《等离子切割割炬喷嘴.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《等离子切割割炬喷嘴.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103143826 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103143826 A *CN103143826A* (21)申请号 201310086251.1 (22)申请日 2013.03.19 B23K 10/00(2006.01) (71)申请人 安徽西锐重工科技有限公司 地址 246121 安徽省安庆市怀宁县工业园稼 先北路 7 号 (72)发明人 余金湖 杨小泉 (54) 发明名称 等离子切割割炬喷嘴 (57) 摘要 本发明公开了一种等离子切割割炬喷嘴， 包 括中空的圆锥形喷嘴本体， 喷嘴本体前端设置有 圆柱形状的喷嘴通道， 喷嘴通道的长径比 L。
2、/D 的 比值范围为 1 2.4。本发明的等离子切割割炬 喷嘴， 采用导电率大于 90%IACS 的高导电率材料 制成。其喷嘴通道内表面的表面粗糙度在 Ra1.6 以下。本发明可以有效减少等离子弧对喷嘴的烧 灼， 显著延长喷嘴使用寿命， 降低使用成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103143826 A CN 103143826 A *CN103143826A* 1/1 页 2 1. 一种等离子切割割炬喷嘴， 包括中空的圆锥形。
3、喷嘴本体 （1） ， 喷嘴本体 （1） 前端设 置有圆柱形状的喷嘴通道 （10） ， 其特征在于 ： 该等离子切割割炬喷嘴整体采用导电率大于 90%IACS 的材料制成 ； 喷嘴通道 （10） 的长径比 L/D 的比值范围为 1 2.4 ； 喷嘴通道 （10） 内表面的表面粗糙度在 Ra1.6 以下。 2. 根据权利要求 1 所述的等离子切割割炬喷嘴， 其特征在于 ： 喷嘴通道 （10） 的长径比 为 1.4 至 2.2。 3. 根据权利要求 1 所述的等离子切割割炬喷嘴， 其特征在于 ： 喷嘴通道 （10） 的长径比 为 2， 喷嘴通道 （10） 内表面的表面粗糙度为 Ra1.0。 权 利 。
4、要 求 书 CN 103143826 A 2 1/4 页 3 等离子切割割炬喷嘴 技术领域 0001 本发明涉及一种等离子切割设备， 具体涉及一种等离子切割割炬喷嘴。 背景技术 0002 等离子切割割炬喷嘴是等离子切割设备中的易损件。现有的等离子切割割炬喷 嘴 , 为了提高切割能力， 其喷嘴口部的长径比 L/D 设计值较大 （普遍为 L/D2.4） , 长径比越 大， 等离子弧流经喷嘴空腔的时间也就越长， 喷嘴受等离子弧烧灼的时间也就长 ； 又由于受 等离子气体流速稳定性影响， 易出现喷嘴过热而造成喷嘴烧损。 0003 现有喷嘴材料通常使用的材料是合金铜， 而合金铜的导电性、 导热性较差， 所。
5、以导 致喷嘴口的金属表面电阻大， 容易灼烧喷嘴口。 0004 基于以上原因， 现有等离子切割割炬喷嘴易烧损， 切割寿命短， 极大地提高了加工 成本。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题在于解决等离子切割割炬喷嘴在切割时烧损快、 切割 寿命短的缺点。 0006 为解决上述问题， 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 包括中空的圆锥形喷嘴本体， 喷 嘴本体前端设置有圆柱形状的喷嘴通道， 喷嘴通道的长径比L/D 的比值范围为12.4 ； 本 发明的等离子切割割炬喷嘴整体采用导电率大于 90%IACS 的高导电率材料制成 ； 其喷嘴通 道内表面的表面粗糙度在 Ra1.6 以下。 0007 采用上述技。
6、术方案后， 由于喷嘴通道长径比 （轴向长度和圆孔的直径比） L/D 的范 围为 1-2.4 ， 从而降低了喷嘴和等离子弧之间的表面电阻， 缩短等离子弧流经喷嘴通道的 时间， 减少等离子弧对喷嘴通道的烧灼。喷嘴通道粗糙度在 Ra1.6 以下， 使得等离子弧气体 快速流经喷嘴通道， 提高了等离子弧流速， 减少等离子气体中心的高温对喷嘴通道的热量 传输。从而可以有效减少等离子弧对喷嘴的烧灼， 显著延长喷嘴使用寿命， 降低使用成本。 0008 进一步的， 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 其喷嘴通道的长径比为 1.4 至 2.2。可 以进一步提高切割寿命。 0009 进一步的， 本发明的等离子切割割炬喷嘴。
7、， 其喷嘴通道的长径比为 2， 喷嘴通道内 表面的表面粗糙度为 Ra1.0， 可以达到最高寿命。 附图说明 0010 图 1 是由等离子切割割炬喷嘴、 电极、 屏蔽罩组成的等离子弧焊炬的剖面图 ； 图 2 是本发明的等离子切割割炬喷嘴的结构示意图 ； 图 2 中 ： L 表示喷嘴通道的长度 ； D 表示喷嘴通道的直径。 具体实施方式 说 明 书 CN 103143826 A 3 2/4 页 4 0011 下面结合附图对本发明做进一步说明 ： 如图 1 所示， 等离子弧焊炬由喷嘴本体 1、 电极 2 、 屏蔽罩 5 构成， 电极 2 安装在喷嘴本 体 1 内腔， 屏蔽罩 5 安装在喷嘴本体 1 。
8、前端位置且两者之间装配形成一个环绕喷嘴本体 1 前端的冷却室 3， 工作时外部辅助气流在冷却室 3 内流动， 气流方式如附图中的箭头指示。 0012 其中电极 2 由两部分构成 ： 电极 2 前端中心部位设置有用于等离子弧的发射的发 射体 21 ； 电极 2 内部形成有一个冷却室 22。 0013 如图2可见， 等离子切割割炬喷嘴， 包括中空的圆锥形喷嘴本体1， 喷嘴本体1前端 设置有圆柱形状的喷嘴通道 10， 等离子弧 4 通过喷嘴通道 10 实现挤压和收缩并提高密度， 同时等离子弧被升温和加速， 然后喷向工件， 使工件局部熔化以对工件进行切割。 0014 等离子弧产生过程， 首先是电极 2。
9、 和等离子切割割炬喷嘴之间施加高频电压， 它 们之间放电引燃先导弧， 等离子气流从等离子切割割炬喷嘴后部空腔中产生， 随着等离子 气流的流动， 电极产生的先导弧移向等离子切割割炬喷嘴前端中心， 同时电极 2 和等离子 切割割炬喷嘴之间所施电源切断， 中断先导电弧， 引燃主电弧。 等离子弧高速喷向喷嘴前端 的喷嘴通道 10。然后借助喷嘴通道 10 使等离子弧进行挤压和压缩， 提高密度， 产生高温高 速喷射流， 对工件进行切割。 0015 由于每次起弧起割或穿孔都是由电极 2 和等离子切割割炬喷嘴之间先产生先导 弧， 而先导弧的高温对等离子切割割炬喷嘴前端是一种损伤。现有技术中， 为提高切割质 量。
10、， 采取的是单纯的加大喷嘴通道长径比 L/D 的方法， 其长径比一般要求大于 2.4。在引燃 主电弧之前， 先导电弧一直滞留在等离子切割割炬喷嘴口部附近， 由于其大长径比设计， 在 喷嘴口部停留的时间更长， 热量更为集中在喷嘴的口部。也就是说每次进行切割起割或穿 孔都在加剧对喷嘴通道 10 的损耗。因而大长径比设计将明显缩短等离子切割割炬喷嘴寿 命。 0016 实验发现 ： 喷嘴的导电性影响喷嘴的烧灼， 导电性能差的材料， 烧灼越快。喷嘴通 道10粗糙度对等离子切割割炬喷嘴寿命影响极大， 对在喷嘴通道10内表面进行表面处理， 降低表面粗糙度， 可以减小气流通过金属表面的阻力、 提高等离子流速，。
11、 减短弧在喷咀口部 表面停留时间， 从而提高金属寿命。 0017 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 包括中空的圆锥形喷嘴本体 1， 喷嘴本体 1 前端设 置有圆柱形状的喷嘴通道 10， 喷嘴通道 10 的长径比 L/D 的比值范围为 1 2.4。等离子切 割割炬喷嘴整体采用导电率大于 90%IACS 的高导电率材料制成， 可采用的材料范围广泛， 例如 T2、 T1、 TU2T， 喷嘴通道 10 内表面的表面粗糙度在 Ra1.6 以下。 0018 采用上述方案后， 本发明的等离子切割割炬喷嘴既能达到较高的切割能力， 又能 有效提高金属寿命。 0019 通过热量分析及相等条件下切割钢板后喷嘴的口部损耗。
12、， 对本发明的等离子切割 割炬喷嘴和对比产品进行比较结果如下 ： 对比产品引出的气流为柱状气流， 本发明中喷嘴引出的气流为纺锤形气流 ； 两者温度 均可以达到900度以上。 因其气流形状的差异以及喷嘴通道10长度变短， 本发明的气流 （弧 柱） 的流速要高于对比产品， 因而保证了切割能力， 同时电弧在喷嘴口部停留的时间大大缩 短， 延长了金属寿命。 0020 喷嘴在先导弧产生后要发生切割先要进行气体切换， 切换气体所需的时间， 理论 说 明 书 CN 103143826 A 4 3/4 页 5 上希望气体切换完成在主电弧出现的同一时刻。这整个切换过程在喷嘴的口部完成。然而 置换过程受切割气流供。
13、应时间长短的影响， 在引导弧消失前， 切割孔口内侧因与电极之间 放电而继续加热。因对比产品大的长径比设计， 气流 （弧柱） 成柱状易造成切割孔口内表面 熔融， 烧蚀面积增大。 0021 在切割小孔或小圆弧或锐角因形状引起的电弧电压的上升等电压变化后， 为了防 止切割时电弧中断必须确保一定程度的电流、 气体压力、 切割速度的设定值， 因此就更延长 了引导弧的时间， 更易在切割工件表面留下烧蚀伤痕。 0022 实施例一 切割对象 ： 厚度为 25MM， 材质为 Q235 碳钢的船用钢板 ； 实验方法 ： 穿孔后切割内孔 30外圆40mm环形工件。 通过起弧后切割工件的穿孔次数， 来验证本发明的等离。
14、子切割 割炬喷嘴和对比产品切割寿命及切割质量， 并根据试验现象及易损件的耗损状态来进行本 发明结果进行论证。 0023 本实施例中， 喷嘴通道 10 的长径比 L/D=2 ； 喷嘴通道 10 内表面的表面粗糙度为 Ra1.6。 作为对比例的喷嘴， 其 L/D=2.5。在一个喷嘴的寿命期内， 统计其钢板穿孔的数量 和验证切割效果。 0024 实验结果 ： 1） 本发明的喷嘴累计切割工件数 ： 530 个 ； 穿孔数 ： 1060 次 ； 切割长度 ： 116.5m。切割 后易损件状态 ： 喷嘴头部少量烧损， 变黑， 被氧化， 孔稍微变大， 内部轻微烧损， 内孔附着少 量熔渣。 0025 2） 对。
15、比组累计切割工件数 ： 320 个 ； 穿孔数 ： 640 次 ； 切割长度 ： 70.3m。切割后易 损件状态 ： 喷嘴烧损， 变黑， 被氧化， 孔变大歪斜， 内部烧损， 内孔附着少量熔渣。 0026 实验结果可以发现， 本发明的喷嘴， 在穿孔用途中， 其寿命是对比例的 1.65 倍， 因 而本发明可以大大降低生产成本， 提供生产效率。 0027 实施例二 切割对象 ： 厚度为20MM， 材质为Q235碳钢的船用钢板。 本实施例中， 本发明的等离子切 割割炬喷嘴， 其喷嘴通道10的L/D=2 ； 喷嘴通道10的的內孔壁被打磨成表面粗糙度Ra1.0 ； 喷嘴的材料为铜材料 T2。对比组 L/D。
16、=2.8。在一个喷嘴的寿命期内， 统计其切割钢板的线 长。本发明的等离子切割割炬喷嘴， 寿命期内切割线长为 1， 657， 566mm ； 对比组在喷嘴使 用寿命期内切割板材的线长为 919， 193mm ； 本发明的喷嘴使用寿命是进口产品的 1.8 倍， 可 以大大降低生产成本。 0028 实施例三 本实施例与实施例二的唯一区别在于将喷嘴通道 10 的的內孔壁打磨成表面粗糙度 Ra0.8。在一个喷嘴的寿命期内， 统计其切割钢板的线长。本发明的等离子切割割炬喷嘴， 寿命期内切割线长为 1， 463， 786mm ； 对比组在喷嘴使用寿命期内切割板材的线长为 919， 193mm ； 本发明的喷。
17、嘴使用寿命是进口产品的 1.6 倍。 0029 通过实验发现， 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 整体采用导电率大于 90%IACS 的 高导电率材料制造， 喷嘴通道 10 的长径比设置为 1.4 至 2.2， 喷嘴通道 10 的內孔壁表面粗 糙度在 Ra1.6 以下， 可达到较好的使用寿命。 0030 通过实验还发现， 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 整体采用导电率大于 90%IACS 说 明 书 CN 103143826 A 5 4/4 页 6 的高导电率材料制造， 其喷嘴通道 10 的长径比 L/D=2 ； 喷嘴通道 10 的內孔壁被打磨成表面 粗糙度 Ra1.0 是最优组合， 在保证切割质量的前提下， 可以达到最高使用寿命。 0031 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 在切割厚度为10MM25MM， 材质为Q235碳钢的船 用钢板时， 尤其具备非常高的性价比。 0032 本发明的等离子切割割炬喷嘴， 通过对喷嘴通道 10 长径比、 喷嘴整体导电率、 喷 嘴通道 10 内表面的表面粗糙度的优化设计， 显著延长喷嘴使用寿命， 降低使用成本。 说 明 书 CN 103143826 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103143826 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103143826 A 8 。