[发明专利]等离子切割电极的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子电极技术领域，具体涉及一种等离子切割电极的焊接方法。 

背景技术

铜材质的等离子电极在使用过程中会产生热量，过多的热量会让电极迅速消耗，因此在市面上有使用银材质的电极，一方面银的导电性能比较好，这样电极主体和发射金属之间的接触电阻比较低，另外银电极的反射率较高，可以让多余的辐射热量反射出去。这样可以使电极的寿命大大提高。 

但是银材质价格很高，导致银电极不能大范围的应用在电极上。电极实际使用时，只有头部发热较多，后部因为有内冷装置作用，因此不需要采用全银结构去解决发热问题，只需要在电极头部使用银材质，后部仍可使用铜金属，同样可以实现提高寿命的目的。因此，一种以铜材质为电极主体，银材质为电极头部的等离子切割电极出现了。如图1，目前市面上出现银头1的等离子电极，其与铜材质的电极主体2采用摩擦焊工艺焊接固定为一体，主要工艺流程如下： 

分别加工一段银合金和铜合金 

将银合金和铜合金分别装夹在摩擦焊机上，使用摩擦焊机将两块合金焊接在一起，形成银头的毛胚； 

将毛胚再进行数控加工，从而得到等离子切割电极。 

最终得到的产品的结构为：在银头1与电极主体2之间形成一层焊接层3，焊接层3由铜合金层和银合金层组成，经过数控加工，在电极主体2的内孔中留下一个铜凸台4。 

由于摩擦焊是两种金属相互之间反方向旋转，利用摩擦产生的高热使两种金属固定在一起，摩擦焊对金属表面要求高，对设备的直线度和中心对正要求高，而且在焊接过程中会产生大量飞边浪费材料。另外，由于摩擦焊本身工艺的缺陷，产品会有一定的不合格率，两种金属的接合处在径向方向会出现一定 的虚焊率，而等离子电极在使用过程中有严格的密封要求（铜材质的电极主体2上会加工出一个轴向的孔，电极工作时向该孔内通入冷却水对电极进行冷却），虚焊会导致冷却水泄漏甚至电极头部脱落，引起短路甚至烧枪的严重后果。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种使铜合金和银合金焊接后结合牢固程度高的等离子切割电极的焊接方法。 

解决上述技术问题的方案如下： 

等离子切割电极的焊接方法，包括以下步骤： 

步骤1，通过加工分别得到一段银合金及铜合金； 

步骤2，在铜合金的轴向端面上设置一个装配孔，银合金的轴向端面上设置一个凸起，将银合金的凸起通过过盈压配的方式压入铜合金的装配孔中，使铜合金和银合金固定为一体得到焊接用毛坯； 

步骤3，将焊接用毛坯的一端固定在高能束焊接夹具上，通过高能束焊接方式在铜合金和银合金之间的焊隙进行焊接。 

采用了上述方案，在铜合金的轴向端面上设置一个装配孔，银合金的轴向端面上设置一个凸起，将银合金的凸起通过过盈压配的方式压入铜合金的装配孔中，使铜合金和银合金固定为一体得到焊接用毛坯，通过这样的方式，不但将铜合金和银合金进行了预定位，防止焊接过程中不会产生脱落，并且装配好以后铜合金和银合金的轴向在同一直线上，以及铜合金和银合金在焊接过程是一同旋转，铜合金和银合金在径向不会出现错位，确保两者焊接的质量。通过高能束焊接方式在铜合金和银合金之间的焊隙进行焊接，高能束焊接以高能粒子轰击银合金及铜合金接触部位，使两种金属瞬间进入熔融状态，使得两种金属的焊接深度达到5.5-6mm，焊缝宽度1-1.25mm，在焊接处两种金属互相渗透到对方的织组中，冷却后两种金属结合紧密，并可以进行后续技术加工。这样的加工方式制造出来的电极，成本相对全银材质电极降低很多并且可以达到全银电极的寿命。而高能束焊接相对于摩擦焊接，对设备要求低，材料表面光洁度要求低，对原材料的合金成分没有严格要求且成本低，同样可以实现银铜合 金的紧密连接。由于高能束焊是采用高能电子轰击材料使其瞬间融化，达到金属之间连接的目的，因此不会存在虚焊问题，且不会有飞边。使用高能束焊接加工的银头等离子切割电极，在实际测试中非常理想，具体测试为：在260A大功率测试中，测试结果为穿孔800个，切割长度4000米；摩擦焊接的电极测试数据为穿孔300只，切割1000米左右。 

进一步地，所述步骤3中，高能束焊接由以下步骤组成： 

调整高能束枪焦距位置至焊缝位置，关闭高能束焊接机焊接仓； 

对高能束焊接机的焊接仓抽真空，真空度为7×10^-2—6Pa； 

高能束焊接采用的电压为45—55KV，焊接用毛坯的转速为65—85RPM。