可調節電弧的逆變電焊機設備的製作方法

2023-06-17 22:37:01 2

專利名稱：可調節電弧的逆變電焊機設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電焊機，尤其涉及一種可調節電弧的逆變式氬弧電焊機。
背景技術：
一種典型的傳統電焊機利用自由電弧進行焊接，長期以來這種技術未有根本的突 破，這種自由電弧形如傘狀，呈發散狀，加熱區域較分散，穿透力有限，被焊工件的熔深比較 淺。同時自由電弧具有不夠穩定、易漂移的缺點，對某些工件的焊接易產生加工缺陷。為了 彌補這些不足，人們又開發出等離子電弧焊接技術，等離子電弧呈收縮狀，形如細圓柱，具 有穩定性好、穿透力強、加熱區域高度集中的優點。但是，等離子焊機的結構比較複雜，造價 比一般氬弧焊機貴很多，而且對於有些焊接前縫隙較大或縫隙不均勻的工件來說，等離子 電弧並不適宜。在很多實際情況下，被焊工件的接縫不可能很均勻，單一採用普通的自由電 弧或等離子電弧都不能有利地解決上述問題和矛盾。因此，確實需要一種讓電焊人員能夠在焊接過程中容易操作，按照工件的縫隙來 自由調節電弧適應縫隙大小的電焊機。
發明內容本實用新型的一方面目的在於提供一種改進的逆變式氬弧電焊機，其焊接電弧的 挺直度可在焊工手中直接進行調整，使焊工可方便適時地按照工件上焊縫間隙的大小使電 弧轉換於自由電弧和壓縮電弧之間。為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供了一種可隨意調節電弧使其能夠被 方便地轉換於自由電弧與壓縮電弧之間的逆變電焊機設備，該逆變電焊機設備包括一臺焊 接主機、一焊槍、一液冷卻系統、一壓縮氣體供應系統、一保護氣體供應系統、以及一電弧調 節裝置，其中所述電弧調節裝置包括一電動調節機構，其控制電路主要由換向開關、推拉線 圈組成，切換換向開關，改變電流方向，即改變推拉線圈的磁感應極性，從而驅使推拉線圈 中的感應磁鐵圈向上或向下移動，帶動裝在焊槍中的鎢棒一起上下移動；一手動調節機構， 由調節盤結合旋轉套筒，手動轉動調節盤帶著旋轉套筒轉動，通過機械傳動驅使鎢棒上下 移動。其中，所述液冷卻系統包括冷卻液供應源、泵以及液冷卻迴路；所述壓縮氣體供應系 統包括氣體供應源、儲氣罐、氣流調節閥和壓縮氣管路；所述保護氣體供應系統包括氣體供 應源、儲氣罐，氣流調節閥以及保護氣管路。通過上述技術方案，根據本實用新型的逆變電焊機設備可以以手動及電動方式驅 動鎢棒伸縮，結合壓縮氣流對電弧的壓縮，從而實現一臺焊機即能由自由電弧連續性壓縮 轉換為等離子電弧，而無需更換設備，當工件上的焊縫間隙大小不均時，焊接電弧的挺直度 可在焊工手中適時進行調整，使用方便合理；進一步地，通過冷卻循環系統有利地對設備進 行冷卻保證工作穩定性，並增加了保護氣體供應系統在壓縮氣流外面提供保護氣流，加強 了焊接設備的穩定性和實用性。其結構較現有技術更為簡單、成本低、效率高。根據本實用新型的另一方面目的，提供一種結構簡化的可調節電弧的逆變電焊機設備，所述可調節電弧的逆變電焊機設備的焊槍包括一主筒體，為單筒雙層壁結構，於噴嘴 的頭端設有高溫陶瓷頭。通過所述高溫陶瓷頭噴嘴的設計，使焊槍主筒體結構簡化，實現焊槍包括主筒體 和噴嘴與鎢棒之間的絕緣，避免在噴嘴與工件之間產生電弧，提高了焊槍的質量和可靠性。

圖1為根據本實用新型的具體實施例的可調節電弧電焊機的工作原理示意圖；圖2為圖1所示的電焊機焊槍部分放大的剖視圖；圖3為圖2的焊槍的立體分解示意圖；以及圖4A-4B為根據本實用新型的可調節電弧電焊機的電弧調節狀態變化的示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖詳細描述本實用新型的具體實施方式
。圖1所示，為根據本實用新型的可調節電弧的逆變電焊機設備100的工作原理示 意圖。如圖中所示例的逆變電焊機設備100主要由一臺主機箱10、一焊槍20、一液冷卻系 統、一壓縮氣體供應系統、一保護氣體供應系統、以及一電弧調節裝置組成。其中，主機箱10為一臺與普通鎢極氬弧焊機基本相同的電焊機，所採用的氬弧焊 機的空載電壓比一般普通氬弧焊機高，大約在100伏左右。現參考圖2和圖3所示，焊槍20主要包括手柄21、主筒體22、噴嘴23、外襯套24、 內襯套25、壓緊螺釘26、鎢棒27、陶瓷套筒28、以及固定套筒29等。液冷卻系統包括冷卻 液供應源30、泵(圖中未示)以及液冷卻迴路31。壓縮氣體供應系統包括氣體供應源(圖 中未示)、儲氣罐41、氣流調節閥42和壓縮氣管路43。保護氣體供應系統包括氣體供應源 (圖中未示)，在圖中所示的實施例中採用與壓縮氣體共享氣體供應源和儲氣罐41，氣流調 節閥52以及保護氣管路53焊槍20的手柄21為中空，其內部可容納冷卻液管31、壓縮氣管路43、以及保護氣 管路53從中穿過。焊槍20主筒體22為單筒雙層壁結構，該雙層壁之間設有供冷卻液循環 的空間，主筒體22內孔下端部螺接噴嘴23，其上部則由外至內依序設有外襯套24、內襯套 25及鎢棒27。特別地，本實用新型的噴嘴23的頭端設有高溫陶瓷頭231，從而使鎢棒27與 主筒體22之間絕緣。主筒體22下端外壁還固定螺接陶瓷套筒28，固定套筒29固接於主筒 體22上端，而電弧調節裝置則設置在固定套筒29的內部。如圖3所示，外襯套24的上端分別設有外螺紋241和內螺孔242 ；其下端一側設有 限位槽243，並配合一限位柱244以阻止外襯套24旋轉；另外，外襯套24的內孔底部還設 有斜錐面245 ；外襯套24的中段直徑略小並在其側壁上設有多個通氣孔246。設在外襯套 24中的內襯套25的內孔上部直徑比其下部直徑略大，且其下端部設有多條縱向延伸的溝 槽251，可供壓縮氣流通過；另外，內襯套25的底部也設有斜錐面255，對應於外襯套24的 斜錐面245。將鎢棒27插入內襯套25固定之後，以壓緊螺釘26從外襯套24的內螺孔242 螺入，直至從頂部將內襯套25壓緊於外襯套24中；內襯套25底端的斜錐面255緊貼於外 襯套24內孔下端的斜錐面245，使內襯套25向內收縮，從而將鎢棒27卡緊。主筒體22的雙層壁內部空間與液冷卻迴路31的輸入口和輸出口相連通。冷卻液，
4例如冷卻水，從供應源30即循環水箱(見圖1)經輸入管進入主筒體22的液冷卻迴路31， 再經輸出管回收至循環水箱30，如此形成封閉的液冷卻系統。壓縮氣體供應系統中儲氣罐41中的氣體來自氬氣高壓瓶；壓縮氣體管路42的輸 入口對應於外襯套24中段，來自氣體供應源的氬氣即可通入其間，然後從通氣孔246進入 外襯套24內，最後從鎢棒27與噴嘴23之間噴出，在電弧周圍形成高速壓縮氣流。保護氣體由儲氣罐41，氣流調節閥52，經過保護氣管路53通入主筒體22，主筒體 22的側壁設有多個氣槽221，氣流經該氣槽221從噴嘴23與陶瓷套筒28之間噴出，在壓縮 氣流外部形成保護氣流。下面將主要介紹焊槍20的電弧調節裝置。首先仍參考圖2和圖3，電弧調節裝置包括電動調節機構和手動調節機構。其中 該電動調節機構的控制電路包括換向開關61、推拉線圈62、繼電器63、以及整流橋64等元 件。換向開關按鈕設置在手柄21上方便工人操作的位置。推拉線圈62固定在焊槍20主 筒體22的固定套筒29內，推拉線圈62內設有磁鐵圈65。該磁鐵圈65設有內螺紋與外襯 套24螺紋連接。當推拉線圈62通電時，受到線圈感應磁場的驅使，令磁鐵圈65向上或向 下移動，從而拉動外襯套24、內襯套25以及鎢棒27—起移動。當換向開關61改變電流方 向時，推拉線圈62的感應磁場方向隨之改變，從而改變外襯套24、內襯套25以及鎢棒27的 移動方向。通過這種方式，焊工可以方便地操作設在手柄21上的換向開關按鈕，通過該控 制電路驅動鎢棒27的移動，隨機調節鎢棒27伸出噴嘴23的長度，實現電弧挺直度的調節。 改變換向開關61的開關位置，即改變推拉線圈62的電流方向，從而使產生的推拉力方向也 發生改變。電弧調節裝置60的手動調節機構則包括調節盤66和旋轉套筒67。如圖2所示， 調節盤66設在焊槍20固定套筒29的上面，旋轉套筒67呈階梯狀，其下部大直徑端設在固 定套筒29內部，其上部小直徑端穿過固定套筒29頂部中心孔與調節盤66相互固定連接。 旋轉套筒67的內螺紋與外襯套24的外螺紋相螺接。由於外襯套24被限位柱244所限制 而不能旋轉，故旋轉調節盤66，即帶動旋轉套筒67旋轉，從而迫使與旋轉套筒67螺紋聯接 的外襯套24沿螺紋旋轉軸的方向上下移動，並帶動內襯套25和鎢棒27 —起移動，實現對 鎢棒27的手動調節。組裝的時候，首先將限位柱244定位於外襯套24的限位槽243中，然後一起裝入 主筒體22，螺接噴嘴23，再將鎢棒27插入內襯套25，一起放入外襯套24中，安裝推拉線圈 62和磁鐵圈63，然後將旋轉套筒67螺接於外襯套24，安裝固定套筒29於主筒體22上，最 後安裝調節盤66。通過調節盤66和旋轉套筒67可用來手動調節鎢棒27伸出噴嘴23外的 長度，這個伸出長度也即為鎢棒27通過電動調節機構可調節伸縮的長度。也就是說，通過 調節盤274可預先設置鎢棒27以電動調節方式可伸縮的長度範圍。本實用新型的逆變電焊機設備的操作過程如下將焊槍20接通電源後，通過操作 換向開關使鎢棒27向下延伸，然後旋轉調節盤66，使鎢棒27伸出陶瓷套筒28的埠外；打 開儲氣罐41，調節壓縮氣流調節閥42和保護氣流調節閥52，使壓縮氣流量與保護氣流量達 到要求；打開循環水箱30，再打開電焊主機10電源，此時在工件與鎢棒27間會產生電弧， 此時的電弧是自由電弧，如圖4A所示。如果焊工對電弧的軟硬有要求，可操作換向開關61， 使推拉線圈62對磁鐵圈65產生向上的推拉力，使外襯套24帶著鎢棒27 —起上升，從而迫 使電弧21的直徑發生減小或增加，也就意味著對自由電弧的增加壓縮。圖4B顯示電弧被初步壓縮時的狀態，此時鎢棒27已收縮至陶瓷套筒28的埠以內；圖4C顯示電弧被進一 步壓縮，鎢棒27收縮至噴嘴23的高溫陶瓷頭231內；圖4為電弧完全壓縮狀態，鎢棒27進 一步向內收縮，壓縮氣流增加，電弧呈圓柱形。操作換向開關61，可改變電流的方向，即改變 推拉線圈61對磁鐵圈65的作用方向，引導鎢棒27上升或下降，從而實現對電弧壓縮連續 性改變。通過上面所介紹的本實用新型可調節電弧的逆變電焊機設備100，操作工可以不 用換焊槍直接轉換電弧，通過調節鎢棒27伸出噴嘴23的長度，並配合壓縮氣體、保護氣體、 以及冷卻迴路的作用，完成由自由電弧轉換為等離子電弧的操作，實現一把焊槍可轉換兩 種電弧類型的操作。其技術優勢如下1、本實用新型的焊機改變了焊接電弧在使用過程中無法改變的現狀，電弧能隨時 隨地進行有效明顯的壓縮，這種壓縮首先源於鎢棒27能回縮到焊槍20的噴嘴23內而產生 的機械壓縮；其次是通過調節氣體供應源釋放的氬氣壓縮流量，使電弧得到一個冷氣膜壓 縮；第三是由於電弧收縮以後產生的磁壓縮。第一種壓縮中的鎢棒27回縮量正比於電弧壓 縮的程度，第二種壓縮的氬氣壓縮氣流量也正比於電弧壓縮程度；2、鎢棒27可以上下移動的長度限制可由手動調節機構，即通過調節盤66來調節， 而通過推拉線圈62對磁鐵圈65的作用，可以電動方式連續地調節鎢棒27的伸縮，從而形 成由自由電弧向等離子電弧的逐漸改變，這使得所產生的各種壓縮效應都是定量可控的， 改變了以往只能定性的狀態；3、在提供壓縮氣流的同時，還增加了保護氣流，並且氣流量的大小均可通過氣流 調節閥來調節，增加了電弧的穩定性和可靠性；4、結構簡單，關鍵部件焊槍可以拆卸到每單個零件，使加工、維修和組裝更為方 便，同時，由於採用了高溫陶瓷頭232的噴嘴23，而使整個主筒體22與鎢棒27絕緣，故而焊 槍20主筒體不再需分成兩個不同極性部分。儘管上面通過舉例說明，已經描述了本實用新型較佳的具體實施方式
，本實用新 型的保護範圍並不僅限於上述說明，而是由所附的權利要求給出的所有技術特徵及其等同 技術特徵來定義。本領域一般技術人員可以理解的是，在不背離本實用新型所教導的實質 和精髓前提下，任何修改和變化可能仍落在本實用新型權利要求的保護範圍之。
權利要求一種可調節電弧的逆變電焊機設備(100)，其特徵在於包括一臺焊接主機(10)、一焊槍(20)、一液冷卻系統、一壓縮氣體供應系統、以及一電弧調節裝置，其中所述電弧調節裝置包括 一電動調節機構，其控制電路主要由換向開關(61)、推拉線圈(62)組成，切換換向開關(61)，改變電流方向，即改變推拉線圈(62)的磁感應極性，從而驅使推拉線圈(62)中的感應磁鐵圈(65)向上或向下移動，帶動裝在焊槍(20)中鎢棒(27)一起上下移動； 一手動調節機構，由調節盤(66)結合旋轉套筒(67)，手動轉動調節盤(66)帶著旋轉套筒(67)轉動，通過機械傳動驅使鎢棒(27)上下移動。
2.根據權利要求1所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述液冷卻系統 包括冷卻液供應源(30)、泵以及液冷卻迴路(31)。
3.根據權利要求1所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述壓縮氣體供 應系統包括氣體供應源、儲氣罐(41)、氣流調節閥(42)和壓縮氣管路(43)。
4.根據權利要求1所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於還包括保護氣體 供應系統，該保護氣體供應系統包括氣體供應源、儲氣罐(41)，氣流調節閥(52)以及保護 氣管路(53)。
5.根據權利要求1-4任一所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述焊槍 (20)包括手柄(21)、主筒體(22)、噴嘴(23)、外襯套(24)、內襯套(25)、壓緊螺釘(26)、鎢 棒(27)、以及固定套筒(29)，其中所述外襯套(24)上端設有外螺紋(241)和內螺孔(242)， 其下端一側設有限位槽(243)，並配合一限位柱(244)以阻止外襯套(24)旋轉，鎢棒(27) 固定於內襯套(25)內，內襯套(25)由壓緊螺釘(26)緊壓於外襯套(24)中；感應磁鐵圈 (65)中設有內螺紋與外襯套(24)相互螺紋連接，且旋轉套筒(67)中設有內螺紋與外襯套 (24)螺紋連接。
6.根據權利要求5所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述焊槍(20)主 筒體(22)為單筒雙層壁結構，與液冷卻循環迴路(31)相連通。
7.根據權利要求5所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述外襯套(24) 中段直徑略小並在其側壁設有多個通氣孔(246)，內襯套(25)的內孔上端部直徑比其下 端部直徑略大，且其下端部設有多條縱向延伸的溝槽(251)，壓縮氣流可通入外襯套(24) 中段從通氣孔(246)進入內襯套(25)，並通過內襯套(25)下端部的溝槽(251)進入噴嘴 (23)，從噴嘴(23)與鎢棒(27)之間流出。
8.根據權利要求5所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述焊槍(20)的 主筒體(22)下端外壁還固定螺接陶瓷套筒(28)，主筒體(22)的側壁上設有多個氣槽，保護 氣體從氣槽進入陶瓷套筒(28)與噴嘴(23)之間。
9.根據權利要求1所述的可調節電弧的逆變電焊機設備，其特徵在於所述噴嘴(23)的 頭端設有高溫陶瓷頭(231)。
專利摘要一種可調節電弧的逆變電焊機設備，包括焊接主機、焊槍、液冷卻系統、壓縮氣體供應、保護氣體供應及電弧調節裝置，其中焊槍包括手柄、主筒體、噴嘴、外襯套、內襯套、壓緊螺釘、鎢棒、陶瓷套筒及固定套筒。該電弧調節裝置包括一電動調節機構，其控制電路主要由推拉線圈、換向開關組成，切換換向開關，改變電流方向，即改變推拉線圈的磁感應極性，從而迫使感應磁鐵圈的運動方向改變，帶動焊槍的內外襯套改變鎢棒的移動方向；一手動調節機構，由調節盤和旋轉套筒組成，手動轉動調節盤帶動旋轉套筒轉動，通過機械傳動使內外襯套上下移動帶動鎢棒移動。優點是可讓一臺焊機實現兩種電弧類型，可從自由電弧連續性壓縮轉變為等離子電弧，結構簡單，使用方便。
文檔編號B23K9/32GK201645004SQ201020033149
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者周贇 申請人:上海新亞電焊機有限公司