专利名称：可调节电弧的逆变电焊机设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电焊机，尤其涉及一种可调节电弧的逆变式氩弧电焊机。
背景技术：
一种典型的传统电焊机利用自由电弧进行焊接，长期以来这种技术未有根本的突 破，这种自由电弧形如伞状，呈发散状，加热区域较分散，穿透力有限，被焊工件的熔深比较 浅。同时自由电弧具有不够稳定、易漂移的缺点，对某些工件的焊接易产生加工缺陷。为了 弥补这些不足，人们又开发出等离子电弧焊接技术，等离子电弧呈收缩状，形如细圆柱，具 有稳定性好、穿透力强、加热区域高度集中的优点。但是，等离子焊机的结构比较复杂，造价 比一般氩弧焊机贵很多，而且对于有些焊接前缝隙较大或缝隙不均勻的工件来说，等离子 电弧并不适宜。在很多实际情况下，被焊工件的接缝不可能很均勻，单一采用普通的自由电 弧或等离子电弧都不能有利地解决上述问题和矛盾。因此，确实需要一种让电焊人员能够在焊接过程中容易操作，按照工件的缝隙来 自由调节电弧适应缝隙大小的电焊机。
发明内容
本发明的一方面目的在于提供一种改进的逆变式氩弧电焊机，其焊接电弧的挺直 度可在焊工手中直接进行调整，使焊工可方便适时地按照工件上焊缝间隙的大小使电弧转 换于自由电弧和压缩电弧之间。为了实现上述发明目的，本发明提供了 一种可随意调节电弧使其能够被方便地转 换于自由电弧与压缩电弧之间的逆变电焊机设备，该逆变电焊机设备包括一台焊接主机、 一焊枪、一液冷却系统、一压缩气体供应系统、一保护气体供应系统、以及一电弧调节装置， 其中所述电弧调节装置包括一电动调节机构，其控制电路主要由换向开关、推拉线圈组成， 切换换向开关，改变电流方向，即改变推拉线圈的磁感应极性，从而驱使推拉线圈中的感应 磁铁圈向上或向下移动，带动装在焊枪中的钨棒一起上下移动；一手动调节机构，由调节盘 结合旋转套筒，手动转动调节盘带着旋转套筒转动，通过机械传动驱使钨棒上下移动。其 中，所述液冷却系统包括冷却液供应源、泵以及液冷却回路；所述压缩气体供应系统包括气 体供应源、储气罐、气流调节阀和压缩气管路；所述保护气体供应系统包括气体供应源、储 气罐，气流调节阀以及保护气管路。通过上述技术方案，根据本发明的逆变电焊机设备可以以手动及电动方式驱动钨 棒伸缩，结合压缩气流对电弧的压缩，从而实现一台焊机即能由自由电弧连续性压缩转换 为等离子电弧，而无需更换设备，当工件上的焊缝间隙大小不均时，焊接电弧的挺直度可在 焊工手中适时进行调整，使用方便合理；进一步地，通过冷却循环系统有利地对设备进行冷 却保证工作稳定性，并增加了保护气体供应系统在压缩气流外面提供保护气流，加强了焊 接设备的稳定性和实用性。其结构较现有技术更为简单、成本低、效率高。根据本发明的另一方面目的，提供一种结构简化的可调节电弧的逆变电焊机设
3备，所述可调节电弧的逆变电焊机设备的焊枪包括一主筒体，为单筒双层壁结构，于喷嘴的 头端设有高温陶瓷头。通过所述高温陶瓷头喷嘴的设计，使焊枪主筒体结构简化，实现焊枪包括主筒体和喷嘴与钨棒之间的绝缘，避免在喷嘴与工件之间产生电弧，提高了焊枪的质量和可靠性。
图1为根据本发明的具体实施例的可调节电弧电焊机的工作原理示意图；图2为图1所示的电焊机焊枪部分放大的剖视图；图3为图2的焊枪的立体分解示意图；以及图4A-4D为根据本发明的可调节电弧电焊机的电弧调节状态变化的示意图。
具体实施例方式以下结合附图详细描述本发明的具体实施方式
。图1所示，为根据本发明的可调节电弧的逆变电焊机设备100的工作原理示意图。 如图中所示例的逆变电焊机设备100主要由一台主机箱10、一焊枪20、一液冷却系统、一压 缩气体供应系统、一保护气体供应系统、以及一电弧调节装置组成。其中，主机箱10为一台与普通钨极氩弧焊机基本相同的电焊机，所采用的氩弧焊 机的空载电压比一般普通氩弧焊机高，大约在100伏左右。现参考图2和图3所示，焊枪20主要包括手柄21、主筒体22、喷嘴23、外衬套24、 内衬套25、压紧螺钉26、钨棒27、陶瓷套筒28、以及固定套筒29等。液冷却系统包括冷却 液供应源30、泵(图中未示)以及液冷却回路31。压缩气体供应系统包括气体供应源(图 中未示)、储气罐41、气流调节阀42和压缩气管路43。保护气体供应系统包括气体供应源 (图中未示)，在图中所示的实施例中采用与压缩气体共享气体供应源和储气罐41，气流调 节阀52以及保护气管路53焊枪20的手柄21为中空，其内部可容纳冷却液管31、压缩气管路43、以及保护气 管路53从中穿过。焊枪20主筒体22为单筒双层壁结构，该双层壁之间设有供冷却液循环 的空间，主筒体22内孔下端部螺接喷嘴23，其上部则由外至内依序设有外衬套24、内衬套 25及钨棒27。特别地，本发明的喷嘴23的头端设有高温陶瓷头231，从而使钨棒27与主筒 体22之间绝缘。主筒体22下端外壁还固定螺接陶瓷套筒28，固定套筒29固接于主筒体 22上端，而电弧调节装置则设置在固定套筒29的内部。如图3所示，外衬套24的上端分别设有外螺纹241和内螺孔242 ；其下端一侧设 有限位槽243，并配合一限位柱244以阻止外衬套24旋转；另外，外衬套24的内孔底部还 设有斜锥面245 ；外衬套24的中段直径略小并在其侧壁上设有多个通气孔246。设在外衬 套24中的内衬套25的内孔上部直径比其下部直径略大，且其下端部设有多条纵向延伸的 沟槽251，可供压缩气流通过；另外，内衬套25的底部也设有斜锥面255，对应于外衬套24 的斜锥面245。将钨棒27插入内衬套25固定之后，以压紧螺钉26从外衬套24的内螺孔 242螺入，直至从顶部将内衬套25压紧于外衬套24中；内衬套25底端的斜锥面25 5紧贴 于外衬套24内孔下端的斜锥面245，使内衬套25向内收缩，从而将钨棒27卡紧。主筒体22的双层壁内部空间与液冷却回路31的输入口和输出口相连通。冷却液， 例如冷却水，从供应源30即循环水箱(见图1)经输入管进入主筒体22的液冷却回路31，再经输出管回收至循环水箱30，如此形成封闭的液冷却系统。压缩气体供应系统中储气罐41中的气体来自氩气高压瓶；压缩气体管路42的输 入口对应于外衬套24中段，来自气体供应源的氩气即可通入其间，然后从通气孔246进入 外衬套24内，最后从钨棒27与喷嘴23之间喷出，在电弧周围形成高速压缩气流。保护气体由储气罐41，气流调节阀52，经过保护气管路53通入主筒体22，主筒体 22的侧壁设有多个气槽221，气流经该气槽221从喷嘴23与陶瓷套筒28之间喷出，在压缩 气流外部形成保护气流。下面将主要介绍焊枪20的电弧调节装置。首先仍参考图2和图3，电弧调节装置包括电动调节机构和手动调节机构。其中 该电动调节机构的控制电路包括换向开关61、推拉线圈62、继电器63、以及整流桥64等元 件。换向开关按钮设置在手柄21上方便工人操作的位置。推拉线圈62固定在焊枪20主 筒体22的固定套筒29内，推拉线圈62内设有磁铁圈65。该磁铁圈65设有内螺纹与外衬 套24螺纹连接。当推拉线圈62通电时，受到线圈感应磁场的驱使，令磁铁圈65向上或向 下移动，从而拉动外衬套24、内衬套25以及钨棒27—起移动。当换向开关6 1改变电流 方向时，推拉线圈62的感应磁场方向随之改变，从而改变外衬套24、内衬套25以及钨棒27 的移动方向。通过这种方式，焊工可以方便地操作设在手柄21上的换向开关按钮，通过该 控制电路驱动钨棒27的移动，随机调节钨棒27伸出喷嘴23的长度，实现电弧挺直度的调 节。改变换向开关61的开关位置，即改变推拉线圈62的电流方向，从而使产生的推拉力方 向也发生改变。电弧调节装置60的手动调节机构则包括调节盘66和旋转套筒67。如图2所示， 调节盘66设在焊枪20固定套筒29的上面，旋转套筒67呈阶梯状，其下部大直径端设在固 定套筒29内部，其上部小直径端穿过固定套筒29顶部中心孔与调节盘66相互固定连接。 旋转套筒67的内螺纹与外衬套24的外螺纹相螺接。由于外衬套24被限位柱244所限制 而不能旋转，故旋转调节盘66，即带动旋转套筒67旋转，从而迫使与旋转套筒67螺纹联接 的外衬套24沿螺纹旋转轴的方向上下移动，并带动内衬套25和钨棒27 —起移动，实现对 钨棒27的手动调节。组装的时候，首先将限位柱244定位于外衬套24的限位槽243中，然后一起装入 主筒体22，螺接喷嘴23，再将钨棒27插入内衬套25，一起放入外衬套24中，安装推拉线圈 62和磁铁圈63，然后将旋转套筒67螺接于外衬套24，安装固定套筒29于主筒体22上，最 后安装调节盘66。通过调节盘66和旋转套筒67可用来手动调节钨棒27伸出喷嘴23外的 长度，这个伸出长度也即为钨棒27通过电动调节机构可调节伸缩的长度。也就是说，通过 调节盘274可预先设置钨棒27以电动调节方式可伸缩的长度范围。本发明的逆变电焊机设备的操作过程如下将焊枪20接通电源后，通过操作换向开关使钨棒2 7向下延伸，然后旋转调节盘66，使钨棒27伸出陶瓷套筒28的端口外；打开 储气罐41，调节压缩气流调节阀42和保护气流调节阀52，使压缩气流量与保护气流量达到 要求；打开循环水箱30，再打开电焊主机10电源，此时在工件与钨棒27间会产生电弧，此 时的电弧是自由电弧，如图4A所示。如果焊工对电弧的软硬有要求，可操作换向开关61，使 推拉线圈62对磁铁圈65产生向上的推拉力，使外衬套24带着钨棒27 —起上升，从而迫使 电弧21的直径发生减小或增加，也就意味着对自由电弧的增加压缩。图4B显示电弧被初 步压缩时的状态，此时钨棒27已收缩至陶瓷套筒28的端口以内；图4C显示电弧被进一步压缩，钨棒27收缩至喷嘴23的高温陶瓷头231内；图4为电弧完全压缩状态，钨棒27进一 步向内收缩，压缩气流增加，电弧呈圆柱形。操作换向开关61，可改变电流的方向，即改变推 拉线圈61对磁铁圈65的作用方向，引导钨棒27上升或下降，从而实现对电弧压缩连续性 改变。通过上面所介绍的本发明可调节电弧的逆变电焊机设备100，操作工可以不用换 焊枪直接转换电弧，通过调节钨棒27伸出喷嘴23的长度，并配合压缩气体、保护气体、以及 冷却回路的作用，完成由自由电弧转换为等离子电弧的操作，实现一把焊枪可转换两种电 弧类型的操作。其技术优势如下1、本发明的焊机改变了焊接电弧在使用过程中无法改变的现状，电弧能随时随地 进行有效明显的压缩，这种压缩首先源于钨棒27能回缩到焊枪20的喷嘴23内而产生的 机械压缩；其次是通过调节气体供应源释放的氩气压缩流量，使电弧得到一个冷气膜压缩； 第三是由于电弧收缩以后产生的磁压缩。第一种压缩中的钨棒27回缩量正比于电弧压缩 的程度，第二种压缩的氩气压缩气流量也正比于电弧压缩程度；
2、钨棒27可以上下移动的长度限制可由手动调节机构，即通过调节盘66来调节， 而通过推拉线圈62对磁铁圈65的作用，可以电动方式连续地调节钨棒27的伸缩，从而形 成由自由电弧向等离子电弧的逐渐改变，这使得所产生的各种压缩效应都是定量可控的， 改变了以往只能定性的状态；3、在提供压缩气流的同时，还增加了保护气流，并且气流量的大小均可通过气流 调节阀来调节，增加了电弧的稳定性和可靠性；4、结构简单，关键部件焊枪可以拆卸到每单个零件，使加工、维修和组装更为方 便，同时，由于采用了高温陶瓷头232的喷嘴23，而使整个主筒体22与钨棒27绝缘，故而焊 枪20主筒体不再需分成两个不同极性部分。尽管上面通过举例说明，已经描述了本发明较佳的具体实施方式
，本发明的保护 范围并不仅限于上述说明，而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征 来定义。本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓前提下， 任何修改和变化可能仍落在本发明权利要求的保护范围之。
权利要求
一种可调节电弧的逆变电焊机设备(100)，其特征在于包括一台焊接主机(10)、一焊枪(20)、一液冷却系统、一压缩气体供应系统、以及一电弧调节装置，其中所述电弧调节装置包括-一电动调节机构，其控制电路主要由换向开关(61)、推拉线圈(62)组成，切换换向开关(61)，改变电流方向，即改变推拉线圈(62)的磁感应极性，从而驱使推拉线圈(62)中的感应磁铁圈(65)向上或向下移动，带动装在焊枪(20)中钨棒(27)一起上下移动；-一手动调节机构，由调节盘(66)结合旋转套筒(67)，手动转动调节盘(66)带着旋转套筒(67)转动，通过机械传动驱使钨棒(27)上下移动。
2.根据权利要求1所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述液冷却系统 包括冷却液供应源(30)、泵以及液冷却回路(31)。
3.根据权利要求1所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述压缩气体供 应系统包括气体供应源、储气罐(41)、气流调节阀(42)和压缩气管路(43)。
4.根据权利要求1所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于还包括保护气体 供应系统，该保护气体供应系统包括气体供应源、储气罐(41)，气流调节阀(52)以及保护 气管路(53)。
5.根据权利要求1-4任一所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述焊枪 (20)包括手柄(21)、主筒体(22)、喷嘴(23)、外衬套(24)、内衬套(25)、压紧螺钉(26)、钨 棒(27)、以及固定套筒(29)，其中所述外衬套(24)上端设有外螺纹(241)和内螺孔(242)， 其下端一侧设有限位槽(243)，并配合一限位柱(244)以阻止外衬套(24)旋转，钨棒(27) 固定于内衬套(25)内，内衬套(25)由压紧螺钉(26)紧压于外衬套(24)中；感应磁铁圈 (65)中设有内螺纹与外衬套(24)相互螺纹连接，且旋转套筒(67)中设有内螺纹与外衬套 (24)螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述焊枪(20)主 筒体(22)为单筒双层壁结构，与液冷却循环回路(31)相连通。
7.根据权利要求5所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述外衬套(24) 中段直径略小并在其侧壁设有多个通气孔(246)，内衬套(25)的内孔上端部直径比其下 端部直径略大，且其下端部设有多条纵向延伸的沟槽(251)，压缩气流可通入外衬套(24) 中段从通气孔(246)进入内衬套(25)，并通过内衬套(25)下端部的沟槽(251)进入喷嘴 (23)，从喷嘴(23)与钨棒(27)之间流出。
8.根据权利要求5所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述焊枪(20)的 主筒体(22)下端外壁还固定螺接陶瓷套筒(28)，主筒体(22)的侧壁上设有多个气槽，保护 气体从气槽进入陶瓷套筒(28)与喷嘴(23)之间。
9.根据权利要求1所述的可调节电弧的逆变电焊机设备，其特征在于所述喷嘴(23)的 头端设有高温陶瓷头(231)。
全文摘要
一种可调节电弧的逆变电焊机设备，包括焊接主机、焊枪、液冷却系统、压缩气体供应、保护气体供应及电弧调节装置，其中焊枪包括手柄、主筒体、喷嘴、外衬套、内衬套、压紧螺钉、钨棒、陶瓷套筒及固定套筒。该电弧调节装置包括一电动调节机构，其控制电路主要由推拉线圈、换向开关组成，切换换向开关，改变电流方向，即改变推拉线圈的磁感应极性，从而迫使感应磁铁圈的运动方向改变，带动焊枪的内外衬套改变钨棒的移动方向；一手动调节机构，由调节盘和旋转套筒组成，手动转动调节盘带动旋转套筒转动，通过机械传动使内外衬套上下移动带动钨棒移动。优点是可让一台焊机实现两种电弧类型，可从自由电弧连续性压缩转变为等离子电弧，结构简单，使用方便。
文档编号B23K9/28GK101823176SQ201010022908
公开日2010年9月8日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者周赟 申请人:上海新亚电焊机有限公司