[实用新型]一种金属表面强化等离子弧喷头

说明书

本实用新型提供了一种用于金属表面强化的等离子弧喷头，涉及金属热处理技术领域。

现有技术中，利用等离子电弧产生的高能量作为金属焊接、切割的热源已经是比较成熟的技术。但由于等离子弧的能量控制较为困难，因此在金属热处理领域中尚未能成功应用。为了得到弧柱稳定，  而且控制方便的等离子电弧，喷头是关键部件之一。目前作为金属焊接切割用等离子弧喷头，其结构上是根据焊接、切割的要求设计的，形成的等离子弧刚柔程度和吹力大小，都不能满足金属表面热处理的要求。

本实用新型的目的在于提供一种能够产生能量密度稳定、电弧弧柱刚柔程度适中，吹力小，参数调节范围宽并可以有较高扫描速度，应用于金属表面强化中的等离子弧喷头。

本实用新型的目的由以下方式实现。

本实用新型的等离子弧喷头，可由焊接切割用等离子弧喷头改进而成。其特征在于其喷嘴为有压缩段的收敛扩散型，喷嘴的扩散角等于或大于收敛角，有扩散角－收敛角＝0°－40°。该喷嘴具有较小的压缩比，压缩段长度h／喷孔直径φ＝0.4－1.2。喷孔的上方有较大贮气室，以保证气压稳定。

阴极和喷嘴之间设有对中环，从而从结构上使喷孔中心线和阴极的轴线完全重合，以保证阴极和喷嘴的喷孔有较好的对中性，有利于电弧稳定。

为了保证薄型工件的冷却速度，防止在尖角处局部微熔，也可以在喷孔周围设置2个或2个以上的喷水孔，通入循环水路中，使用时可直接持续同步喷水冷却工件，以减少工件的变形，同时也可以起到压缩等离子弧柱的作用。

在处理工件的内孔、槽时，为了避免在喷嘴头部和工件之间产生二次弧，可以把喷嘴的外形设计成球面形状，此时，喷水孔轴线与喷孔轴线成一角度；喷嘴外形也可以是截圆锥形状。

为了使等离子弧柱有所收敛，在设计上也可以在喷孔周围设置2个或多个通气孔，直接通入贮气室，以形成二次气流对弧柱进行适当冷却。

下面结合实施例和附图作进一步描述：

图1是喷头的结构示意图。图中，1是贮气室，2是阴极，3是对中环，4是喷嘴，5是喷水孔，h是喷孔压缩段长度，φ是喷孔直径。

图2是头部为平面状的喷嘴的主剖视图。图中θ为收敛角，θ为扩散角，6是通气孔。

该喷头安装在机械扫描装置上和金属热处理专用电源设备配合，用以热处理普通灰口铸铁和牌号钢，都得到了满意的结果。该喷头有利于电弧稳定，使弧柱具有一定的能量密度，且刚柔程度满足要求。可以有效地提高金属表面强度，并能保持金属表面原有的光洁度和精度。本喷头也可用于金属薄板的焊接和切割中。