[发明专利]改进的等离子弧起弧方法

说明书

本发明涉及等离子弧焊炬的起弧方法，更具体来说涉及具有金属电极和位于电极放电端附近的喷嘴组件的等离子弧焊炬的起弧方法。

等离子弧焊炬一般包括一个金属电极和位于电极放电端附近的一喷嘴组件。这种焊炬通常以转移弧的方式工作，弧从电极的放电端通过喷嘴转移至工件。在焊炬中一般使用一种氧化气体来产生等离子体，从而更快更有效地切割工件。

但是，由于起弧并使弧从电极转移至工件所需电压很高，某些现有技术焊炬起弧时一般用一种非氧化气体在电极的放电端和喷嘴组件间产生一引弧。如果在起弧过程中使用一种氧化气体，则所用高压会产生严重的氧化状况，并缩短电极的有效寿命。然后将产生的弧转移至工件。当转移弧时，减小非氧化气体流，并向非氧化气体流中加入氧化气体如氧气。

上述现有技术的方法一般要求对气流进行谨慎的控制和定时，而且在某些焊炬中，要求一种特殊的焊炬结构。例如在一种焊炬设计中，在最初的起弧过程中氩气流过位于两个喷嘴构件之间的多个环形气孔。当弧已转移时，气孔中的一些氩气流终止，由氧化气体流取代，因此在焊炬转移弧的作业中，减小的氩气流与氧化气体相混合。在焊炬中综合使用氩气和氧气或空气时要求对两种不同的气流进行同时的复杂的控制，从而维持气流的正常混合和焊炬的正常工作。另外，切割时，在转移的等离子弧焊炬工作中，当非氧化气体与氧气或空气相混合时，非氧化气体如氩气使焊渣的生成增多。

因此，本发明的目的是提供一种上述类型等离子弧焊炬的起弧方法，这种方法在引弧生成过程中使用非氧化气体流，并且只在等离子弧焊炬的转移作业中才使用一种新颖的，替代的氧化气体流。

实现本发明的上述的和其它的目的和优点的等离子弧焊炬的起弧方法，所使用的焊炬具有一金属电极和位于电极放电端附近的喷嘴组件，这种方法减小了电极的氧化，因而延长了电极的寿命。

在电极放电端和喷嘴组件之间首先产生非氧化气体流。然后，在电极放电端和喷嘴组件之间产生引弧。使引弧转移以便产生从电极放电端延伸至位于与电极相对的喷嘴组件侧的工件的转移弧。同时终止非氧化气体流，在电极放电端和喷嘴间产生一氧化气体流，这样转移弧和氧化气体就在电极放电端和工件之间产生等离子气流。在推荐实施例中，非氧化气体基本由氮气组成，氧化气体基本由氧气组成。

在完成切割之后，转移弧与氧化气体流同时终止。另外，在电极放电端和喷嘴组件间产生非氧化气体流。

上面已经叙述了本发明的某些目的和优点，现在对照以下附图详细描述本发明，本发明的其它目的和优点也会更加清楚。

图1是本发明方法中可以使用的等离子弧焊炬的纵剖视图;

图2是在本发明的方法中比较气流和时间以及弧流和时间的两曲线图;

图3所示的示意图表示本发明方法中等离子弧焊炬工作的基本零件及其电路关系。

现在对照这些附图，特别是图1，图中画出本发明起弧方法可使用的一种等离子弧焊炬。等离子弧焊炬10包括一个喷嘴组件12和一管状电极14。电极14最好用铜或铜合金制成，它由上部管形件15和下部杯形件16构成。更具体来说，上部管形件15是长的，畅通的管状结构，它限定了焊炬的纵轴。管形件15也包括一个带内螺纹的下端部17。杯形件16也是管状结构，它包括一个下部前端和一个上部后端。横向端壁18封闭杯形件16的前端，横向端部18限定了一外端的前面20，杯形件的后端上有外螺纹，与上部的管形件的下端部17上的内螺纹接合。

在端壁18的前面20内形成一沿纵轴向后延伸的空腔24。一插块组件26装在该空腔中，该组件具有一基本呈圆柱形的发射插块28，插块28沿纵轴同轴安置。发射插块28由较低工作性能的金属材料制成，因此适于在作用其上电势时稳定地发射电子。适当的这种金属材料是铪，锆，钨及其合金。

一种相对来说非发射性的套筒32放置在空腔24内，同轴地套在发射插块28上，套筒32有一周壁和一封闭的底壁34，与两壁冶金粘贴在空腔的壁上。另外，套筒32包括一环形凸缘35，因而形成一外环面，该外环面位于杯形件前面20的平面内。套筒32的进一步描述见1990年1月17日提交的共同的未决美国专利申请07/466，205号。

在图示实施例中，电极14装在等离子弧焊炬本体38内，本体38具有气体通道40和液体通道42。焊炬本体38由一绝缘外套44包围。