專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子切割割炬噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種等離子切割設(shè)備，具體涉及一種等離子切割割炬噴嘴。
背景技術(shù)：
等離子切割割炬噴嘴是等離子切割設(shè)備中的易損件。現(xiàn)有的等離子切割割炬噴嘴，為了提高切割能力，其噴嘴口部的長(zhǎng)徑比L/D設(shè)計(jì)值較大(普遍為L(zhǎng)/D>2.4)，長(zhǎng)徑比越大，等離子弧流經(jīng)噴嘴空腔的時(shí)間也就越長(zhǎng)，噴嘴受等離子弧燒灼的時(shí)間也就長(zhǎng)；又由于受等離子氣體流速穩(wěn)定性影響，易出現(xiàn)噴嘴過(guò)熱而造成噴嘴燒損?，F(xiàn)有噴嘴材料通常使用的材料是合金銅，而合金銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性較差，所以導(dǎo)致噴嘴口的金屬表面電阻大，容易灼燒噴嘴口。基于以上原因，現(xiàn)有等離子切割割炬噴嘴易燒損，切割壽命短，極大地提高了加工成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于解決等離子切割割炬噴嘴在切割時(shí)燒損快、切割壽命短的缺點(diǎn)。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，包括中空的圓錐形噴嘴本體，噴嘴本體前端設(shè)置有圓柱形狀的噴嘴通道，噴嘴通道的長(zhǎng)徑比L/D的比值范圍為I
2.4 ;本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴整體采用導(dǎo)電率大于90%IACS的高導(dǎo)電率材料制成；其噴嘴通道內(nèi)表面的表面粗糙度在Ral.6以下。
采用上述技術(shù)方案后，由于噴嘴通道長(zhǎng)徑比(軸向長(zhǎng)度和圓孔的直徑比)L/D的范圍為1-2.4，從而降低了噴嘴和等離子弧之間的表面電阻，縮短等離子弧流經(jīng)噴嘴通道的時(shí)間，減少等離子弧對(duì)噴嘴通道的燒灼。噴嘴通道粗糙度在Ral.6以下，使得等離子弧氣體快速流經(jīng)噴嘴通道，提高了等離子弧流速，減少等離子氣體中心的高溫對(duì)噴嘴通道的熱量傳輸。從而可以有效減少等離子弧對(duì)噴嘴的燒灼，顯著延長(zhǎng)噴嘴使用壽命，降低使用成本。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，其噴嘴通道的長(zhǎng)徑比為1.4至2.2?？梢赃M(jìn)一步提聞切IllJ壽命。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，其噴嘴通道的長(zhǎng)徑比為2，噴嘴通道內(nèi)表面的表面粗糙度為Ral.0，可以達(dá)到最高壽命。

圖1是由等離子切割割炬噴嘴、電極、屏蔽罩組成的等離子弧焊炬的剖面圖；圖2是本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中:L表示噴嘴通道的長(zhǎng)度；D表示噴嘴通道的直徑。
具體實(shí)施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，等離子弧焊炬由噴嘴本體1、電極2、屏蔽罩5構(gòu)成，電極2安裝在噴嘴本體I內(nèi)腔，屏蔽罩5安裝在噴嘴本體I前端位置且兩者之間裝配形成一個(gè)環(huán)繞噴嘴本體I前端的冷卻室3，工作時(shí)外部輔助氣流在冷卻室3內(nèi)流動(dòng)，氣流方式如附圖中的箭頭指
/Jn ο其中電極2由兩部分構(gòu)成:電極2前端中心部位設(shè)置有用于等離子弧的發(fā)射的發(fā)射體21 ;電極2內(nèi)部形成有一個(gè)冷卻室22。如圖2可見(jiàn)，等離子切割割炬噴嘴，包括中空的圓錐形噴嘴本體1，噴嘴本體I前端設(shè)置有圓柱形狀的噴嘴通道10，等離子弧4通過(guò)噴嘴通道10實(shí)現(xiàn)擠壓和收縮并提高密度，同時(shí)等離子弧被升溫和加速，然后噴向工件，使工件局部熔化以對(duì)工件進(jìn)行切割。等離子弧產(chǎn)生過(guò)程，首先是電極2和等離子切割割炬噴嘴之間施加高頻電壓，它們之間放電引燃先導(dǎo)弧，等離子氣流從等離子切割割炬噴嘴后部空腔中產(chǎn)生，隨著等離子氣流的流動(dòng)，電極產(chǎn)生的先導(dǎo)弧移向等離子切割割炬噴嘴前端中心，同時(shí)電極2和等離子切割割炬噴嘴之間所施電源切斷，中斷先導(dǎo)電弧，引燃主電弧。等離子弧高速?lài)娤驀娮烨岸说膰娮焱ǖ?0。然后借助噴嘴通道10使等離子弧進(jìn)行擠壓和壓縮，提高密度，產(chǎn)生高溫高速?lài)娚淞?，?duì)工件進(jìn)行切割。由于每次起弧起割或穿孔都是由電極2和等離子切割割炬噴嘴之間先產(chǎn)生先導(dǎo)弧，而先導(dǎo)弧的高溫對(duì)等離子切割割炬噴嘴前端是一種損傷?，F(xiàn)有技術(shù)中，為提高切割質(zhì)量，采取的是單純的加大噴嘴通道長(zhǎng)徑比L/D的方法，其長(zhǎng)徑比一般要求大于2.4。在引燃主電弧之前，先導(dǎo)電弧一直滯留在等離子切割割炬噴嘴口部附近，由于其大長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)，在噴嘴口部停留的時(shí)間更長(zhǎng)，熱量更為集中在噴嘴的口部。也就是說(shuō)每次進(jìn)行切割起割或穿孔都在加劇對(duì)噴嘴通道10的損耗。因而大長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)將明顯縮短等離子切割割炬噴嘴壽命O 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):噴嘴通道10粗糙度對(duì)等離子切割割炬噴嘴壽命影響極大，對(duì)在噴嘴通道10內(nèi)表面進(jìn)行表面處理，降低表面粗糙度，可以減小氣流通過(guò)金屬表面的阻力、提高等離子流速，減短弧在噴咀口部表面停留時(shí)間，從而提高金屬壽命。因而，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，包括中空的圓錐形噴嘴本體1，噴嘴本體I前端設(shè)置有圓柱形狀的噴嘴通道10，噴嘴通道10的長(zhǎng)徑比L/D的比值范圍為I 2.4。噴嘴通道10內(nèi)表面的表面粗糙度在Ral.6以下。采用上述方案后，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴既能達(dá)到較高的切割能力，又能有效提聞金屬壽命。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn):噴嘴的導(dǎo)電性影響噴嘴的燒灼，導(dǎo)電性能差的材料，燒灼越快。因而，本等離子切割割炬噴嘴整體采用導(dǎo)電率大于90%IACS的高導(dǎo)電率材料制成，可采用的材料范圍廣泛，例如T2、Tl、TU2T，可以進(jìn)一步提高使用壽命。通過(guò)熱量分析及相等條件下切割鋼板后噴嘴的口部損耗，對(duì)本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴和對(duì)比產(chǎn)品進(jìn)行比較結(jié)果如下:對(duì)比產(chǎn)品引出的氣流為柱狀氣流，本實(shí)用新型中噴嘴引出的氣流為紡錘形氣流；兩者溫度均可以達(dá)到900度以上。因其氣流形狀的差異以及噴嘴通道10長(zhǎng)度變短，本實(shí)用新型的氣流(弧柱)的流速要高于對(duì)比產(chǎn)品，因而保證了切割能力，同時(shí)電弧在噴嘴口部停留的時(shí)間大大縮短，延長(zhǎng)了金屬壽命。噴嘴在先導(dǎo)弧產(chǎn)生后要發(fā)生切割先要進(jìn)行氣體切換，切換氣體所需的時(shí)間，理論上希望氣體切換完成在主電弧出現(xiàn)的同一時(shí)刻。這整個(gè)切換過(guò)程在噴嘴的口部完成。然而置換過(guò)程受切割氣流供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的影響，在引導(dǎo)弧消失前，切割孔口內(nèi)側(cè)因與電極之間放電而繼續(xù)加熱。因?qū)Ρ犬a(chǎn)品大的長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)，氣流(弧柱)成柱狀易造成切割孔口內(nèi)表面熔融，燒蝕面積增大。在切割小孔或小圓弧或銳角因形狀引起的電弧電壓的上升等電壓變化后，為了防止切割時(shí)電弧中斷必須確保一定程度的電流、氣體壓力、切割速度的設(shè)定值，因此就更延長(zhǎng)了引導(dǎo)弧的時(shí)間，更易在切割工件表面留下燒蝕傷痕。實(shí)施例一切割對(duì)象:厚度為25MM，材質(zhì)為Q235碳鋼的船用鋼板；實(shí)驗(yàn)方法:穿孔后切割內(nèi)孔Φ30外圓Φ40πιπι環(huán)形工件。通過(guò)起弧后切割工件的穿孔次數(shù)，來(lái)驗(yàn)證本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴和對(duì)比產(chǎn)品切割壽命及切割質(zhì)量，并根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象及易損件的耗損狀態(tài)來(lái)進(jìn)行本實(shí)用新型結(jié)果進(jìn)行論證。本實(shí)施例中，噴嘴通道10的長(zhǎng)徑比L/D=2 ;噴嘴通道10內(nèi)表面的表面粗糙度為Ral.6。作為對(duì)比例的噴嘴，其L/D=2.5。在一個(gè)噴嘴的壽命期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)其鋼板穿孔的數(shù)量和驗(yàn)證切割效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:I)本實(shí)用新型的噴嘴累計(jì)切割工件數(shù):530個(gè)；穿孔數(shù):1060次；切割長(zhǎng)度:116.5m。切割后易損件狀態(tài):噴嘴頭部少量燒損，變黑，被氧化，孔稍微變大，內(nèi)部輕微燒損，內(nèi)孔附著少量熔渣。·2)對(duì)比組累計(jì)切割工件數(shù):320個(gè)；穿孔數(shù):640次；切割長(zhǎng)度:70.3m。切割后易損件狀態(tài):噴嘴燒損，變黑，被氧化，孔變大歪斜，內(nèi)部燒損，內(nèi)孔附著少量熔渣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型的噴嘴，在穿孔用途中，其壽命是對(duì)比例的1.65倍，因而本實(shí)用新型可以大大降低生產(chǎn)成本，提供生產(chǎn)效率。實(shí)施例二切割對(duì)象:厚度為20麗，材質(zhì)為Q235碳鋼的船用鋼板。本實(shí)施例中，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，其噴嘴通道10的L/D=2 ;噴嘴通道10的的內(nèi)孔壁被打磨成表面粗糙度Ral.0;噴嘴的材料為銅材料T2。對(duì)比組L/D=2.8。在一個(gè)噴嘴的壽命期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)其切割鋼板的線(xiàn)長(zhǎng)。本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，壽命期內(nèi)切割線(xiàn)長(zhǎng)為l，657，566mm;對(duì)比組在噴嘴使用壽命期內(nèi)切割板材的線(xiàn)長(zhǎng)為919，193mm ;本實(shí)用新型的噴嘴使用壽命是進(jìn)口產(chǎn)品的1.8倍，可以大大降低生產(chǎn)成本。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例二的唯一區(qū)別在于將噴嘴通道10的的內(nèi)孔壁打磨成表面粗糙度Ra0.8。在一個(gè)噴嘴的壽命期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)其切割鋼板的線(xiàn)長(zhǎng)。本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，壽命期內(nèi)切割線(xiàn)長(zhǎng)為l，463，786mm;對(duì)比組在噴嘴使用壽命期內(nèi)切割板材的線(xiàn)長(zhǎng)為919，193mm ;本實(shí)用新型的噴嘴使用壽命是進(jìn)口產(chǎn)品的1.6倍。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，整體采用導(dǎo)電率大于90%IACS的高導(dǎo)電率材料制造，噴嘴通道10的長(zhǎng)徑比設(shè)置為1.4至2.2，噴嘴通道10的內(nèi)孔壁表面粗糙度在Ral.6以下，可達(dá)到較好的使用壽命。通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，整體采用導(dǎo)電率大于90%IACS的高導(dǎo)電率材料制造，其噴嘴通道10的長(zhǎng)徑比L/D=2 ;噴嘴通道10的內(nèi)孔壁被打磨成表面粗糙度Ral.0是最優(yōu)組合，在保證切割質(zhì)量的前提下，可以達(dá)到最高使用壽命。本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，在切割厚度為IOMM 25MM，材質(zhì)為Q235碳鋼的船用鋼板時(shí)，尤其具備非常高的性?xún)r(jià)比。本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，通過(guò)對(duì)噴嘴通道10長(zhǎng)徑比、噴嘴整體導(dǎo)電率、噴嘴通道10內(nèi)表 面的表面粗糙度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著延長(zhǎng)噴嘴使用壽命，降低使用成本。
權(quán)利要求1.一種等離子切割割炬噴嘴，包括采用導(dǎo)電率大于90%IACS的材料制成的中空的圓錐形噴嘴本體(1)，噴嘴本體(1)前端設(shè)置有圓柱形狀的噴嘴通道(10)，其特征在于:噴嘴通道(10)的長(zhǎng)徑比L/D的比值范圍為1 2.4 ;噴嘴通道(10)內(nèi)表面的表面粗糙度在Ral.6以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割割炬噴嘴，其特征在于:噴嘴通道(10)的長(zhǎng)徑比為 1.4 至 2.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割割炬噴嘴，其特征在于:噴嘴通道(10)的長(zhǎng)徑比為2，噴嘴通道(10)內(nèi)表面的表面粗糙度為Ral.0。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種等離子切割割炬噴嘴，包括中空的圓錐形噴嘴本體，噴嘴本體前端設(shè)置有圓柱形狀的噴嘴通道，噴嘴通道的長(zhǎng)徑比L/D的比值范圍為1～2.4。本實(shí)用新型的等離子切割割炬噴嘴，采用導(dǎo)電率大于90%IACS的高導(dǎo)電率材料制成。其噴嘴通道內(nèi)表面的表面粗糙度在Ra1.6以下。本實(shí)用新型可以有效減少等離子弧對(duì)噴嘴的燒灼，顯著延長(zhǎng)噴嘴使用壽命，降低使用成本。
文檔編號(hào)B23K10/00GK203124943SQ20132012294
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
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