[发明专利]用于固定等离子体焊炬电极的装置和方法

说明书

本发明公开了用于固定等离子体焊炬电极的装置和方法。用于等离子体电弧焊炬的电极包含由导电材料形成的大体柱形的细长主体。细长主体包含连接到电源的近端底部和接收发射元件的远端端部。电极可以包含凸缘，凸缘围绕相对于细长主体的远端端部的表面被设置并从细长主体的表面径向地延伸，并且凸缘被用于围绕细长主体的远端端部建立等离子体气流的均匀气流分布。电极可以包含与电极的近端端部电连通的接触元件。接触元件包含底座部分，底座部分具有大于电极主体的最外层直径的外部宽度并且被配置成将接触元件定位在等离子体电弧焊炬内。

本发明为分案申请，其母案的申请号为201480051613.6，申请日为2014年7月14日且发明名称为“用于固定等离子体焊炬电极的装置和方法”。

技术领域

本发明涉及用于等离子体电弧焊炬电极的改进特征和用于促进在等离子体电弧焊炬中的对称等离子体气流以及在等离子体电弧焊炬内对准电极的方法。

背景技术

材料加工装置，比如焊炬系统（例如，等离子体焊炬系统）和激光广泛地用于通常被称为工件的材料的焊接、切割和标记。典型的等离子体焊炬系统可以包含具有安置在焊炬主体内的中心出口孔的喷嘴和电极、电连接、用于冷却的通道、用于电弧控制流体（例如，等离子体气体）的通道和电源这样的元件。

可以以各种方式生成等离子体电弧。例如，通过各种接触启动式方法中的任一种可以在电极和喷嘴之间生成电弧。接触启动式方法常常涉及在电极和碰嘴之间建立物理接触和/或电连通，并且在这两个元件（电极和喷嘴）之间创建电流路径。

电极和喷嘴常常被布置成使得它们在所述焊炬主体内创建气体腔。所述腔常常被布置成使得其能够接收压缩气体（等离子体气体）。在腔内的气体压力可以增大直到其达到一点，在该点处，气体压力足以分离电极和喷嘴之间的接触。此分离引起等离子体电弧在等离子体腔中的电极（阴极）和喷嘴（阳极）之间形成。

通常，等离子体电弧包含具有高温和高动量的气体的受限电离喷射。所述电弧电离等离子体气体以产生等离子体喷射，其可被转移到工件以进行材料加工。

材料加工设备（例如，等离子体电弧焊炬）的某些部件会由于使用随时间的推移而劣化。这些部件通常称为“消耗品”。典型的焊炬消耗品可以包含电极、涡流环、喷嘴和护罩。

此外，在启动等离子体电弧焊炬的过程中，所述消耗品可能变得未对准。这样的未对准可以缩短焊炬消耗品的预期寿命并且降低等离子体喷射位置的精度和可重复性。尽管这些可消耗部件可在现场被容易地替换，但是替换可消耗部件可能导致停工时间及降低的生产力。因此，电极在等离子体电弧焊炬内的恰当对准对于确保合理的可消耗寿命和切割精度是必要的。

进一步地，等离子体气流图案中的不一致可以通过降低焊炬切割速度和可消耗品预期寿命不利地影响焊炬性能。因此，维持对称的等离子体图案对实现合理的等离子体切割性能是重要的。

发明内容

在此描述的一些实施例涉及获得改进的焊炬性能以及通过利用促进等离子体气体的均匀气流分布的电极特征实现可消耗品预期寿命。

在一个方面中，用于等离子体电弧焊炬的电极包含大体柱形的细长主体、流动通道和凸缘。所述电极主体由导电材料形成并且包含近端端部和远端端部。所述电极主体的所述远端端部可包含发射插入物。所述流动通道围绕相对于所述细长主体的所述近端端部的第一表面被设置并且被布置成引导冷却气流围绕所述细长主体的所述第一表面。所述凸缘被设置在所述流动通道和所述细长主体的所述远端端部之间。所述凸缘从所述细长主体的第二表面径向地延伸并且被配置成围绕所述细长主体的所述远端端部建立等离子体气流的基本对称的气流分布。