一種金屬表面強化等離子弧噴頭的製作方法

2023-12-10 22:01:52 1

專利名稱：一種金屬表面強化等離子弧噴頭的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了一種用於金屬表面強化的等離子弧噴頭，涉及金屬熱處理技術領域。
現有技術中，利用等離子電弧產生的高能量作為金屬焊接、切割的熱源已經是比較成熟的技術。但由於等離子弧的能量控制較為困難，因此在金屬熱處理領域中尚未能成功應用。為了得到弧柱穩定， 而且控制方便的等離子電弧，噴頭是關鍵部件之一。目前作為金屬焊接切割用等離子弧噴頭，其結構上是根據焊接、切割的要求設計的，形成的等離子弧剛柔程度和吹力大小，都不能滿足金屬表面熱處理的要求。
本實用新型的目的在於提供一種能夠產生能量密度穩定、電弧弧柱剛柔程度適中，吹力小，參數調節範圍寬並可以有較高掃描速度，應用於金屬表面強化中的等離子弧噴頭。
本實用新型的目的由以下方式實現。
本實用新型的等離子弧噴頭，可由焊接切割用等離子弧噴頭改進而成。其特徵在於其噴嘴為有壓縮段的收斂擴散型，噴嘴的擴散角等於或大於收斂角，有擴散角－收斂角＝0°－40°。該噴嘴具有較小的壓縮比，壓縮段長度h／噴孔直徑φ＝0.4－1.2。噴孔的上方有較大貯氣室，以保證氣壓穩定。
陰極和噴嘴之間設有對中環，從而從結構上使噴孔中心線和陰極的軸線完全重合，以保證陰極和噴嘴的噴孔有較好的對中性，有利於電弧穩定。
為了保證薄型工件的冷卻速度，防止在尖角處局部微熔，也可以在噴孔周圍設置2個或2個以上的噴水孔，通入循環水路中，使用時可直接持續同步噴水冷卻工件，以減少工件的變形，同時也可以起到壓縮等離子弧柱的作用。
在處理工件的內孔、槽時，為了避免在噴嘴頭部和工件之間產生二次弧，可以把噴嘴的外形設計成球面形狀，此時，噴水孔軸線與噴孔軸線成一角度；噴嘴外形也可以是截圓錐形狀。
為了使等離子弧柱有所收斂，在設計上也可以在噴孔周圍設置2個或多個通氣孔，直接通入貯氣室，以形成二次氣流對弧柱進行適當冷卻。
下面結合實施例和附圖作進一步描述


圖1是噴頭的結構示意圖。圖中，1是貯氣室，2是陰極，3是對中環，4是噴嘴，5是噴水孔，h是噴孔壓縮段長度，φ是噴孔直徑。
圖2是頭部為平面狀的噴嘴的主剖視圖。圖中θ為收斂角，θ為擴散角，6是通氣孔。
該噴頭安裝在機械掃描裝置上和金屬熱處理專用電源設備配合，用以熱處理普通灰口鑄鐵和牌號鋼，都得到了滿意的結果。該噴頭有利於電弧穩定，使弧柱具有一定的能量密度，且剛柔程度滿足要求。可以有效地提高金屬表面強度，並能保持金屬表面原有的光潔度和精度。本噴頭也可用於金屬薄板的焊接和切割中。
權利要求1.一種金屬表面強化用等離子弧噴頭，由現有金屬焊接切割用等離子弧噴頭改進而成，其特徵在於使用有壓縮段的收斂擴散型噴嘴，其壓縮段噴孔長度h/噴孔直徑φ=0.4-1.2，擴散角θ2-收斂角θ1=0°-40°。
2.根據權利要求1所述的等離子弧噴頭，其特徵在於所述噴嘴的噴口周圍可以設置2個或2個以上均勻分布的噴水孔。
3.根據權利要求1所述的等離子弧噴頭，其特徵在於所述噴嘴的外形可以是截圓錐形狀，也可以是球面形狀。
專利摘要本實用新型提供一種用於金屬表面強化的等離子弧噴頭，屬於金屬熱處理技術領域。該噴頭的收縮擴散型噴嘴具有較小的壓縮比，擴散角等於或大於收斂角，在噴嘴的頭部還可以布有噴水孔或二次氣流孔。該噴頭用於金屬表面熱處理時具有弧柱穩定性好，剛柔程度適中，吹力小等特點，經處理的金屬表面能達到較高的強度，同時還保持原有的表面光潔度、精度。該噴頭也可用於薄板金屬材料的焊接和切割中。
文檔編號C21D1/06GK2077447SQ9021626
公開日1991年5月22日 申請日期1990年7月15日 優先權日1990年7月15日
發明者杜華生, 周榆生, 楊連發, 吳月華, 張昌文, 徐月英, 蔣克芳 申請人:中國科學技術大學