用於電弧焊設備的兩件式噴嘴組件的製作方法

2023-07-09 14:46:36

本公開大體涉及焊接設備，並且更具體地涉及電弧焊設備，所述電弧焊設備例如為熔化極惰性氣體保護焊(mig)焊槍或熔化極氣體保護電弧焊(gmaw)焊槍，所述電弧焊設備包括用於產生焊接電弧和擴散保護氣體的耗材。

背景技術：

這個部分中的陳述只是提供與本公開相關的背景信息且可能並不構成現有技術。

在電弧焊設備中(例如在熔化極惰性氣體保護焊(mig)焊槍或者熔化極氣體保護電弧焊(gmaw)焊槍)，通過焊槍來進給焊絲以提供熔融金屬池來將金屬工件連結在一起。惰性氣體被引導通過焊槍的前端(遠端)以提供保護氣體的圍繞層或覆蓋層來保護熔融金屬池免受大氣汙染。惰性氣體通常是各種氣體(例如氬氣或氦氣等)的組合。

現有技術mig或gmaw焊槍通常包括接觸末端和連接到所述接觸末端的氣體擴散器。接觸末端具有中心孔以將焊絲引導至工件。接觸末端將電流傳輸到焊絲。接觸末端通常旋擰到氣體擴散器中並且氣體擴散器限定了氣體通路，所述氣體通路引導保護氣體圍繞接觸末端。接觸末端和氣體擴散器經常經受高熱並且由於高溫操作而易於磨損。噴嘴組件圍繞接觸末端和氣體擴散器。噴嘴組件還將保護氣體朝向工件引導以覆蓋熔融金屬池。

技術實現要素：

本公開大體提供了一種用於焊槍的噴嘴組件，所述噴嘴組件包括基部和前端部，所述基部限定了遠側螺紋部並且用於將噴嘴組件固定到焊槍的導體管的遠側端部部分，所述前端部限定了配合螺紋部，所述配合螺紋部適於接合基部的遠側螺紋部由此將前端部可移除地固定到基部。遠側螺紋部可包括漸縮的愛迪生螺紋或殼狀螺紋(shellthreaddesign)設計。

根據本公開的一方面，遠側螺紋部在基部與前端部之間提供了空氣密封和彎曲的路徑以便降低空氣侵入的可能性。基部將接觸末端固定到操作焊槍所需的位置。前端部能夠與具有不同長度、直徑、構造或內部幾何形狀的另一前端部互換，所述另一前端部被選取以用於在具體的焊接操作中適當地引導保護氣體。

根據本公開的另一方面，本公開提供了一種電弧焊設備。所述電弧焊設備包括：手柄；導體管，所述導體管附接到手柄；和耗材組件，所述耗材組件附接到導體管。所述耗材組件包括接觸末端和如先前上文所描述並且此處進一步限定的噴嘴組件。所述噴嘴組件包括基部和前端部，所述基部限定了遠側螺紋部並且用於將噴嘴組件固定到焊槍的導體管的遠側端部部分，所述前端部限定了配合螺紋部，所述配合螺紋部適於接合基部的遠側螺紋部由此將前端部可移除地固定到基部。

通過本文所提供的說明，其它適用領域將變得顯而易見。應當理解，說明書和具體示例僅旨在用於說明的目的並且不旨在限制本公開的保護範圍。

附圖說明

為了更好地理解本公開，參照附圖，現在將描述以示例方式示出的本發明的各種形式，其中：

圖1是電弧焊設備的側視圖；

圖2是根據本公開的教導構造的耗材組件和導體管組件的剖視圖；

圖3a是根據本公開的教導構造的導體管的側視圖；

圖3b是根據本公開的教導構造的導體管的另一形式的側視圖；

圖3c是圖3a的導體管沿著線c-c所獲得的剖視圖；

圖4是根據本公開的教導構造的導體管組件的局部側視圖；

圖5是圖4的導體管組件的局部側剖視圖；

圖6是根據本公開的教導構造的導體管組件的另一形式的分解透視圖；

圖7是圖6的導體管組件的放大局部側剖視圖；

圖8是根據本公開的教導構造的耗材部件的另一形式的側剖視圖，所述耗材部件具有用於接合導管襯套的一體式接合裝置；

圖9是根據本公開的教導構造的耗材部件的另一形式的側剖視圖，所述耗材部件具有用於接合導管襯套的一體式接合裝置；

圖10是根據本公開的教導構造的噴嘴組件的另一形式的透視圖和分解圖；

圖11是圖10的噴嘴組件的基部的剖視圖；

圖12是圖10的噴嘴組件的前端部的剖視圖；以及

圖13是根據本公開的教導構造的圖10的噴嘴組件的分解圖，其中，所述接觸末端固定於基部內；

本文所描述的附圖僅用於說明的目的，並不意圖以任何方式限制本公開的範圍。

具體實施方式

以下描述本質上僅僅是示例性的，並且不旨在限制本公開、應用或用途。應當理解，在整個附圖中，相應的附圖標記表示相同或相應的部件和特徵。儘管在本說明書中使用了術語「mig」和「gmaw」，但應當理解，本公開的教導適用於任何類型的焊接或切割設備。

參考圖1，圖1示出了電弧焊設備(例如mig焊槍或gmaw焊槍)並且所述電弧焊設備整體以附圖標記10表示。mig焊槍10包括手柄12、附接到手柄12的導體管14和附接到導體管14的耗材組件16。手柄12連接到焊接電纜18，焊接電纜18將焊接電流、保護氣體和焊絲20從電源(未示出)、氣體源(未示出)和送絲機構(未示出)輸送到焊槍10。

耗材組件16包括多個耗材部件，所述耗材部件包括噴嘴組件22和接觸末端24。示例性電弧焊設備的結構和操作在美國專利no.5,491,321和no.5,338,917中公開，其為本申請的受讓人所共有，並且其內容通過引用整體併入本文。此外，併入提供用作接觸末端和擴散器的功能的接觸末端的電弧焊設備10的結構和操作已經在相關的美國公開申請no.2013/0126506中公開，其為本申請的受讓人所共有，並且其內容通過引用整體併入本文。

參考圖2，耗材組件16連接到導體管14的遠側端部部分26。噴嘴組件22的一種形式為大致圓筒形並且在其中接收導體管14的遠側端部部分26。在一種形式中，接觸末端24同軸地布置在噴嘴組件22內部，所述噴嘴組件22具有支座表面28，所述支座表面28構造成與接觸末端24的位於導體管14的遠側端部部分26內的端部部分30(其一種形式為如圖所示的球形，但是可以是包括線性漸縮或多項式漸縮的任何形狀)相配合。

在一種形式中，噴嘴組件22固定到導體管組件40的遠側端部26上，並且接觸末端24與噴嘴插入件44的支座表面28接合。當噴嘴組件22緊固到導體管組件40上時，支座表面28抵接接合接觸末端24的肩部46，由此將接觸末端24的球形漸縮的端部48推壓到導體管14的球形漸縮的支座50中。噴嘴插入件44緊固到導體管組件40上並且接觸末端24的球形漸縮的端部48固定成與漸縮的支座50接合。

如圖所示，導體管14限定了內部通路52，並且導管襯套54布置在內部通路52中。導管襯套54具有引導通道56，所述引導通道56用於將焊絲20(未示出)引導至接觸末端24。導管襯套54可以延伸到接觸末端24的內部腔體58內。導管襯套54在內部腔體58內的定位提供了用於將焊絲直接進給到接觸末端24中的連續的引導通道56。導管襯套54在接觸末端24中的適當定位或者相對於導體管14的遠側端部部分26「伸出」是正確地操作焊槍10的因素。導管襯套54引導焊絲20通過焊接電纜18、焊槍10、導體管14並且進入接觸末端24中。

導管襯套54在接觸末端24的內部腔體58中的位置和特徵的其他方面已經在美國公開申請no.2013/0126504a1中公開，該申請為本申請的受讓人所共有，並且其內容通過引用整體併入本文。

參考圖3a至圖3c，導體管14可以限定多種幾何形狀，並且根據應用要求使用各種程度的彎曲幾何形狀。導體管14替代地可以是直的或柔性的並且可以構造為如在美國公開申請no.2007/0284354中所公開的那樣，該申請為本申請的受讓人所共有，並且其內容通過引用整體併入本文。導體管組件40在其遠側端部41與其近側端部51之間延伸一定長度。導體管14的近側端部51適於固定到焊槍10的手柄12，並且導體管14的遠側端部41適於接收耗材組件16(如圖1所示)。

導體管14的遠側端部41提供了獨特的特徵以允許與耗材組件16、噴嘴組件22和接觸末端24高效並且牢固地連接。例如，在一種形式中，遠側端部41具有外表面49，所述外表面49包括兩個相對的平坦面59，所述兩個相對的平坦面59允許與套筒(未示出)防旋轉接合。此外，在另一種形式中，遠側端部41具有螺紋開口62，所述螺紋開口62穿過平坦面59中的至少一個以固定套筒。

導體管14通常由具有導電性質的銅合金或其它金屬製成，並且隨後塗覆有絕緣材料64(一種形式可以為矽酮)，並且最終由管護套66覆蓋以提供耐用性和對於在焊槍10操作期間流過導體管14的電流的額外絕緣。作為示例，在本公開的一種形式中，管護套66可以由黃銅或不鏽鋼金屬或合金製成。

導體管14的遠側端部41提供了獨特的特徵以允許與耗材組件16、噴嘴組件22和接觸末端24高效並且牢固的連接。例如，在一種形式中，遠側端部41具有外表面49，所述外表面49包括兩個相對的平坦面59，所述兩個相對的平坦面59允許與套筒60防旋轉接合。

如在圖4和圖5中所示，導體管組件40包括套筒60，如前所述，所述套筒60在導體管14的外表面49的輪廓上滑動。在一種形式中，套筒60通過緊定螺釘64固定到導體管14，所述緊定螺釘64穿過套筒60的螺紋孔61接合。螺紋孔61與導體管14的螺紋開口對準，並且緊定螺釘64將套筒60可移除地固定在導體管42的遠側端部48上的適當位置處。

參考圖6和圖7，在本公開的另一種形式中，套筒60可選地包括第二螺紋孔61和第二緊定螺釘64。在此形式中，緊定螺釘可以用於將導管襯套夾緊並固定到導體管內的期望位置處以保持所期望的調整好的距離。緊定螺釘64大體定位於導管襯套54的相對兩側上並且可以被旋擰以對導管襯套54施加夾緊力。在焊槍10操作期間，夾緊力將導管襯套54固定在導體管14內的適當位置處。然而，還可以想到，以圍繞導體管的其他定向布置的附加緊定螺釘可以用於將導管襯套進一步固定在導體管內的適當位置處。

在本公開的另一種形式(圖8)中，導管襯套54也可以通過耗材部件220內的裝置來固定。在本公開的這種形式中，耗材部件220是接觸末端24。接觸末端24可以包括在內部腔體內的一體式接合裝置222。一體式接合裝置222提供了能夠夾緊並且固定導管襯套54的結構。更具體地，在這種形式中，如圖所示，內部接合裝置222限定脊部223和凹槽224，所述脊部223和凹槽224接合導管襯套54的相應部分。如本文所用的術語「一體式接合裝置」應被理解為表示與耗材部件220的特徵成一體的一個或多個幾何特徵，而沒有附加或外部部件或零件。因此，在本公開的這種形式中，無需額外零件或部件將導管襯套54固定於耗材部件220內。

在許多應用中，導管襯套54由螺旋卷繞的絲240形成。卷繞的絲240可以具有各種截面，例如方形、橢圓形、圓形或各種其它幾何形狀的截面。如圖所示，導管襯套54由具有大體圓形截面的卷繞的絲240形成。每個卷繞的絲均導致導管襯套54的外表面226可以具有大體上螺紋狀的幾何結構。脊部223和凹槽224接合導管襯套54的螺旋卷繞的絲240，並且在一種形式中，導管襯套54可以「旋擰」到一體式接合裝置222內。一體式接合裝置222還可以包括位於接觸末端24的內部腔體58內的止動表面228以向使用者提供導管襯套54固定到內部腔體58內的期望的位置和/或部位的觸覺指示。應當理解，一體式接合裝置222和導管襯套54可以具有各種設計用於接合併且允許接合裝置222將導管襯套54固定到耗材部件220內。還可以想到，耗材部件220包括其它部件，所述其他部件例如為擴散器、套筒234、或固定到導體管14上和/或靠近導管襯套54的其它耗材部件。脊部223和凹槽224隻是示例性的並且不應被理解為限制本公開的範圍。

例如，一體式接合裝置222可以包括卡扣配合設計。參考圖9，在另一種形式中，導管襯套54可以包括安裝/固定在導管襯套54上的帽236。帽236卡合到接觸末端24的內部腔體58內的底切凹槽特徵238中。

在操作中，通過一體式接合裝置222將導管襯套54與耗材部件220固定，所述耗材部件220具有主體，所述主體限定了內部腔體58。使用者將導管襯套54與耗材部件220的內部腔體58在導管襯套54的遠側端部部分上對準。在一種形式中，使用者將導管襯套54的遠側端部部分與耗材部件220的一體式接合裝置222接合。通過耗材部件220的一體式接合裝置222將導管襯套54保持在適當位置。在一種形式中，使用者可以將耗材部件220旋擰到導管襯套54上。當導管襯套54碰到止動表面228時，使用者還可以接收到觸覺反饋。止動表面228可以用於指示導管襯套54被適當地定位在耗材部件的內部腔體58內。然而，應當理解，取決於用於將導管襯套54固定在適當位置的耗材部件(特別地接觸末端54的內部腔體的幾何形狀)，導管襯套可以從導體管延伸不同的距離。

參考圖10至圖13，在本公開的另一種形式中，設置有噴嘴組件300。噴嘴組件300大體上為兩件式設計，所述噴嘴組件300包括基部302和前端部304。基部302通過螺紋接合固定到導體管(未示出)或者可以通過滑動接合固定到導體管。在一種形式中，基部302包括絕緣體306和噴嘴插入件308(如下所述，噴嘴組件的具有噴嘴插入件308的基部302將接觸末端46固定到導體管的球形漸縮的支座內)。基部302限定了遠側螺紋部310，並且在一種形式中，螺紋部310具有愛迪生螺旋(es)的螺紋或其它殼狀螺紋設計。螺紋幾何形狀還可以包括各種變型以輔助前端部304與基部302之間的對準並且降低螺紋錯扣的可能性。一種可能的變型為遠側螺紋部310限定了漸縮的愛迪生螺旋螺紋，其中螺紋高度沿著螺紋部朝向基部302的前導部312縮短。前端部304限定了配合的螺紋部314並且適於可移除地與基部的遠側螺紋部310相接合。愛迪生螺旋螺紋的有利之處在於它們在基部302與前端部304之間提供了空氣密封以及彎曲的路徑以減少空氣侵入的可能性。此外，由於這種大的螺紋尺寸，可以降低高溫操作後前端部304對於基部302的熱卡合。

兩件式設計允許基部302將接觸末端46固定在適當位置，而前端部304是可互換的或者可移除地固定到基部302。針對具體的焊接應用或者如果焊接飛濺或者其它環境條件損壞了前端部304或其部分，可以容易地更換前端部304。在本公開的各種變換中，前端部304的長度、直徑、整體構造和內部幾何形狀可以變化以便根據具體的焊接操作/應用來適當地引導保護氣體。因此，本文所示的前端部304的漸縮式設計不應被理解為限制本公開的範圍。

前端部304也可以被移除以便清潔飛濺和碎屑，而不必將整個噴嘴組件300、基部302和接觸末端46從焊槍移除。由於基部302是接觸末端保持件，所以可以移除前端部304以露出接觸末端中的一些部位，這在圖13中更清楚地示出。還可以想到，外螺紋部310和內螺紋部314任一均可以位於基部或前端部上(例如，外螺紋位於前端部304上並且內螺紋位於基部302上)。還可以想到，可以利用各種螺紋幾何形狀和對準特徵，並且因此此處所示出和描述的具體形式不應被理解為限制本公開的範圍。

耗材部件通常具有額定的工作周期。該工作周期通常由焊接操作的持續時間和在焊槍連續操作期間所用的電流強度來確定。例如，輕負荷應用可以被認為是額定使用約250安培以及更低安培的那些焊接操作。中負荷應用可以被認為是範圍在約250安培至約350安培之間的焊接操作，而重負荷應用大體為350安培和更高安培的焊接操作。

本公開的各種形式提供了簡化的結構、更均勻的熱分布和改進的冷卻來延長耗材壽命等。本公開的各種形式還提供了對於噴嘴組件的額外調節，從而允許耗材組件適應於更廣泛的應用。