專利名稱：等離子切割機用電極頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及等離子切割機加工工藝領域，更特別是有關于一種等離子切割機用電極頭。
背景技術：
等離子切割機是借助等離子切割技術對金屬材料進行加工的機械。等離子切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化(和蒸發(fā))，并借高速等離子的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，一般用于切割難以切割的金屬，尤其是對于有色金屬(例如不銹鋼、鋁、銅、鈦、鎳)切割效果更佳，其主要優(yōu)點在于切割厚度不大金屬的時候，等離子切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時，速度可達氧切割法的 5 6倍，且切割面光潔、熱變形小，幾乎沒有熱影響區(qū)，故現(xiàn)階段已成為金屬加工業(yè)對金屬材料進行切割加工的首選。此外，電極頭對等離子弧的切割特性以及切割品質、速度有極明顯的影響，而電極頭一般是由套管，承載體及電極所構成?，F(xiàn)有技術中，電極頭之間的連接方式大多由干涉配合(或稱過盈配合)達到連接之方式。但干涉配對制作精度要求高的電極頭、加工或裝拆都比較困難。干涉配合的裝配法一般來說有三種(1)壓入法可用錘子加墊塊敲擊壓入或用壓力機壓入，如此雖可達到緊密配合的目的，但所需額外的夾治具設備夾持。當工件的尺寸較小時，夾治具的設置與夾持不易， 便無法施工。且因瞬間壓入力量過大導致夾具設備時常無法事實緊密夾持，產生實現(xiàn)不易、 制作不便的缺點此外，以等離子切割機的構件組成為例，瞬間壓入力量極大，因此的壓入配合容易造成電極頭變形或損壞，導致無法高精度、高準確度的將電極插入套管中，造成經常性的制造廢品，導致成本上的負擔，較為不符經濟效益。(2)熱脹法利用物體熱脹冷縮的原理，將套管加熱使其中的孔徑增大，然后將軸狀的電極裝入孔中。其常用的加熱方法是把套管放入熱水中(80°C 100°C)或熱油 (90°C 320°C )中進行。(3)冷縮法利用物體熱脹冷縮的原理，將軸狀的電極進行冷卻，待電極縮小后再把電極裝入套管的孔中。常用的冷卻方法是采用干冰和液態(tài)氮進行冷卻。熱脹法及冷縮法用于電極頭組件的配合，不僅多加了一道作業(yè)程序，更繁復了整個加工過程，實現(xiàn)亦不方便。有鑒于此，如何針對上述現(xiàn)有技術電極頭組件連接配合方法所存在的缺點進行研發(fā)改良，讓電極頭的各組件能緊密連接配合，并使連接配合程序更為簡化，且避免不必要的損壞，實為相關業(yè)界所需努力研發(fā)的目標。

實用新型內容為了解決前述現(xiàn)有技術不盡理想之處，本實用新型提供了一種 等離子切割機用電極頭，包括有套管、承載體、電極芯、第一硬焊結構與第二硬焊結構。套管為中空，且具有第一端與第二端；承載體呈管狀，具有第三端、第四端與管體，第四端通過第一硬焊結構連接至套管的第一端，第三端更往套管的內部沿軸向伸出一個凸出結構，第三端的中央沿軸向由外朝向凸出結構的內部形成有一個凹陷結構，凸出結構與管體之間形成一個環(huán)狀溝；電極芯設置于凹陷結構內，且通過第二硬焊結構固接至凹陷結構。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第二硬焊結構的優(yōu)選厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第二硬焊結構形成薄管狀。所述的等離子切割機用電極頭，其中，第一硬焊結構的優(yōu)選厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等離子切割機用電極頭，其中，套管為銅質結構，承載體為銀質結構。所述的等離子切割機用電極頭，其中，承載體的第三端與管體的連接部位的外側進一步形成有一個環(huán)狀的導角結構。所述的等離子切割機用電極頭，其中，電極芯為鉿質結構。所述的等離子切割機用電極頭，其中，電極芯為鋯質結構。因此，本實用新型的主要目的是提供一種等離子切割機用電極頭，通過硬焊的技術手段，使承載體通過第一硬焊結構固接至套管，以及使電極芯通過第二硬焊結構固接至承載體的凹陷結構內，因此，本實用新型的等離子切割機用電極頭制作時不需要過度的外力擠壓，且硬焊強度大于現(xiàn)有技術過盈配合的強度，所以電極頭不易變形與毀損，應力強度較佳。本實用新型的又一目的是提供一種等離子切割機用電極頭，通過硬焊的技術手段，其導電性較現(xiàn)有技術過盈配合的導電性更佳，能提高等離子切割機的切割效能。本實用新型的再一目的是提供一種等離子切割機用電極頭，是以鉿或鋯作為電極芯材料，放電效果與散熱效果均較現(xiàn)有技術為佳。

圖1是本實用新型所提出的等離子切割機用電極頭剖面分解圖。圖2是本實用新型所提出的等離子切割機用電極頭剖面圖。圖3是本實用新型所提出的等離子切割機用電極頭另一個剖面圖。附圖中主要組件符號說明等離子切割機用電極頭100[0024]套管1[0025]笛一總弟 漸11[0026]Λ-Λ- ~·上山弟一兄而12[0027]承載體2[0028]Λ-Λ- ~‘上山弟二兄而21[0029]第四端22[0030]管體23[0031]凸出結構24[0032]凹陷結構25[0033]電極芯3第一硬焊結構4第二硬焊結構5環(huán)狀溝6導角結構7第一硬焊結構的厚度Tl第二硬焊結構的厚度T具體實施方式
由于本實用新型公開一種等離子切割機用電極頭，其中所利用的等離子切割機相關原理及實施方法，已為本領域普通技術人員所能明了，故以下文中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，意在表達與本實用新型特征有關的含義，并未亦不需要依據實際尺寸完整繪制，在先聲明。電極頭必須具備高導電性，導電性愈高者，其操作效率愈高。等離子切割機用電極頭除了必須具備高導電性之外，亦需具備較高的結構強度與耐高溫度、以及較高的電子發(fā)射率。如就金屬的導電性而言，銀最佳，其次依序為銅、金、鋁。銀與金的導電性雖好極佳， 但是熔點太低，不耐高溫，受熱后容易軟化；而等離子切割機在操作時，電極頭的電極芯因為放電產生電弧，會發(fā)生高熱和高溫，因此銀與金并不適用于等離子切割機的電極芯。同時整個電極如果都使用銀，亦太昂貴，不符經濟效益。因此，本實用新型首先提出一種新穎的等離子切割機用電極頭，通過適當?shù)慕Y構去結合銅與銀、及其它高放電率的金屬，可兼顧高導電性、高結構強度、高放電率，但可以適當?shù)亟档筒牧铣杀?，有極佳的產業(yè)價值。首先，請參考圖1所示，為本實用新型所提出的較佳實施例，為一種等離子切割機用電極頭100，包括有套管1、承載體2、與電極芯3、第一硬焊結構4與第二硬焊結構5。套管1以銅質結構的中空管結構為較佳，可視實際需求、使用其它導電性較佳的金屬材質；套管1的相對兩端為第一端11與第二端12。承載體2以銀質結構的柱狀體結構為較佳，銀是導電性最佳的金屬。承載體2呈管狀、且具有第三端21、第四端22與管體23。且第三端 21與第四端22為相對的兩端。請參考圖2所示，第四端22通過第一硬焊結構4連接至套管1的第一端11。請繼續(xù)參考圖1，承載體2的第三端21更往套管1的內部沿軸向伸出一個凸出結構24，承載體2的第三端21的中央沿軸向由外朝向凸出結構24的內部形成有一個凹陷結構25，凸出結構24與管體23之間形成一個環(huán)狀溝6，電極芯3通過第二硬焊結構 5固接至凹陷結構25、且設置于凹陷結構25內。請繼續(xù)參考圖2，電極芯3以耐高溫、且放電率較高的金屬為佳，其中，鉿的熔點溫度將近2200°C，且在常溫時耐氧化，因此電極芯3以鉿質結構為優(yōu)選、其次為鋯質結構。在此較佳實施例中，重要的是，本實用新型通過硬焊的工藝，可以使第一硬焊結構 4與第二硬焊結構5具有較佳的抗高溫能力(相較于軟焊而言)，并且在焊接過程中不會傷害到被焊接的材料(相較于電弧焊而言)，因此硬焊為制作等離子切割機用電極頭的優(yōu)選工藝。同時，為了通過硬焊的工藝，使電極芯3固接于承載體2的凹陷結構25內，第二硬焊結構5僅能由銀與銅所組成，不能含有其它金屬材料，否則電極芯3便不能穩(wěn)穩(wěn)地固接于承載體2的凹陷結構25內；且第二硬焊結構5以含有20% 80%的銀為較佳。較佳的實施例中，請繼續(xù)參考圖2所示，第二硬焊結構5形成薄管狀，且第二硬焊結構的厚度T2以介于 0. 01毫米至5毫米之間為較佳。第一硬焊結構的厚度Tl亦以介于0. 01毫米至5毫米為較佳。第一硬焊結構的厚度Tl及第二硬焊結構的厚度T2的具體尺寸可以依照實際需求而作調整。此外，當所述的凹陷結構25為柱狀孔時，所述的電極芯3以為柱狀體為較佳，倘若要使本實用新型所提出的等離子切割機用電極頭100具有更佳的應力強度，所述的凹陷結構25以為均勻的圓柱孔為較佳，所述的電極芯3以為外徑均勻的圓柱體為較佳，當然也可以采用其他的柱狀體結構，例如三角柱、四方柱等。請繼續(xù)參考圖2，承載體2所述的凸出結構M為銀材質制作而成，而為了進一步可降低制作成本，凸出結構M形成為一個外徑均勻的圓柱體為較佳，以便于車削制作。并且，所述的凸出結構M與所述的套管1之間形成一個環(huán)狀溝6，可供電極芯3操作放電而產生高溫時，冷卻液能夠的順利地在環(huán)狀溝6內流動以達到散熱的功效。由于等離子切割機用電極頭100需要有良好的導電作用，故等離子切割機用電極頭100中各個組件材料的選用顯得非常關鍵。在此較佳實施例中的等離子切割機用電極頭 100，套管1優(yōu)選使用銅作為導電材料，其目的不僅較其它導電材料節(jié)省額外制作成本，且同時具有極佳的導電率；承載體2則是優(yōu)選使用銀當導電材料，不僅比銅具較佳的導電率， 更可有效提高導電效果；電極芯則優(yōu)選使用鉿，其次使用鋯。電極芯則優(yōu)選使用鉿，其放電率較高，且硬度大，強度高，常溫下可有效避免受到強烈的氧化腐蝕，即使在反復電子發(fā)射的情況下也不會損壞電極頭，故可顯著地延長等離子切割機用電極頭100的壽命。要特別說明的是，「硬焊」根據焊料的差異，有銀焊、銅焊、鋁焊...等。其中以銀焊為佳，在此較佳實施例中，以使用銀焊為佳，且焊料中僅有銀和銅，更以含有20% 80%的銀為較佳。請參考圖3所示，套管1的第三端21與管體23的連接部位的外側進一步形成有一個環(huán)狀的導角結構7。因此，通過套管1上的導角結構7，所述的等離子切割機用電極頭可較一般不具導角結構7的導管1更便于放電作業(yè)的完成。重要的是，本實用新型公開的等離子切割機用電極頭100，其中套管1、承載體2與電極芯3三者間的固接方式皆是以硬焊配合，所以制作時不需要像現(xiàn)有技術使用過盈配合般的過度外力擠壓，所以本實用新型的等離子切割機用電極頭100應力較佳。并且，本實用新型使用硬焊配合所制造的等離子切割機用電極頭100的強度會大于使用現(xiàn)有技術過盈配合所制造的等離子切割機用電極頭強度，因此，可使等離子切割機用電極頭100的各個構件能更堅固緊密的連接配合。再者，使用硬焊配合不僅解決現(xiàn)有過盈配合技術的程序復雜，不需使用夾治具，因此制作更方便，更可以降低制造成本。以上所述僅為本實用新型較佳實施例，并非用以限定本實用新型申請專利權利； 同時以上的描述，對于本領域普通技術人員應可明了與實施，因此其它未脫離本實用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于權利要求中。
權利要求1.一種等離子切割機用電極頭，包括有一個套管(1)、一個承載體(2)及一個電極芯 (3)，其特征在于所述等離子切割機用電極頭更包含有一個第一硬焊結構(4)與一個第二硬焊結構(5)；所述套管(1)為中空、且具有一個第一端(11)與一個第二端(12)；所述承載體( 呈管狀、且具有一個第三端(21)、一個第四端0 與一個管體(23)， 所述第四端0 通過所述第一硬焊結構(4)連接至所述套管(1)的第一端(11)，所述第三端更往所述套管(1)的內部沿軸向伸出一個凸出結構(M)，所述第三端的中央沿軸向由外朝向所述凸出結構04)的內部形成有一個凹陷結構(25)，所述凸出結構04) 與所述管體之間形成一個環(huán)狀溝(6)；所述電極芯(3)設置于所述凹陷結構05)內，且通過所述第二硬焊結構(5)固接至所述凹陷結構05)。
2.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第二硬焊結構的厚度(T2)介于0. 01毫米至5毫米。
3.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第二硬焊結構(5) 形成薄管狀。
4.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述第一硬焊結構的厚度(Tl)介于0. 01毫米至5毫米。
5.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述套管(1)為銅質結構，所述承載體(2)為銀質結構。
6.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述承載體O)的第三端與所述管體的連接部位的外側進一步形成有一個環(huán)狀的導角結構(7)。
7.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述電極芯(3)為鉿質結構。
8.根據權利要求1所述的等離子切割機用電極頭，其特征在于所述電極芯(3)為鋯質結構。
專利摘要本實用新型提供一種等離子切割機用電極頭，包括有套管、承載體、電極芯、第一硬焊結構與第二硬焊結構。套管為中空、且具有第一端與第二端，承載體呈管狀且具有第三端、第四端及管體，第四端通過第一硬焊結構連接至套管的第一端，第三端更往套管的內部沿軸向伸出一個凸出結構，第三端的中央沿軸向由外朝向凸出結構的內部形成有一個凹陷結構，凸出結構與管體之間形成一個環(huán)狀溝。電極芯設置于凹陷結構內，且通過第二硬焊結構固接至凹陷結構。本實用新型的等離子切割機用電極頭的強度與散熱效果較佳。
文檔編號B23K10/00GK201970005SQ201120043249
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權日2011年2月22日
發(fā)明者方文義 申請人:和懋(上海)金屬科技有限公司