[发明专利]等离子切割割炬喷嘴

说明书

技术领域

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

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/D>2.4）,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。

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，所以导致喷嘴口的金属表面电阻大，容易灼烧喷嘴口。

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

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。

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1～2.4；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。

采用上述技术方案后，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。

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。

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

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

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。

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。

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。

等离子弧产生过程，首先是电极2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。

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，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。

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，减短弧在喷咀口部表面停留时间，从而提高金属寿命。