專利名稱：等離子切割機用電極頭的制作方法
技術(shù)領域：
本 發(fā)明涉及等離子切割機加工工藝領域，更特別是有關于一種等離子切割機用電 極頭。
背景技術(shù)：
等離子切割機是借助等離子切割技術(shù)對金屬材料進行加工的機械。等離子切割是 利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化(和蒸發(fā))，并借高速等 離子的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，一般用于切割難以切割的金屬，尤 其是對于有色金屬(例如不銹鋼、鋁、銅、鈦、鎳)切割效果更佳，其主要優(yōu)點在于切割厚度 不大金屬的時候，等離子切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時，速度可達氧切割法的 5 6倍，且切割面光潔、熱變形小，幾乎沒有熱影響區(qū)，故現(xiàn)階段已成為金屬加工業(yè)對金屬 材料進行切割加工的首選。此外，電極頭對等離子弧的切割特性以及切割品質(zhì)、速度有極明顯的影響，而電極 頭一般是由套管，承載體及電極所構(gòu)成?，F(xiàn)有技術(shù)中，電極頭之間的連接方式大多由干涉配 合(或稱過盈配合)達到連接之方式。但干涉配對制作精度要求高的電極頭、加工或裝拆 都比較困難。干涉配合的裝配法一般來說有三種(1)壓入法可用錘子加墊塊敲擊壓入或用壓力機壓入，如此雖可達到緊密配合 的目的，但所需額外的夾治具設備夾持。當工件的尺寸較小時，夾治具的設置與夾持不易， 便無法施工。且因瞬間壓入力量過大導致夾具設備時常無法事實緊密夾持，產(chǎn)生實現(xiàn)不易、 制作不便的缺點此外，以等離子切割機的構(gòu)件組成為例，瞬間壓入力量極大，因此的壓入配 合容易造成電極頭變形或損壞，導致無法高精度、高準確度的將電極插入套管中，造成經(jīng)常 性的制造廢品，導致成本上的負擔，較為不符經(jīng)濟效益。(2)熱脹法利用物體熱脹冷縮的原理，將套管加熱使其中的孔徑增大，然后將 軸狀的電極裝入孔中。其常用的加熱方法是把套管放入熱水中(80°C 100°C)或熱油 (90°C 320°C )中進行。(3)冷縮法利用物體熱脹冷縮的原理，將軸狀的電極進行冷卻，待電極縮小后再 把電極裝入套管的孔中。常用的冷卻方法是采用干冰和液態(tài)氮進行冷卻。熱脹法及冷縮 法用于電極頭組件的配合，不僅多加了一道作業(yè)程序，更繁復了整個加工過程，實現(xiàn)亦不方 便。有鑒于此，如何針對上述現(xiàn)有技術(shù)電極頭組件連接配合方法所存在的缺點進行研 發(fā)改良，讓電極頭的各組件能緊密連接配合，并使連接配合程序更為簡化，且避免不必要的 損壞，實為相關業(yè)界所需努力研發(fā)的目標。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述現(xiàn)有技術(shù)不盡理想之處，本發(fā)明提供了一種等離子切割機用電極 頭，包括有套管、承載體、電極芯、第一硬焊結(jié)構(gòu)與第二硬焊結(jié)構(gòu)。其中，第二硬焊結(jié)構(gòu)是由銅及銀所組成。套管為中空，且具有開放的第一端與第二端，第一端更朝向套管的內(nèi)部凸 出一個第一凸緣；承載體呈柱狀，具有第三端與第四端，第三端沿徑向朝外凸出一個第二凸 緣，第二凸緣通過第一硬焊結(jié)構(gòu)固接至套管的第一凸緣，第四端更朝向套管的內(nèi)部伸出一 個凸出結(jié)構(gòu)，第三端的中央沿軸向由外朝向凸出結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成有凹陷結(jié)構(gòu)；電極芯設置 于凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，且通過第二硬焊結(jié)構(gòu)固接至凹陷結(jié)構(gòu)，且所述電極芯的材質(zhì)為鉿。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第二硬焊結(jié)構(gòu)的優(yōu)選厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第二硬焊結(jié)構(gòu)含有20% 80%的銀。
所述的等離子切割機用電極頭，其中，第二硬焊結(jié)構(gòu)形成薄管狀。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第一硬焊結(jié)構(gòu)的優(yōu)選厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等離子切割機用電極頭，其中，凹陷結(jié)構(gòu)優(yōu)選為柱狀孔，電極芯優(yōu)選為柱狀 體。所述的等離子切割機用電極頭，其中，凹陷結(jié)構(gòu)優(yōu)選為孔徑均勻的圓柱孔，電極芯 優(yōu)選為外徑均勻的圓柱體。所述的等離子切割機用電極頭，其中，凸出結(jié)構(gòu)形成一個外徑均勻的圓柱體，凸出 結(jié)構(gòu)與套管之間形成一個環(huán)狀溝。所述的等離子切割機用電極頭，其中，套管為銅質(zhì)結(jié)構(gòu)，承載體為銀質(zhì)結(jié)構(gòu)。所述的等離子切割機用電極頭，其中，套管與第一凸緣的連接部位的外側(cè)進一步 形成有環(huán)狀的導角結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種等離子切割機用電極頭，通過硬焊的技術(shù)手 段，使承載體上的第二凸緣通過第一硬焊結(jié)構(gòu)固接至套管的第一凸緣，以及使電極芯通過 第二硬焊結(jié)構(gòu)固接至承載體的凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，因此，本發(fā)明的等離子切割機用電極頭制作時 不需要過度的外力擠壓，且硬焊強度大于現(xiàn)有技術(shù)過盈配合的強度，所以電極頭不易變形 與毀損，應力強度較佳。本發(fā)明的又一目的是提供一種等離子切割機用電極頭，通過硬焊的技術(shù)手段，其 導電性較現(xiàn)有技術(shù)過盈配合的導電性更佳，能提高等離子切割機的切割效能。本發(fā)明的再一目的是提供一種等離子切割機用電極頭，是以鉿作為電極芯材料， 放電效果與散熱效果均較現(xiàn)有技術(shù)為佳。


圖1是本發(fā)明所提出的等離子切割機用電極頭剖面分解圖。圖2是本發(fā)明所提出的等離子切割機用電極頭剖面圖。圖3是本發(fā)明所提出的等離子切割機用電極頭另一個剖面圖。附圖中主要組件符號說明等離子切割機用電極頭100套管1第一端11第二端12
第一凸緣13承載體2第三端21第四端22第二凸緣23凸出結(jié)構(gòu)24凹陷結(jié)構(gòu)25電極芯3第一硬焊結(jié)構(gòu)4第二硬焊結(jié)構(gòu)5環(huán)狀溝6導角結(jié)構(gòu)7第一硬焊結(jié)構(gòu)的厚度Tl第二硬焊結(jié)構(gòu)的厚度T具體實施例方式由于本發(fā)明公開一種等離子切割機用電極頭，其中所利用的等離子切割機相關原 理及實施方法，已為本領域普通技術(shù)人員所能明了，故以下文中的說明，不再作完整描述。 同時，以下文中所對照的附圖，意在表達與本發(fā)明特征有關的含義，并未亦不需要依據(jù)實際 尺寸完整繪制，在先聲明。電極頭必須具備高導電性，導電性愈高者，其操作效率愈高。等離子切割機用電極 頭除了必須具備高導電性之外，亦需具備較高的結(jié)構(gòu)強度與耐高溫度、以及較高的電子發(fā) 射率。如就金屬的導電性而言，銀最佳，其次依序為銅、金、鋁。銀與金的導電性雖好極佳， 但是熔點太低，不耐高溫，受熱后容易軟化；而等離子切割機在操作時，電極頭的電極芯因 為放電產(chǎn)生電弧，會發(fā)生高熱和高溫，因此銀與金并不適用于等離子切割機的電極芯。同時 整個電極如果都使用銀，亦太昂貴，不符經(jīng)濟效益。因此，本發(fā)明首先提出一種新穎的等離 子切割機用電極頭，通過適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)去結(jié)合銅與銀、及其它高放電率的金屬，可兼顧高導電 性、高結(jié)構(gòu)強度、高放電率，但可以適當?shù)亟档筒牧铣杀?，有極佳的產(chǎn)業(yè)價值。首先，請參考圖1所示，為本發(fā)明所提出的較佳實施例，為一種等離子切割機用電 極頭100，包括有套管1、承載體2、與電極芯3、第一硬焊結(jié)構(gòu)4與第二硬焊結(jié)構(gòu)5。套管1 以銅材質(zhì)的中空管結(jié)構(gòu)為較佳，可視實際需求、使用其它導電性較佳的金屬材質(zhì)；套管1的 相對兩端為開放的第一端11與第二端12，第一端11更朝向套管1的內(nèi)部凸出第一凸緣13。 承載體2以銀材質(zhì)的柱狀體結(jié)構(gòu)為較佳，銀是導電性最佳的金屬。承載體2的相對兩端為 第三端21與第四端22，第三端21沿徑向朝外凸出第二凸緣23。請參考圖2，第二凸緣23 通過第一硬焊結(jié)構(gòu)4固接至套管1的第一凸緣13。請繼續(xù)參考圖1，承載體2的第四端22 更沿軸向朝著套管1的內(nèi)部伸出一個凸出結(jié)構(gòu)24，承載體2的第三端21中央沿軸向由外朝 向凸出結(jié)構(gòu)24的內(nèi)部形成有一個凹陷結(jié)構(gòu)25，電極芯3通過第二硬焊結(jié)構(gòu)5固接至凹陷結(jié) 構(gòu)25、且設置于凹陷結(jié)構(gòu)25內(nèi)。請繼 續(xù)參考圖2，電極芯3以耐高溫、且放電率較高的金屬為佳，其中，鉿的熔點溫度將近2200°C，且在常溫時耐氧化，因此電極芯3的材料優(yōu)選為鉿，其次為鋯。在此較佳實施例中，重要的是，本發(fā)明通過硬焊的工藝，可以使第一硬焊結(jié)構(gòu)4與 第二硬焊結(jié)構(gòu)5具有較佳的抗高溫能力(相較于軟焊而言)，并且在焊接過程中不會傷害到 被焊接的材料(相較于電弧焊而言)，因此硬焊為制作等離子切割機用電極頭的優(yōu)選工藝。 同時，為了通過硬焊的工藝，使電極芯3固接于承載體2的凹陷結(jié)構(gòu)25內(nèi)，第二硬焊結(jié)構(gòu)5 僅能由銀與銅所組成，不能含有其它金屬材料，否則電極芯3便不能穩(wěn)穩(wěn)地固接于承載體2 的凹陷結(jié)構(gòu)25內(nèi)；且第二硬焊結(jié)構(gòu)5以含有20% 80%的銀為較佳。較佳的實施例中，第 二硬焊結(jié)構(gòu)5形成薄管狀，且第二硬焊結(jié)構(gòu)的厚度T2以介于0. 01毫米至5毫米之間為較 佳。第一硬焊結(jié)構(gòu)的厚度Tl亦以介于0.01毫米至5毫米為較佳。第一硬焊結(jié)構(gòu)的厚度Tl 及第二硬焊結(jié)構(gòu)的厚度T2的具體尺寸可以依照實際需求而作調(diào)整。此外，當所述的凹陷結(jié)構(gòu)25為柱狀孔時，所述的電極芯3以為柱狀體為較佳，倘若 要使本發(fā)明所提出的等離子切割機用電極頭100具有更佳的應力強度，所述的凹陷結(jié)構(gòu)25 以為均勻的圓柱孔為較佳，所述的電極芯3以為外徑均勻的圓柱體為較佳，當然也可以采 用其他的柱狀體結(jié)構(gòu)，例如三角柱、四方柱等。請繼續(xù)參考圖2，承載體2所述的凸出結(jié)構(gòu) 24為銀材質(zhì)制作而成，而為了進一步可降低制作成本，凸出結(jié)構(gòu)M形成為一個外徑均勻的 圓柱體為較佳，以便于車削制作。并且，所述的凸出結(jié)構(gòu)M與所述的套管1之間形成一個 環(huán)狀溝6，可供電極芯3操作放電而產(chǎn)生高溫時，冷卻液能夠的順利地在環(huán)狀溝6內(nèi)流動以 達到散熱的功效。由于等離子切割機用電極頭100需要有良好的導電作用，故等離子切割機用電極 頭100中各個組件材料的選用顯得非常關鍵。在此較佳實施例中的等離子切割機用電極頭 100，套管1優(yōu)選使用銅作為導電材料，其目的不僅較其它導電材料節(jié)省額外制作成本，且 同時具有極佳的導電率；承載體2則是優(yōu)選使用銀當導電材料，不僅比銅具較佳的導電率， 更可有效提高導電效果；電極芯則優(yōu)選使用鉿，其次使用鋯。電極芯則優(yōu)選使用鉿，其放電 率較高，且硬度大，強度高，常溫下可有效避免受到強烈的氧化腐蝕，即使在反復電子發(fā)射 的情況下也不會損壞電極頭，故可顯著地延長等離子切割機用電極頭100的壽命。要特別 說明的是，「硬焊」根據(jù)焊料的差異，有銀焊、銅焊、鋁焊…等。其中以銀焊為佳，在此較佳實 施例中，以使用銀焊為佳，且焊料中僅有銀和銅，更以含有20% 80%的銀為較佳。請參考圖3所示，套管1與第一凸緣13的連接部位的外側(cè)進一步形成有環(huán)狀的導 角結(jié)構(gòu)7。因此，通過套管1上的導角結(jié)構(gòu)7，所述的等離子切割機用電極頭可較一般不具 導角結(jié)構(gòu)的導管1更便于放電作業(yè)的完成。重要的是，本發(fā)明公開的等離子切割機用電極頭100，其中套管1、承載體2與電極 芯3三者間的固接方式皆是以硬焊配合，所以制作時不需要像現(xiàn)有技術(shù)使用過盈配合般的 過度外力擠壓，所以本發(fā)明的等離子切割機用電極頭100應力較佳。并且，本發(fā)明使用硬焊 配合所制造的等離子切割機用電極頭100的強度會大于使用現(xiàn)有技術(shù)過盈配合所制造的 等離子切割機用電極頭強度，因此，可使等離子切割機用電極頭100的各個構(gòu)件能更堅固 緊密的連接配合。再者，使用硬焊配合不僅解決現(xiàn)有過盈配合技術(shù)的程序復雜，不需使用夾 治具，因此制作更方便，更可以降低制造成本。以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明申請專利權(quán)利；同時以上 的描述，對于本領域普通技術(shù)人員應可明了與實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種等離子切割機用電極頭，包括有一個套管(1)、一個承載體(2)及一個電極芯 (3)，其特征在于所述等離子切割機用電極頭更包括一個第一硬焊結(jié)構(gòu)(4)與一個第二硬焊結(jié)構(gòu)(5)， 其中所述第二硬焊結(jié)構(gòu)(5)是由銅及銀所組成；所述套管(1)為中空、且具有開放的一個第一端(11)與一個第二端(12)，所述第一端 (11)更朝向所述套管(1)的內(nèi)部凸出一個第一凸緣(13)；所述承載體( 呈柱狀、且具有一個第三端與一個第四端(22)，所述第三端 沿徑向朝外凸出一個第二凸緣(23)，所述第二凸緣通過所述第一硬焊結(jié)構(gòu)(4)固接至 所述套管⑴的第一凸緣(13)，所述第四端02)更朝向所述套管⑴的內(nèi)部伸出一個凸出 結(jié)構(gòu)(M)，所述第三端的中央沿軸向由外朝向所述凸出結(jié)構(gòu)04)的內(nèi)部形成有一個 凹陷結(jié)構(gòu)05)；所述電極芯(3)設置于所述凹陷結(jié)構(gòu)05)內(nèi)，且通過所述第二硬焊結(jié)構(gòu)(5)固接至所 述凹陷結(jié)構(gòu)(25)，且所述電極芯(3)的材質(zhì)為鉿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第二硬焊結(jié)構(gòu)的 厚度(T2)介于0. 01毫米至5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第二硬焊結(jié)構(gòu)(5) 含有20% 80%的銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第二硬焊結(jié)構(gòu)(5) 形成薄管狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第一硬焊結(jié)構(gòu)的 厚度(Tl)介于0. 01毫米至5毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述凹陷結(jié)構(gòu)05)為 柱狀孔，所述電極芯C3)為柱狀體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述凹陷結(jié)構(gòu)05)為 孔徑均勻的圓柱孔，所述電極芯C3)為外徑均勻的圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述凸出結(jié)構(gòu)04)形 成一個外徑均勻的圓柱體，所述凸出結(jié)構(gòu)04)與所述套管(1)之間形成一個環(huán)狀溝(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述套管(1)為銅質(zhì) 結(jié)構(gòu)，所述承載體(2)為銀質(zhì)結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述套管(1)與所述 第一凸緣(1 的連接部位的外側(cè)進一步形成有一個環(huán)狀的導角結(jié)構(gòu)(7)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子切割機用電極頭，包括有套管、承載體、電極芯、第一硬焊結(jié)構(gòu)與第二硬焊結(jié)構(gòu)。套管為中空、且具有開放的第一端與第二端，第一端更朝向套管的內(nèi)部凸出第一凸緣。承載體呈柱狀且具有第三端與第四端，第三端沿徑向朝外凸出一個第二凸緣，第二凸緣通過第一硬焊結(jié)構(gòu)固接至套管的第一凸緣。第四端更朝向套管的內(nèi)部伸出一個凸出結(jié)構(gòu)，第三端的中央沿軸向由外朝向凸出結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成有凹陷結(jié)構(gòu)。電極芯設置于凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，且通過第二硬焊結(jié)構(gòu)固接至凹陷結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的等離子切割機用電極頭的強度與散熱效果較佳。
文檔編號B23K10/00GK102139404SQ201110041788
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者方文義 申請人:和懋(上海)金屬科技有限公司