[实用新型]一种等离子切割喷嘴

说明书

本实用新型公开了一种等离子切割喷嘴，涉及喷嘴技术领域，解决了现有技术中喷嘴容易烧坏，使用寿命短，切割速率慢，切割质量低等问题，其包括喷嘴主体，喷嘴主体的内壁与外壁之间设有一层空腔，空腔中装有液氮，喷嘴主体下部设有喷嘴压缩角，喷嘴压缩角为：30℃‑50℃，喷嘴压缩角下部设有喷嘴通道，喷嘴通道的孔径Q与配合的电极尖端的直径D和半径R的关系为：D＝1/3Q或R＝1/6Q，喷嘴通道的长径比为：1.8，本实用新型结构简单，加工方便，制做成本低，提高了喷嘴的切割效率与切割质量，主要应用于等离子切割技术领域。

技术领域

本实用新型涉及喷嘴技术领域，更具体的是涉及一种等离子切割喷嘴。

背景技术

自然界的物质存在三种状态，固态，液态，气态。当物质加热到一定温度时，分子与分子之间便会失去作用力而气化，如果继续加热，使物质达到极高的温度，便会等离子化，即物质的第四种状态离子态。此时电子将从原子中脱离出来，原子开始分裂，一旦自由电子形成以后，电子便开始高速运动，高速运动中的电子撞击到其他离子或者电子时，便会释放出巨大能量。这将使等离子弧具有极高的温度，被压缩的等离子弧温度可达10000℃-15000℃，而经水再压缩的等离子弧甚至可以达到50000℃的高温。等离子状态作为物质存在的第四种状态，有以下几种特点：

(1)导电性。由于等离子体中存在自由电子，因此其有很好的导电性。

(2)电准中性。被电离的气体在一个宏观区域所呈现的极性为中性，那是因为在等离子体中，正负离子数量相同而极性相反。

(3)与磁场的可作用性。等离子的基本组成是荷电粒子，因此可以用磁场来控制它的运动，形状及位置。

从科学定义上来说，只有当气体的电离度e大于0.1％时才称为等离子体，在这种状态下，等离子体内的平衡力主要表现为电子与离子的相互作用力，因此呈现明显的电磁性能。一般来说，等离子体的组成不仅包括电子和离子，还可以包括一定的分子、原子、光子和电离产物。

通常所说的热切割法主要指气割、等离子切割、激光切割。传统的气割是依靠金属的氧化反应进行切割，所以其切割速度受金属氧化反应速度的限制。等离子切割是依靠等离子弧将切口金属局部加热熔化并随即吹掉的一种加工，激光切割是依靠光能熔化金属进行切割。等离子切割技术最初的应用主要是为了加工不锈钢和铝合金等材料。相对于其他两种切割方法而言，由于等离子弧的能量非常集中，在工件厚度20mm 以下时，等离子切割速度可以达到氧切割的5倍，氧切割只能应用于碳钢及低合金钢，而等离子切割法几乎适用于任何金属及非金属的切割。与激光切割相比，切割精度略差，但在切割成本上大大降低。根据统计数据显示，等离子切焊法可以提高材料10％利用率，切割1000万吨钢材可以节省50～100万吨。因此，在一些发达国家出现了等离子切割法取代氧切割法和激光切割的趋势。

在等离子切割中，喷嘴往往为主要消耗品，而且起关键作用，因此在不影响质量的前提下降低喷嘴的成本是非常重要的。现有技术的等离子体切割喷嘴通常为一体式结构，在等离子切割过程中，等离子弧通过喷嘴的喷射孔作用于工件，喷射孔起到聚弧的作用，由于等离子弧外围依然具有较高的温度，因此在喷嘴的前段以及喷射孔易烧损，也为喷嘴损坏更换的主要表现，现有的水冷却技术冷却管路的设置增加了喷嘴的质量，且冷却部位主要设于喷嘴的后段，喷嘴前段以及喷嘴孔等最容易被烧坏的部位得不到有效的冷却，以至于喷嘴通道长度的设置被制约，喷嘴长度增加会使喷嘴下游的最大速度增加，弧室的气压增加，激波后高速射流的径向分布区域增加。增加喷嘴长度还会增加电弧的能量通量，从而能提高切割速度和切割质量；目前主流的喷嘴的连接方式采用螺纹连接，螺纹连接的缺点是在振动、冲击、载荷变动和温差过大的情况下，往往会产生松动而导致机械故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种能够提高切割速率和质量，使用寿命得到大大延长的等离子切割喷嘴。