[发明专利]一种等离子切割焊炬的电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子切割焊炬的电极；本发明还涉及该电极的制造方法。

背景技术

数控等离子切割机具有操作简单、精确度高、工作效率高、劳动强度低等优点，广泛应用于化工机械、汽车工业、通用工程机械等行业进行加工件切割。而等离子切割焊炬电极作为等离子切割机的关键消耗件之一，目前市场上一般由柱状离子发射体铪和铜基体镶嵌在一起，这种构造充分利用了铪抗氧化性能高，电子逸出功率低和铜的导热导电性能好的特性，使电极最大限度发射等离子弧的同时又能将热量传递出去，这样能保证发射体铪不会很快被烧损。但随着焊炬电极的频繁使用，存在如下缺点：1、因铪材料的纯度不高，易烧损，电极寿命就短；2、引弧次数的增多，由于两种材质铜和铪的热胀系数不同且相差悬殊，铜受热膨胀系数大，这样在高温下不可避免的形成间隙。甚至因为有间隙的产生在铜与铪的表面形成氧化膜层，铪的热量不易传递出去，这样电极头部导电导热性将会随之变差，从而电极前端温度就会很快升高，随之发射体铪就会很快熔化烧损，甚至铜基体也会熔化烧损。这样就造成电极损坏；3、因电极磨损，将产生不可控制的等离子弧，极易造成割炬的严重损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种间歇电阻低、电极发射体冷却效率高、使用寿命长的等离子切割焊炬的电极。

本发明所要解决的另一个问题在于提供上述电极的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明一种等离子切割焊炬的电极，包括铜质基体和铪质电极发射体，所述的铜质基体的截面形状为“山”字形，铜质基体的底部设有环形槽，所述的铪质电极发射体为环状，且镶嵌在铜质基体的环形槽内；以重量计，铜质基体的铜含量大于99.95%，氧含量小于0.002%，铪质电极发射体中的铪含量大于97%。

所述的环状铪质电极发射体的内外直径比值为0.3—0.6。

所述的环状铪质电极发射体的外径直径为2.0mm；内径直径为0.7mm。

所述的环状铪质电极发射体的外径直径为2.0mm，内径直径为1.1mm。

本发明一种等离子切割焊炬的电极制造方法，包括如下步骤：

a将铜加工成截面形状为“山”字形的铜质基体，在铜质基体的底部开环形槽，将铪加工成环状的铪质电极发射体；

b将a步的铜质基体、铪质电极发射体和钎焊剂，用艾特斯清洗剂浸洗，再用纯净水清洗后放入丙酮中浸洗；

c将b步的铜质基体、铪质电极发射体进行装配，两者之间的装配间隙小于0.05mm，得装配体；

d将钎焊剂放置在c步装配体的铜质基体上，将铜质基体和铪质发射体在真空度小于2×10^-2 P的条件下焊接，焊接过程分两次升温和保温过程，第一次升温控制在760℃±30℃时，保温15分钟～30分钟；第二次升温控制在850℃±50℃时，又保温15分钟～30分钟，得焊接体；

e将d步焊接体冷却，即得等离子切割焊炬的电极。

本发明具有以下优点和特点：

1、电极发射体设置为环状，增加了电极发射体和基体的接触面积，加快铪的散热速度，铪的熔化烧损速度减慢，从而达到延长电极的使用寿命；

2、由于两种材质铜和铪的热胀系数不同，且相差悬殊，通过采用真空钎焊工艺，改善实验的工艺流程，减小高温下形成的间隙，有效消除电极发射体和基体的间歇电阻；另外，铪的热量很容易传递出去，提高电导热性，有效保护了电极头部；

4、通过银合金钎焊剂将铪质电极发射体焊接在铜质基体，提高整个焊缝处的导电和导热性，进而提高电极的冷却效果。

附图说明

图1是本发明一种等离子切割焊炬的电极的轴向剖面图；

图2是本发明中铪质电极发射体的横剖面图；

图3是真空焊接机曲线和时间曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明一种等离子切割焊炬的电极及其制造方法作进一步说明；

由图1、图2可知，本发明一种等离子切割焊炬的电极，包括铜质基体1和铪质电极发射体2，所述的铜质基体1的截面形状为“山”字形，铜质基体1的底部设有环形槽，所述的铪质电极发射体2为环状，且镶嵌在铜质基体1的环形槽内；以重量计，铜质基体1的铜含量大于99.95%，氧含量小于0.002%，铪质电极发射体2中的铪含量大于97%。

所述的环状铪质电极发射体2的内外直径比值为0.3—0.6。

本发明一种等离子切割焊炬的电极制造方法，包括如下步骤：