用于氣體保護(hù)金屬極弧焊中的接觸尖端的制作方法
【專利摘要】一種用于氣體保護(hù)金屬極弧焊的接觸尖端(1)，其包括：金屬材料的主體(3)，其具有管狀底座部分(4)和在軸向方向上從所述底座部分的前端延伸的兩個(gè)或更多個(gè)指狀物(5a、5b)；至少一個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管(7)，其軸向延伸穿過(guò)所述主體，焊絲將被收納及饋送至所述導(dǎo)管中；槽(10a、10b)，其被配置在所述指狀物之間以使所述指狀物分隔開(kāi)；和彈簧構(gòu)件(11)，其圍繞所述指狀物且施加徑向作用彈簧力在所述指狀物上，其為此強(qiáng)度使得所述指狀物在冷卻時(shí)被保持分隔開(kāi)，使得無(wú)壓力被施加在被引入所述焊絲饋送導(dǎo)管中的焊絲的套管表面上，并且當(dāng)加熱至高于所述金屬材料的軟化溫度的溫度時(shí)，所述彈簧構(gòu)件被所述彈簧力徑向向內(nèi)壓縮以施加壓力在被收納于所述焊絲饋送導(dǎo)管中的焊絲的所述套管表面上。
【專利說(shuō)明】用于氣體保護(hù)金屬極弧焊中的接觸尖端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于氣體保護(hù)金屬極弧焊中的根據(jù)權(quán)利要求1的序言所述的接 觸尖。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 在氣體保護(hù)金屬極弧焊中，通過(guò)接觸尖端內(nèi)的焊絲饋送導(dǎo)管饋送焊絲。接觸尖端 為具有良好導(dǎo)電性的金屬材料并且形成用于將焊接電流轉(zhuǎn)移至通過(guò)接觸尖端饋送的焊絲 的接觸構(gòu)件。氣體保護(hù)金屬極弧焊可結(jié)合實(shí)芯焊絲或藥芯焊絲形式的焊絲完成。在氣體保 護(hù)金屬極弧焊中，在焊絲與被焊接的工件之間維持電弧。MAG焊接和MIG焊接代表兩種常見(jiàn) 類型的氣體保護(hù)金屬極弧焊。在MAG焊接中，電弧和焊池由活性保護(hù)氣流保護(hù)且在MIG焊 接中，電弧和焊池由惰性保護(hù)氣流保護(hù)。在結(jié)合藥芯焊絲形式的焊絲焊接的氣體保護(hù)金屬 極弧焊中，焊接還可在未添加惰性氣體的情況下完成。
[0004] 當(dāng)穿過(guò)接觸尖端內(nèi)的焊絲饋送導(dǎo)管時(shí)，焊絲朝向焊絲饋送導(dǎo)管的內(nèi)表面滑動(dòng)，由 此實(shí)現(xiàn)所要接觸用于將粉末從接觸尖端傳輸至焊絲。在傳統(tǒng)的接觸尖端中，焊絲饋送導(dǎo)管 以小間隙接收焊絲且焊絲與接觸尖端之間的接觸點(diǎn)位置可在焊接工藝期間變化，其例如可 能導(dǎo)致饋送導(dǎo)管內(nèi)的焊絲與接觸尖端之間的非所要和不利電弧。這種散發(fā)性電弧可導(dǎo)致大 的功率損耗，其導(dǎo)致后續(xù)加熱和尖端磨耗。此外，電弧可能導(dǎo)致焊絲燒進(jìn)尖端中，需要其作 廢。此外，焊絲與接觸尖端之間接觸點(diǎn)的可變位置導(dǎo)致焊絲的長(zhǎng)度（其被焊接電流橫穿） 變化，其接著導(dǎo)致焊絲與工件之間的電弧特性變化并且降低焊接質(zhì)量?？赏ㄟ^(guò)在鄰近焊絲 饋送導(dǎo)管的出口埠的區(qū)域中維持焊絲與接觸尖端之間的連續(xù)和有利電接觸而避免上述問(wèn) 題。但是，維持這種接觸的能力因焊絲饋送導(dǎo)管的內(nèi)表面遭受導(dǎo)絲的機(jī)械磨損而復(fù)雜化，其 可能導(dǎo)致焊絲與焊絲饋送導(dǎo)管的內(nèi)表面之間增大的相互作用，由此賦予焊絲與焊絲饋送導(dǎo) 管的內(nèi)表面之間的電接觸。焊絲饋送導(dǎo)管內(nèi)表面的磨耗還導(dǎo)致減小對(duì)焊絲饋送導(dǎo)管的出口 端上焊絲的控制，其導(dǎo)致焊接精度劣化。接觸尖端因焊絲饋送導(dǎo)管內(nèi)的散發(fā)性電弧造成的 機(jī)械磨損和磨耗縮短接觸尖端的壽命。需要延長(zhǎng)接觸尖端的壽命以限制與用新的接觸尖端 更換磨耗的接觸尖端相關(guān)的材料成本和停工期。
[0005] 近些年來(lái)已提出多種解決方案以在鄰近接觸尖端焊絲饋送導(dǎo)管的出口埠的區(qū)域 中確保焊絲與接觸尖端之間的連續(xù)和有利電接觸。這些解決方案的實(shí)例公開(kāi)于例如美國(guó)專 利第6, 559, 416 B1號(hào)、美國(guó)專利第6, 710, 300 B2號(hào)、美國(guó)專利第2011/0036821 A1號(hào)和W0 2006/046799A1。但是，目前為止僅少數(shù)所提出和開(kāi)發(fā)的解決方案獲得商業(yè)成功且上述問(wèn)題 仍需要簡(jiǎn)單和高效的解決方案。
[0006] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供簡(jiǎn)單和高效的接觸尖端，其具有有利的使用壽命，其中在正 常焊接條件下可在鄰近接觸尖端焊絲饋送導(dǎo)管的出口埠的區(qū)域中確保焊絲與接觸尖端之 間連續(xù)和有利的電接觸。 發(fā)明概要
[0007] 根據(jù)本發(fā)明通過(guò)具有權(quán)利要求1中定義的特性的接觸尖端實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的接觸尖端包括：
[0009] -導(dǎo)電金屬材料的主體，所述主體具有管狀底座部分和與底座部分連接且在軸向 方向上從底座部分的前端延伸的兩個(gè)或更多個(gè)指狀物；
[0010]-至少一個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管，其軸向延伸穿過(guò)主體，焊絲適于被收納及饋送至所述導(dǎo) 管中，所述焊絲饋送導(dǎo)管具有在接觸尖端的后端上的進(jìn)口埠和在所述指狀物之間的接觸尖 端的前端上的出口埠；
[0011]-槽，其被提供在主體中的所述指狀物之間以使所述指狀物分隔開(kāi)，由此每個(gè)槽在 軸向方向上從主體的底座部分向上延伸至所述出口埠；和
[0012] -彈簧構(gòu)件，其圍繞所述指狀物且適于施加徑向作用彈簧力在指狀物上，其為此強(qiáng) 度使得指狀物在冷卻時(shí)保持分隔開(kāi)，使得所述彈簧構(gòu)件不會(huì)施加壓力在被收納于焊絲饋送 導(dǎo)管中的焊絲的套管表面上，并且當(dāng)加熱至高于金屬材料的軟化溫度的溫度時(shí)，所述彈簧 構(gòu)件被彈簧力徑向向內(nèi)壓以施加壓力在被收納于焊絲饋送導(dǎo)管中的焊絲的套管表面上。
[0013] 使用根據(jù)本發(fā)明的解決方案，接觸尖端指狀物僅在將接觸尖端加熱至高于金屬材 料的軟化溫度的溫度時(shí)抵壓被收納于焊絲饋送導(dǎo)管中的焊絲。接觸尖端的這種加熱在歸因 于焊接期間產(chǎn)生的熱作用而啟動(dòng)焊接后自動(dòng)發(fā)生。在焊接工藝期間，當(dāng)接觸尖端的溫度超 過(guò)金屬材料的軟化溫度時(shí)，接觸尖端指狀物是彈性的，使得其可被按壓至鄰接通過(guò)彈簧構(gòu) 件行進(jìn)穿過(guò)焊絲饋送導(dǎo)管的焊絲。這使得在焊接工藝期間可在鄰近接觸尖端焊絲饋送導(dǎo)管 的出口埠的區(qū)域中確保焊絲與接觸尖端之間的連續(xù)和有利電接觸。當(dāng)焊絲饋送導(dǎo)管的內(nèi)表 面在焊接期間歸因于焊絲的作用而被磨損時(shí)，彈簧構(gòu)件逐漸將指狀物按壓至彼此更靠近一 起，同時(shí)在鄰近焊絲饋送導(dǎo)管的出口埠的區(qū)域中維持焊絲與接觸尖端之間的連續(xù)和有利電 接觸，其促進(jìn)接觸尖端的有利使用壽命。
[0014] 當(dāng)接觸尖端冷卻時(shí)，接觸尖端指狀物足夠剛性以抵抗彈簧構(gòu)件的徑向作用彈簧 力，由此指狀物隨后可被保持按為所要距離間隔開(kāi)，使得在焊接之前，焊絲可容易地被插入 并且在無(wú)阻力的情況下從指狀物推進(jìn)穿過(guò)焊絲饋送導(dǎo)管。此外，根據(jù)本發(fā)明的接觸尖端具 有簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，其具有較少單獨(dú)零件且制造相對(duì)簡(jiǎn)單和便宜。
[0015] 彈簧構(gòu)件可為：耐溫金屬?gòu)椈刹牧?，其?dú)立于溫度施加徑向作用彈簧力在實(shí)質(zhì)恒 定強(qiáng)度的接觸尖端指狀物上，前提是彈簧材料的軟化溫度未被超過(guò)；或雙金屬元件，其可適 于施加徑向作用彈簧力在接觸尖端指狀物上，所述彈簧力在低溫下具有[不明指示物]具 有可忽略值或零值，且其值隨升高的溫度而增大。在任一情況中，彈簧構(gòu)件應(yīng)明顯由彈簧材 料制成，其具有超過(guò)接觸尖端中的金屬材料的軟化溫度的軟化溫度，且此外高于焊接期間 在接觸尖端中正常獲得的溫度。
[0016] 從附屬權(quán)利要求和下文描述中了解根據(jù)本發(fā)明的接觸尖端的其它有利特征。
[0017] 附圖簡(jiǎn)述
[0018] 下文將通過(guò)實(shí)施方案及參考附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明。以下展示：
[0019] 圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的接觸尖端的示意透視圖；
[0020] 圖2在冷卻狀態(tài)中的根據(jù)圖1的接觸尖端的橫截面；
[0021] 圖3在加熱狀態(tài)中的根據(jù)圖1的接觸尖端的橫截面；
[0022] 圖4根據(jù)圖1的接觸尖端的正視圖；和
[0023] 圖5示出隨金屬材料的溫度變化的金屬材料的名義硬度的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 圖1至圖4示出用于結(jié)合實(shí)芯或藥芯焊絲形式的焊絲2的氣體保護(hù)金屬極弧焊中 的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的接觸尖端1。接觸尖端1包括由導(dǎo)電金屬材料制成的主體3,優(yōu) 選地為用于高溫應(yīng)用的銅合金的形式。主體3具有管狀底座部分4和與底座部分4連接且 在軸向方向上從底座部分的前端延伸的指狀物5a、5b。主體3此外具有被配置在底座部分 4的后端上的螺紋6。這個(gè)螺紋6允許接觸件1被緊實(shí)地螺固至焊接設(shè)備中。底座部分4 和指狀物5a、5b集成為一件。
[0025] 直焊絲饋送導(dǎo)管7沿著主體的中心軸軸向延伸穿過(guò)主體3。這個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管7 含有適于被收納和推進(jìn)的焊絲2。焊絲饋送導(dǎo)管7具有接觸尖端的后端上的進(jìn)口埠8和指 狀物5a與5b之間的接觸尖端的前端上的出口埠9。焊絲饋送導(dǎo)管7被實(shí)施為具有稍微較 大直徑d(例如，0. 1mm至0. 2mm)或如此大超過(guò)焊絲2的直徑，其適于被收納于焊絲饋送導(dǎo) 管中，使得這種焊絲2可以小間隙收納在焊絲饋送導(dǎo)管7中。
[0026] 槽10a、10b被配置在主體3中的指狀物5a與5b之間以將其彼此分開(kāi)，由此每個(gè) 槽10a、10b在軸向方向上從主體底座部分4向上延伸至焊絲饋送導(dǎo)管9的出口部分。每個(gè) 槽10a、10b在徑向方向上在焊絲饋送導(dǎo)管7與主體3的外表面之間延伸。主體3的前部分 因此被槽l〇a、10b劃分諸如以形成所述指狀物5a、5b。每個(gè)槽10a、10b的軸向長(zhǎng)度優(yōu)選地 對(duì)應(yīng)于總尖端長(zhǎng)度的大約25 %至80%。
[0027] 焊絲饋送導(dǎo)管內(nèi)表面的磨損邊緣隨槽10a、10b的增大寬度w而增大。但是，槽的寬 度不會(huì)大至使得焊絲2在于指狀物5a與5b之間推進(jìn)時(shí)易側(cè)向滑出焊絲饋送導(dǎo)管7及滑入 槽10a、10b。每個(gè)槽10a、10b優(yōu)選地具有寬度w，其對(duì)應(yīng)于焊絲饋送導(dǎo)管直徑d的大約25 % 至 90%。
[0028] 在所示實(shí)例中，指狀物5a、5b數(shù)量上是兩個(gè)且通過(guò)相對(duì)配置在焊絲饋送導(dǎo)管7的 相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)槽l〇a、10b而彼此分開(kāi)。替代地，指狀物5a、5b的數(shù)量可能大于兩個(gè)，例如 三個(gè)或四個(gè)，其明顯將相應(yīng)增大槽l〇a、10b的數(shù)量。
[0029] 接觸尖端1具有彈簧構(gòu)件11，其圍繞指狀物5a、5b。彈簧構(gòu)件11被配置為在指狀 物的前部上圍繞指狀物5a、5b且被收納在配置在指狀物5a、5b外側(cè)上的凹槽12中。彈簧 構(gòu)件11優(yōu)選地包括傳統(tǒng)彈簧，但可替代地由雙金屬元件構(gòu)成，例如，開(kāi)環(huán)形狀的雙金屬元 件。在所示實(shí)例中，彈簧構(gòu)件11由開(kāi)環(huán)形狀的渦卷彈簧構(gòu)成，但是其可替代地由螺旋彈簧 構(gòu)成。
[0030] 彈簧構(gòu)件11被配置來(lái)施加徑向作用彈簧力在指狀物5a、5b上，其為此強(qiáng)度使得指 狀物在冷卻時(shí)及例如在室溫或?qū)嵸|(zhì)低于主體的金屬材料的軟化溫度的一些其它溫度下被 維持為彼此相距這樣一種距離使得其不針對(duì)被收納在焊絲饋送導(dǎo)管7中的焊絲2的套管表 面施加壓力（如圖2中所示），由此指狀物5a、5b在被加熱至高于主體的金屬材料的軟化溫 度的溫度時(shí)，被彈簧構(gòu)件的彈簧力向內(nèi)徑向壓縮以針對(duì)被焊絲饋送導(dǎo)管7收納的焊絲2的 套管表面施加壓力（如圖3中所示）。當(dāng)接觸尖端1是冷卻的且處于低于實(shí)際金屬材料的 軟化溫度的溫度時(shí)，指狀物5a、5b因此將不被彈簧構(gòu)件11朝向被饋送穿過(guò)焊絲饋送導(dǎo)管7 向上至焊絲饋送導(dǎo)管的出口埠9的焊絲2壓縮。因此，結(jié)合準(zhǔn)備具有接觸尖端的焊接設(shè)備 以執(zhí)行焊接，指狀物5a、5b不會(huì)使將焊絲2引入接觸尖端1復(fù)雜化。當(dāng)隨后開(kāi)始焊接及將 接觸尖端1加熱至高于所述金屬材料的軟化溫度的溫度時(shí)，彈簧構(gòu)件11將使指狀物5a、5b 朝向彼此壓縮并且鄰近被引入至焊絲饋送導(dǎo)管7中的焊絲2,因此在鄰近焊絲饋送導(dǎo)管的 出口埠9的區(qū)域中確保指狀物5a、5b與焊絲2之間的連續(xù)和有利電接觸。
[0031] 金屬材料的軟化溫度是材料的硬度開(kāi)始隨升高的溫度而減小的溫度。直至材料達(dá) 到匹配材料的軟化溫度的溫度，材料具有實(shí)質(zhì)恒定硬度，但在加熱至軟化溫度后，材料的硬 度將隨升高的溫度而減小。圖5提供示出以具有475°C的軟化溫度的銅合金的溫度為函數(shù) 的名義硬度的圖。如根據(jù)圖5的圖中所示，這種材料的硬度處于實(shí)質(zhì)恒定值直至475°C的溫 度且隨后隨升高的溫度而減小。
[0032] 彈簧構(gòu)件11由具有處于高于金屬材料的軟化溫度的軟化溫度的金屬?gòu)椈刹牧现?成，接觸尖端主體3由所述金屬材料制成且所述金屬材料此外處于高于在執(zhí)行焊接時(shí)尖端 1中正常達(dá)到的溫度。為了在正常焊接條件下適當(dāng)工作，彈簧材料應(yīng)具有1500°C或更高的 軟化溫度。
[0033] 圖1至圖4中所示的接觸尖端1中的指狀物5a、5b具有凹部13,其適于形成工具 的接合表面用于將接觸尖端緊固在焊接設(shè)備上及用于將接觸尖端從焊接設(shè)備上螺開(kāi)。
[0034] 在所示實(shí)例中，接觸尖端1具有單個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管7。但是，根據(jù)本發(fā)明的接觸尖 端可替代地具有平行于彼此穿過(guò)底座部分4和接觸尖端主體3的指狀物5a、5b的兩個(gè)或更 多個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管，由此這些焊絲饋送高端適于各收納一根焊絲。
[0035] 自然地，本發(fā)明絕不限于上述實(shí)施方案，而本身不脫離如所附權(quán)利要求定義的本 發(fā)明的基本概念的許多修改選擇對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于氣體保護(hù)金屬極弧焊中的接觸尖端，所述接觸件（1)包括： -主體（3)，其由導(dǎo)電金屬材料構(gòu)成，所述主體（3)具有管狀底座部分（4)和連接至所 述底座部分（4)且在軸向方向上從所述底座部分（4)的前端延伸的兩個(gè)或更多個(gè)指狀物 (5a、5b); -至少一個(gè)焊絲饋送導(dǎo)管（7)，其軸向延伸穿過(guò)所述主體（3)，焊絲被收納及推進(jìn)至其 中，所述焊絲饋送導(dǎo)管（7)具有在所述接觸尖端的后端上的進(jìn)口開(kāi)口（8)和在所述指狀物 (5a、5b)之間的所述接觸尖端的所述前端上的出口埠（9);和 -槽（10&、1013)，其被配置在所述主體（3)中的所述指狀物（5&、513)之間以使所述指狀 物（5a、5b)彼此分開(kāi)，由此每個(gè)槽（10a、10b)在所述軸向方向上從所述主體的底座部分（4) 延伸且延伸至所述出口埠（9); 其特征在于所述接觸尖端（1)具有圍繞所述指狀物（5a、5b)且被配置以施加徑向作用 彈簧力在所述指狀物（5a、5b)上的彈簧構(gòu)件（11)，其為此強(qiáng)度使得所述指狀物在冷卻時(shí)被 保持分隔開(kāi)，使得所述彈簧構(gòu)件不會(huì)針對(duì)被引入所述焊絲饋送導(dǎo)管（7)中的焊絲的套管表 面施加壓力，并且當(dāng)加熱至高于所述金屬材料的軟化溫度的溫度時(shí)，所述彈簧構(gòu)件被所述 彈簧力徑向向內(nèi)壓縮以針對(duì)被引入所述焊絲饋送導(dǎo)管（7)中的焊絲的所述套管表面施加 壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)已被收納在被配置 在所述指狀物（5a、5b)的外側(cè)上的凹槽（12)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)由開(kāi)環(huán)形狀的 潤(rùn)卷彈黃構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)由螺旋彈簧構(gòu) 成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)由雙金屬元件 構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)由金 屬?gòu)椈刹牧现瞥?，其具有高于制成所述接觸尖端主體（3)的所述金屬材料的所述軟化溫度 的軟化溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的接觸尖端，其特征在于所述彈簧構(gòu)件（11)被配 置為圍繞在所述指狀物（5a、5b)的前部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的接觸尖端，其特征在于所述指狀物（5a、5b)數(shù) 量是兩個(gè)且通過(guò)被相對(duì)配置在所述焊絲饋送導(dǎo)管（7)的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)槽（10a、10b)分隔 開(kāi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的接觸尖端，其特征在于每個(gè)槽（10a、10b)具有 對(duì)應(yīng)于所述焊絲饋送導(dǎo)管的直徑（d)的25%至90%的寬度（w)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的接觸尖端，其特征在于所述主體（3)由銅合金 制成。
【文檔編號(hào)】B23K9/12GK104114313SQ201180076374
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】H·勞德塞普 申請(qǐng)人:依賽彼公司