[其他]堆焊用等离子枪

说明书

本实用新型涉及一种堆焊用的等离子枪体。

通过文献检索和国内外考察，类似工作仅是苏联巴顿焊接研究所于一九七七年用锆极空气等离子切割枪进行了堆焊试验，至今未见新的报导。锆极空气等离子枪的关键是锆电极的使用寿命短，选用锆做电极实际上是把φ2×3毫米的锆块镶嵌在水冷铜极上，锆在空气中表面可形成一层氮化锆膜，其熔点在3800℃且耐氧化。在最佳结构    的水冷铜极上以挤压的方式镶嵌上锆块形成的锆电极最高使用寿命为8小时，而且水冷铜极的结构和制造工艺及锆的镶嵌工艺较复杂，成本高，如果整个电极的加工、装配质量较差或工作电流大于300安培，则锆电极的使用寿命会急剧下降。

等离子堆焊通常采用惰性气体，如氩气做为工作的介质气体，钨棒做电极，利用氩气的惰性保护钨极的正常工作。由于惰性气体成本较高，来源不便，限制了等离子堆焊技术的广泛应用。

本实用新型的任务是提供一种新的堆焊用等离子枪体，它既克服了锆电极的缺点，又不采用价格较贵、来源不便的氩气。

本实用新型的任务是这样实现的：在主要由上枪体、绝缘体和喷咀组成的等离子枪中，用碳棒做电极，碳棒为心部含有钾盐、钠盐或光谱纯的石墨碳棒，直径为5～20毫米，压缩空气做工作介质气体，并在上枪体装有既保证电极导电良好，又允许电极上下移动的压电块。根据铁基、镍基、钴基等系列堆焊材料中含有硼、硅等元素，使堆焊材料本身具有一定的自保护性和碳与氧充分反应可形成CO₂，碳做电极可使以适量的空气为工作介质气体的电弧气氛减低或消除氧化性，而且碳棒熔点为3700℃，高温稳定性好，用相互连接的碳棒做电极，既保证了电极在空气中正常工作，又实现了电极的连续使用。

本实用新型采用碳棒做电极，压缩空气做工作介质气体，堆焊时只消耗碳棒和压缩空气，较氩气等离子弧堆焊和采用锆做空气等离子弧电极，节省了较贵重的氩气，克服了锆电极带来的一系列不足，堆焊质量与氩气等离子堆焊相同。

附图为堆焊用碳极空气等离子枪体图，它是实现本实用新型的一种实施例。该枪体主要是由上枪体〔1〕、绝缘体〔2〕、喷咀〔3〕组成，以碳棒〔4〕做电极，上枪体侧面镶有压电块〔5〕，内开冷却水槽〔6〕和介质气体通道〔7〕；环形绝缘体上端连接枪体，下端连接喷咀；喷咀内开圆锥形压缩角〔8〕和圆柱形孔道〔9〕，外开环形水槽〔10〕。

该枪体的工作过程是：接负极性的上枪体通过压电块使    电极通孔中的碳电极带相同电位，给启焊指令，驱动装置带动电极下移，当电极端头通过喷咀孔道与带正极性的工件接触时，造成短路，电极上移，电弧被引燃，电极继续上移，电弧被拉长，按选定的电弧电压，电极端头移到喷咀孔道内达到一定内缩量，电极停止移动，此时电弧在水冷的喷咀孔道内受电磁、热和机械三效应作用下，电离了由上枪体进入喷咀孔道内的空气，形成稳定的被压缩的离子化的高温空气等离子弧，以此为热源可进行堆焊。当碳电极端头由于高温熔化和空气中氧的氧化而逐渐烧损上移，电弧变长，电弧电压升高，电器控制部分可根据这一信号指令驱动装置使电极下移，恢复到原始位置，维持电弧电压趋于定值。选用可相互连接的碳棒做电极，可始终保持等离子弧稳定而连续工作。

实现本实用新型的最好方式是压缩空气的压力为1～2公斤／厘米²，流量为0.3～0.5米³／小时，心部含钾盐的直径10毫米的碳棒做电极，喷咀的压缩角为60°，孔道直径为11毫米，高度为7毫米，喷咀端面距工件的距离为13～15毫米，电极内缩5毫米，枪体可呈受450安培电流，堆焊电源为空载电压大于70伏，伏安特性为陡降的，最大输出电流为500安培的直流弧焊机，堆焊材料可选用Fe－05耐磨合金粉块及铁基、镍基、钴基等系列耐磨合金。