用于接触启动式等离子弧焊炬的电极包括由导电材料形成的细长电极本体。电极本体可相对于焊炬移动。弹性件用于在等离子弧焊炬的引导电弧操作期间使基本上所有的引导电弧电流通过电源、与电源电连通的电源连接件以及电极本体之间。电极和焊炬可包括具有第一表面和第二表面的接触元件，第一表面与电源接触件电连通，第二表面用于在转移电弧模式其间与电极本体的相应接触表面直接接触和电连通以使基本上所有的转移电弧电流通过电源和电极本体之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本领域总地涉及等离子弧焊炬，且更具体地涉及用于接触启动式等离子弧 焊炬应用的电极和焊炬。
技术介绍
诸如等离子弧焊炬和激光器之类的材料处理装置广泛地用于称为工件的 金属材料的切割和标记。等离子弧焊炬通常包括焊炬本体、安装在本体内的电 极、具有中心出口孔的喷嘴、电连接件、用于冷却和弧控制流体的通道、控制 流体流动模式的涡流环、以及电源。焊炬内使用的气体可以是惰性的(例如氩 气或氮气)、或活性的(例如氧气或空气)。焊炬产生等离子弧，等离子弧是 高温且高动量的等离子气体的收缩的离子化射流。用于在等离子弧焊炬中产生等离子弧的一种方法是接触启动方法。接触启 动方法包括形成电极和喷嘴之间的直接接触和电连通来产生其间的电流通路。 电极和喷嘴可协作以在焊炬本体内产生等离子腔。向电极和喷嘴提供电流，并 将气体引入等离子腔。形成气体压力直到压力足以将电极和喷嘴分离。该分离 使得在在等离子腔内电极和喷嘴之间形成电弧。该电弧将引入的气体离子化以 产生可转移(transfer)到工件以进行材料处理的的等离子射流。在某些应用 中，电源适于在电弧产生过程中提供称为引导电流的第一电流，并在等离子射 流己转移到工件时提供称为转移电弧电流的第二电流。有能够用于产生电弧的各种构造。例如，电极可在焊炬本体内远离静止喷 嘴移动。这种构造称为"倒流(blow-back)"接触启动方法，因为气压使电极 远离工件地移动。在另一构造中，喷嘴可远离相对静止的电极移动。这种构造 称为"前流(blow-forward)"接触启动方法，因为气压使喷嘴朝向工件移动。 在又一构造中，其它焊炬部件(例如涡流环)可在静止电极和喷嘴之间移动。材料处理装置的某些部件在使用一段时间后损坏。在等离子弧焊炬的情况 下，这些"消耗"部件包括电极、涡流环、喷嘴和屏蔽件。此外，在使用接触 启动方法启动焊炬的过程中，各种消耗部件可不重合，这縮短部件的使用寿命 并降低等离子射流定位的精确性和可重复性。理想的是，这些部件易于在现场 进行更换。但是，更换消耗部件可导致停机时间并降低生产率。在接触启动式等离子弧焊炬的倒流方法中，电极远离喷嘴移动以引发 (initiate)电极和喷嘴之间的引导电弧(pilot arc)。电极的近端(例如 远离工件)与形成焊炬本体的一部分的电源接触件配合。电极远离喷嘴的运动 还移动电源接触件。焊炬的反复使用导致电源接触件和电极上的磨损。更换电 极是等离子弧焊炬操作中的例行事务，且例行进行该过程。但是，更换电源接 触件包括拆卸焊炬本体并且是耗时且成本高的，因为电源接触件没有设计成是 消耗部件。某些倒流焊炬包括相对于相对静止的焊炬本体移动电源接触件。这 种电源接触件的移动和焊炬的有效性会受到将电源接触件连接到电源的电缆 的劲度或刚度的影响。例如，图1是已知接触启动式等离子弧焊炬的剖视图。系统100包括通过 载流电缆104与向焊炬112提供电流的电源接触件108电连通的电源(未示出)。 焊炬112包括与电源接触件108电绝缘并围绕电源接触件108的阴极块116。 电源接触件108邻接导电电极124的近端120。设置在阴极块116内的弹簧128 反作用于阴极块116的表面132以将电源接触件108和电极124朝向导电喷嘴 136推压。在用于处理工件(未示出)的电弧引发前通过弹簧推压电极124与 喷嘴136接触。从电缆104到电源接触件108、电极124和喷嘴136形成电流通路。电流 可沿该电流通路通过。电极124与喷嘴136协作以形成等离子腔140的一部分。 可将等离子气体供应到等离子腔140来增加等离子腔140内的压力并克服由弹 簧128提供的力。该压力迫使电极124和电源接触件108远离喷嘴136。当电 极124和喷嘴136之间的间隙144增大时，电极124 (例如阴极)和喷嘴136 (例如阳极)之间形成电势差。电弧(未示出)将气体微粒离子化并横跨间隙 144而引发以用于处理工件。系统100的一个缺点是当电极124移动以引发电弧时，需要电源接触件11108也移动。当电缆104的电流承载能力增加时，电缆104的尺寸增加，但电缆104的柔性降低。电缆104的柔性降低会降低焊炬112的通用性和机动性。 此外，电源接触件108和阴极块116需要相对紧的公差(例如，电源接触件108 和阴极块116之间的相对小的间隙)。相对紧的公差在电源接触件108移动、 例如在引导电弧引发期间定位和引导电源接触件108。
技术实现思路
需要一种优化焊炬操作而不过早失效的用于接触启动式等离子弧焊炬 的电极。此外，需要一种采用本文的概念来使现有焊炬设计中部件寿命最 长的接触启动式焊炬。因此，本专利技术的目的是提供一种更持久的电极和在 等离子弧焊炬与该电极一起使用的部件。另一目的是提供一种减少未设计 成消耗件的焊炬部件的磨损的构造。另一目的是提供焊炬操作期间(例如 引导电弧和转移电弧模式)相对于焊炬部件对准结构。一方面，用于等离子弧焊炬的电极具有与电源电连通的电源连接件。 电极包括由导电材料制成并限定纵向轴线的细长电极本体。电极包括用于 在等离子弧焊炬的引导电弧操作期间使基本上所有的引导电弧电流通过电 源和电极本体之间的弹性件。该弹性件执行电气功能和机械功能，并可称 为焊炬的双重功能件。弹性件包括导电材料以便于承载引导电弧电流并耗 散有关引导电弧电流的热量以防止弹性件在引导电弧引发期间熔化。可根 据例如导电材料的额定电流来选择导电材料。弹性件包括用于承载电源连 接件和电极本体之间引导电流的最小电阻和/或最高电导的路径。此外，弹 性件的机械性质促进电极本体的移动以接触启动式等离子弧焊炬。在某些 实施例中，弹性件有助于将电极本体相对于焊炬对准。在某些实施例中，电极本体可相对于焊炬纵向移动。在某些实施例中， 电极本体包括相对于电极本体的位于远离工件处的近端间隔开设置的反作用表面。反作用表面构造成与导电弹性件电连通。在某些实施例中，反作 用表面包括与电极本体一体形成的径向延伸的凸缘。在某些实施例中，弹性件相对于电极本体固定。例如，弹性件可通过 径向过盈配合或摩擦配合来固定。在某些实施例中，弹性件与电极本体的远端相邻设置，且远端包括发射件。在某些实施例中，弹性件与电极本体形成一体。在某些实施例中，引导电弧操作包括引导电弧的引发。在某些实施例中，引导电弧操作包括引导电弧的引发和在引导电弧引发之后电弧转移到工件之前或焊炬在转移电弧模式运行之前的一时段。在某些实施例中，电极还包括用于保持弹性件和用于可滑动地接纳电 极本体的中空本体。另一方面，提供用于等离子弧焊炬的电极。电极包括由导电材料形成 并限定纵向轴线和包括发射件的远端的细长电极本体。电极本体可相对于 焊炬移动。电极包括接触元件。接触元件包括用于促进与电源的电连通的 第一表面和用于在焊炬以转移电弧模式运行时促进与电极本体的相应接触 表面电连通的第二表面。接触元件的第二表面的特征是在引导电弧引发期 间不与电极本体的接触表面接触。电极本体可相对于焊炬轴向移动。在某些实施例中，第二表面构造成当焊炬以转移电弧模式运行时与电极本体的接触表面直接接触。在某些实 施例中，电极本体包括与导电弹性件接触并相对于电极本体的近端间隔开 设置的反作用表面。近端远离包括发射件本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于与电源电连通的等离子弧焊炬的电极，所述电极包括： 细长电极本体，所述电极本体由导电材料制成，并限定纵向轴线；以及 弹性件，所述弹性件用于在所述等离子弧焊炬的引导电弧操作期间使基本上所有的引导电弧电流通过所述电源和所述电极 本体之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J马瑟，ST艾克霍夫，J罗伯特，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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