等离子体电弧炬的不对称消耗品制造技术

提供了一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于在刨削操作中递送扩散的等离子体电弧流。该组件包括喷嘴，该喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴主体限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线。喷嘴主体的喷嘴出孔限定了至少一个内孔，内孔用于穿过其中传导等离子体电弧。该组件还包括埋头内孔特征，该埋头内孔特征相对于喷嘴主体的远端设置，流体连接到内孔并相对于内孔位于远侧。内孔或埋头内孔特征中的至少一者在垂直于纵向轴线的平面中具有非圆形横截面形状。非圆形横截面形状被配置为在等离子体电弧中实现扩散等离子体电弧的第二非圆形横截面形状。

Asymmetric consumables of plasma arc torch

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体电弧炬的不对称消耗品
本专利技术总体上涉及等离子体电弧炬的炬尖端组件，其包括具有非圆形横截面的至少一个内孔或埋头内孔特征。
技术介绍
热加工炬，诸如等离子体电弧炬，广泛用于材料的加热、切割、刨削和标记。等离子体电弧炬通常包括电极、安装在炬主体内具有中央出孔的喷嘴、电连接件、冷却通路和电弧控制流体(例如等离子体气体)通路。可选地，涡流环用于控制形成在电极与喷嘴之间的等离子体腔室中的流体流动模式。在一些炬中，保持帽可用于保持等离子体电弧炬中的喷嘴和/或涡流环。在操作中，炬产生等离子体电弧，等离子体电弧是电离气体的收缩射流，具有高温和足够的动量来帮助移除熔融金属。许多材料加工应用和产品经常需要对传导性(例如金属)材料进行刨削。这些刨削通常通过将材料移除至某一期望深度而在工件中形成槽/通道。刨削工艺也可用于移除含有已知工艺缺陷或断裂的焊缝。在当今使用具有圆形内孔的典型等离子体电弧炬的刨削操作中，刨削的宽度受到等离子体加工的限制，诸如受到间隙、安培数和加工速度的限制。因此，为了制造更宽的刨槽，传统的等离子体电弧炬需要多次经过工件，以基本上形成一系列具有相似深度的连接的通道。此外，一些操作者和系统在刨削加工期间振荡炬，以加宽受影响区域，同时保持深度控制。然而，重复的炬经过和/或炬振荡可能产生不一致的表面纹理(例如，圆齿状和/或肋状特征)，需要熟练的操作者和/或复杂的机械来实现，并且是耗时的。尽管自动炬振荡可以最小化表面纹理变化，但它会大大增加加工时间，因为通常需要高的振荡与低线性行进速度比来避免变化。因此，需要设计炬和炬消耗品，它们能够在炬单次经过工件和/或没有炬振荡的情况下，在工件中产生宽的刨削轮廓(例如，宽度明显大于深度)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种炬尖端组件设计，其允许通过单次经过的刨削操作和/或没有振荡地在工件中产生刨削轮廓，该刨削轮廓的宽度比其深度宽得多(例如，大于大约3比1的比)。炬尖端组件可以包括定位在特定定向的非圆形内孔和/或非圆形埋头内孔特征，以获得期望的刨削轮廓。在一个方面，提供了一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于将扩散的等离子体电弧流递送到工件以执行刨削操作。该组件包括喷嘴，该喷嘴包括(i)喷嘴主体，喷嘴主体限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线，和(ii)位于喷嘴主体的远端处的喷嘴出孔。喷嘴出孔限定了至少一个内孔，用于穿过其中传导等离子体电弧。该组件还包括埋头内孔特征，该埋头内孔特征相对于喷嘴主体的远端设置，流体连接到内孔并相对于内孔位于远侧。内孔或埋头内孔特征中的至少一者在垂直于纵向轴线的平面中具有非圆形横截面形状。非圆形横截面形状被配置成在等离子体电弧中实现适于扩散等离子体电弧的第二非圆形横截面形状。在一些实施例中，平面由彼此垂直的第一横向轴线和第二横向轴线限定。扩散的等离子体电弧的第二非圆形横截面形状具有的沿着第一横向轴线的第一长度不同于沿着第二横向轴线的第二长度。在一些实施例中，等离子体电弧的第二非圆形横截面形状是椭圆形的。等离子体电弧的椭圆形截面形状的长轴线可以基本上垂直于工件中的刨削路径的方向定向。在另一方面，提供了一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于将扩散的等离子体电弧流递送到工件以执行刨削操作。该组件包括喷嘴，该喷嘴包括(i)喷嘴主体，其限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线，和(ii)位于喷嘴主体的远端处的喷嘴出孔。喷嘴出孔限定了至少一个内孔，用于穿过其中传导等离子体电弧。该组件还包括屏蔽件，屏蔽件具有屏蔽件出孔，该屏蔽件出孔限定至少一个埋头内孔特征，该埋头内孔特征流体连接到喷嘴的内孔并相对于内孔位于远侧。内孔或埋头内孔特征中的至少一者在垂直于纵向轴线的平面中具有非圆形横截面形状。非圆形横截面形状被配置成在等离子体电弧中实现扩散等离子体电弧的第二非圆形横截面形状。在一些实施例中，平面由彼此垂直的第一横向轴线和第二横向轴线限定。扩散的等离子体电弧的第二非圆形横截面形状具有的沿着第一横向轴线的第一长度不同于沿着第二横向轴线的第二长度。在又一方面，提供了一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于将扩散的等离子体电弧流递送到工件以执行刨削操作。该组件包括喷嘴，该喷嘴包括(i)喷嘴主体，其限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线，和(ii)位于喷嘴主体的远端处的喷嘴出孔。该组件还包括由喷嘴出孔限定的内孔，用于穿过其中传导等离子体电弧。内孔在垂直于纵向轴线的平面内具有非圆形横截面形状，其中该平面由彼此垂直的第一横向轴线和第二横向轴线限定。内孔的非圆形横截面形状具有的沿着第一横向轴线的第一长度不同于沿着第二横向轴线的第二长度。该组件还包括相对于喷嘴主体的远端设置的埋头内孔特征，该埋头内孔特征流体连接到内孔并相对于内孔位于远侧。埋头内孔特征在平面中具有第二非圆形横截面形状，使得第二非圆形横截面形状沿着平面的第一横向轴线的第一长度不同于第二非圆形横截面形状沿着平面的第二横向轴线的第二长度。在一些实施例中，内孔和埋头内孔适于产生具有第三非圆形横截面形状的扩散的等离子体电弧。扩散的等离子体电弧的第三非圆形横截面形状具有的沿着第一横向轴线的第一长度不同于沿着第二横向轴线的第二长度。上述方面中的任何方面都可以包括一个或多个以下特征。在一些实施例中，由喷嘴出孔限定的埋头内孔特征设置在喷嘴中。在一些实施例中，埋头内孔特征设置在连接到喷嘴的屏蔽件上，并由屏蔽件的屏蔽件出孔限定。内孔或埋头内孔特征中的至少一者可以相对于纵向轴线定位在特定的径向定向，用于定向非圆形横截面形状以导向地分散等离子体电弧。喷嘴或屏蔽件中的至少一者可以包括分度固定（clocking）特征，用于将内孔或埋头内孔特征定位和固定在特定的径向定向。在一些实施例中，埋头内孔特征是埋头锥孔。在一些实施例中，埋头内孔特征是埋头柱孔。在一些实施例中，埋头内孔特征具有比内孔更大的横截面面积。在一些实施例中，内孔或埋头内孔特征之一在平面中具有圆形横截面形状。在一些实施例中，非圆形横截面形状是椭圆形、梯形、三角形、三叶形、狭槽或矩形之一。在一些实施例中，平面由彼此垂直的第一横向轴线和第二横向轴线限定。非圆形横截面形状具有的沿着第一横向轴线的第一长度不同于沿着第二横向轴线的第二长度。在一些实施例中，喷嘴还限定了围绕内孔设置的气体通路组。该气体通路组可以围绕内孔以非圆形图案设置。在一些实施例中，等离子体电弧适于在工件中形成宽深比大于3比1的刨削轮廓。在一个方面，提供了一种消耗品组，其可用于等离子体电弧炬中，以将等离子体电弧导向至工件的加工表面。消耗品组包括喷嘴，该喷嘴具有：1)喷嘴主体，其限定延伸穿过其中的纵向轴线，和2)喷嘴出孔，其设置在喷嘴主体中用于收缩等离子体电弧。喷嘴出孔限定了相对于纵向轴线以非零角度定向的出孔轴线。消耗品组还包括大致平行于出孔轴线的对准表面。对准表面的尺寸被设计成对准出孔，使得等离子体电弧正交地撞击在加工表面上。在一些实施例中，对准表面被配置成至少基本齐平地抵靠相对于工件的加工表面成角度的引导表面放置。引导表面可以是可附连到工件或等离子体电弧炬的模板的一部分。在一些实施例中，对准表面平行于出孔轴线。对准表面也可以在与出孔轴线平行的大约10度内。在一些实施例中，消耗品组还包括相对于(第一)对准表面成角度的第二对准表面。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于将扩散的等离子体电弧流递送到工件以执行刨削操作，所述组件包括：喷嘴，包括：(i)喷嘴主体，其限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线，和(ii)位于所述喷嘴主体的远端处的喷嘴出孔，所述喷嘴出孔限定用于穿过其中传导等离子体电弧的至少一个内孔；和相对于所述喷嘴主体的远端设置的埋头内孔特征，流体连接到所述内孔并相对于所述内孔位于远侧；其中所述内孔或所述埋头内孔特征中的至少一者在垂直于所述纵向轴线的平面中具有非圆形横截面形状，所述非圆形横截面形状被配置为能够在等离子体电弧中实现适于扩散等离子体电弧的第二非圆形横截面形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.05 US 62/430108;2017.08.24 US 15/6856591.一种等离子体电弧炬的炬尖端组件，用于将扩散的等离子体电弧流递送到工件以执行刨削操作，所述组件包括：喷嘴，包括：(i)喷嘴主体，其限定在近端与远端之间延伸的中心纵向轴线，和(ii)位于所述喷嘴主体的远端处的喷嘴出孔，所述喷嘴出孔限定用于穿过其中传导等离子体电弧的至少一个内孔；和相对于所述喷嘴主体的远端设置的埋头内孔特征，流体连接到所述内孔并相对于所述内孔位于远侧；其中所述内孔或所述埋头内孔特征中的至少一者在垂直于所述纵向轴线的平面中具有非圆形横截面形状，所述非圆形横截面形状被配置为能够在等离子体电弧中实现适于扩散等离子体电弧的第二非圆形横截面形状。2.根据权利要求1所述的组件，其中，由所述喷嘴出孔限定的所述埋头内孔特征设置在所述喷嘴中。3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内孔或所述埋头内孔特征之一在所述平面中具有圆形横截面形状。4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述非圆形横截面形状是椭圆、梯形、狭槽、矩形、三角形或三叶形之一。5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述平面由彼此垂直的第一横向轴线和第二横向轴线限定，所述非圆形横截面形状具有的沿着所述第一横向轴线的第一长度不同于沿着所述第二横向轴线的第二长度。6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述埋头内孔特征是埋头锥孔。7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述埋头内孔特征是埋头柱孔。8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述喷嘴还限定了围绕所述内孔设置的气体通路组。9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述气体通路组围绕所述内孔以非圆形图案设置。10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述埋头内孔特征设置在屏蔽件上，所述屏蔽件连接到所述喷嘴，并由所述屏蔽件的屏蔽件出孔限定。11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述内孔或所述埋头内孔特征中的至少一者相对于所述纵向轴线定位在特定的径向定向，用于定向所述非圆形横截面形状以导向地分散所述等离子体电弧。12.根据权利要求10所述的组件，其中所述喷嘴或所述屏蔽件中的至少一者包括用于将所述内孔或所述埋头内孔特征定位和固定在特定径向定向的分度固定特征。13.根据权利要求1所述的组件，其中，所述等离子体电弧适于在工件中形成宽深比大于3比1的刨削轮廓。14.根据权利要求1所述的组件，其中，所述等离子体电弧的第二非圆形横截面形状是椭圆形。15.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S帕特尔，CG达罗，D阿根，S穆迪，M希根斯，EM施普尔斯基，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：发明
国别省市：美国,US