熱較小，仍用塑料塊107作絕緣，這樣做容易保證螺紋的同心度。
圖21是又一種雙層結構的噴嘴。金屬外套101里面襯著陶瓷絕緣102。但在其上部靠鵝頸處塞入一小段塑料107。這樣陶瓷絕緣102就不易因與鵝頸金屬直接接觸而打碎，而此處遠離電弧，溫度較低，塑料也不會被燒壞。
圖22為本發(fā)明的導電咀。導電咀由二部分組成導電咀本體201及導電咀罩帽。導電咀本體201主要起向焊絲傳送焊接電流的作用，用紫銅制作，與一般導電咀相似。導電咀罩帽由陶瓷蓋202及聯結套203組成。聯結套203最好用耐熱金屬，如鎳鉻鋼制作。一端咬合在陶瓷蓋202上，固定相聯，一端帶螺紋，擰在導電咀本體201的底部。聯結套203擰上后，陶瓷蓋202與導電咀本體201之間保留一個小間隙，約一毫米左右，這樣受電弧輻射達到高溫的陶瓷蓋202不容易把熱傳到導電咀本體201上去。導電咀溫度可以較普通直接暴露于電弧輻射下的情況低得多，使導電咀的使用壽命延長。
圖23為本發(fā)明的導電咀的又一種形式。導電咀本體201及陶瓷蓋202與圖22相似，但聯結套203除了一端仍咬合在陶瓷蓋202上外，另一端大大延長了，幾乎罩住整個導電咀本體201。在導電咀本體201與聯結套203之間緊緊地塞入一層表面具有高低起伏的中間套管204。整個導電咀用螺紋擰入鵝頸前部的導電咀座401上。圖24為導電咀座401的底面視圖。導電咀座401的底面與導電咀接觸處開有三個導氣孔402。導氣孔402的形狀和位置如圖23所示正好使氣流只能從導電咀本體201及中間套管204之間向下流通，一直流到陶瓷蓋202處。然后從聯結套203及中間套管204間向上返回。聯結套203上部比中間套管204短，不碰到導電咀座401，所以氣體從其頂部逸出，然后從噴嘴104，105內部向下流出。
由于這種導電咀較一般簡單結構的直徑大，當噴嘴尺寸基本保持不變時，導電咀與噴嘴之間的間隙較小，容易被飛濺堆積，造成短路，所以噴嘴的內壁應有陶瓷絕緣內襯105，如圖23所示。
圖23所示的導電咀與圖22相比除了防止電弧直接輻射加熱導電咀本體201外，還使氣體能更充分地冷卻導電咀各個部分，使導電咀溫度進一步降低。在導電咀溫度特別高的情況下，如CO2焊大電流或富氬焊中能更好地保護導電咀。
圖25所示為本發(fā)明的軟管。軟管前端插入焊槍的部分，長約150至200毫米，繞制較松或繞后進行處理使其變軟。這樣當軟管的前端被水平地夾持固定時，軟管將彎曲成為圖中所示的形狀。一根普通的剛度各處一致的軟管被夾持時，應具有標準的如圖上虛線所示的形狀，即所謂懸索曲線。本發(fā)明軟管在A點以遠開始變軟，脫離標準曲線。因為變軟了的軟管難以支撐其未變的重量，所以下垂的多一些。這種剛度變化的軟管使軟管在整體上比較硬，保證良好送絲的同時，插入焊槍前端的部分相對較軟，不容易形成局部的彎折，引起焊絲變形過度而使送絲不穩(wěn)。
圖26所示為本發(fā)明的又一種軟管。與圖25的不同是除前端軟化外，靠近送絲機的后端A處進行了加強。圖26是圖25中A處的局部放大。從圖上可看到軟管除前端外，都套上一層熱縮管或絕緣套管501。而在后端在軟管的外面，熱縮管或絕緣套管501的底下還螺旋狀地纏繞著一層細鋼絲卷502。也可以用細鋼帶來代替細鋼絲，其作用是相同的。熱縮管或絕緣套管501把細鋼絲或鋼帶卷緊緊地壓緊在軟管外表面，在外力作用下，將與軟管一起變形，這樣大大地增加了軟管的剛性，使其不易發(fā)生過分彎折，引起送絲不穩(wěn)。
權利要求
1.一種氣體保護焊焊槍，焊絲6由焊槍尾部軟管5中進入，通過鵝頸4到達導電咀2；保護氣體從氣管10內沿軟管5經鵝頸4進入噴嘴1；焊接電流由電纜線7經鵝頸4到導電咀2；其特征是整體由紫銅制作的、前端開縱向槽的鵝頸座3內靠近電纜線7端頭處裝有高效熱交換器302；高效熱交換器302由導通片302A或導通片302A加隔離片302B交錯排列，多層疊合而成；電纜線7由釬焊縫14聯結在鵝頸座外殼301及后座303上；噴嘴1由金屬外套101、陶瓷絕緣102及內套103所組成，外套101及內套103在陶瓷絕緣缺口處翻邊嵌入，形成鎖口，各層間用膠或釬焊聯結在一起；導電咀2前端帶陶瓷蓋202；軟管5前端較其整體軟。
2.根據權利要求2所說的焊槍，其特征是高效熱交換器302是一個周圍帶螺旋槽的金屬圓柱。
3.根據權利要求2所說的焊槍，其特征是電纜線7釬焊在獨立的鵝頸后座303的法蘭邊上。
4.根據權利要求1所說的焊槍，其特征是噴嘴體由金屬外殼104及陶瓷內襯105組成；外殼104上的內螺紋擰在絕緣子外套101上。
5.根據權利要求4所說的焊槍，其特征是噴嘴體和絕緣子合為一體，由外套101、陶瓷絕緣102及內套103組成；噴嘴體下部靠近電弧處接一段整體的金屬接嘴106。
6.根據權利要求4所說的焊槍，其特征是絕緣子的陶瓷絕緣分成上下兩段102A和102B，對著電弧的一端102A底面呈擴張錐形。
7.根據權利要求4所說的焊槍，其特征是絕緣子或噴嘴上端用塑料材料制作。
8.根據權利要求1所說的焊槍，其特征是導電咀2由其本體201、陶瓷蓋202及聯結套203組成；陶瓷蓋202與導電咀本體201間有一小間隙。
9.根據權利要求1所說的焊槍，其特征是導電咀本體201與聯結套203間塞入一表面高低起伏的中間套管204；導電咀座401底部有導氣孔402，使氣流正好只能從本體201及中間套管204間通過；聯結套203上部比中間套管204低一些。
10.根據權利要求9所說的焊槍，其特征是軟管5靠近送絲機的后端外部螺旋狀地纏繞著一層細鋼絲或鋼帶卷502，外面包上熱縮管或絕緣套管501。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于熔化極氣體保護焊的焊槍。焊槍的噴嘴1用陶瓷做絕緣，在高溫下不易燒損；鵝頸座3整體電阻低，電流流過發(fā)熱少，內置的高效熱交換器302使保護氣體的冷卻作用充分發(fā)揮；導電嘴2前端的陶瓷蓋202可防止導電嘴2受到電弧直接輻射，溫度過高；送絲軟管5前端較軟，可防止焊絲過分彎折引起送絲不穩(wěn)。這些改變使焊槍發(fā)熱減少，冷卻加強，高溫下不易損壞。這種焊槍特別適合CO
文檔編號B23K9/173GK1733410SQ20041005919
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月15日 優(yōu)先權日2004年8月15日
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