一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪的制作方法

本发明涉及一种微型深小内孔等离子喷焊枪，特别是一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，属于等离子喷焊枪技术领域。

背景技术：

随着技术的进步，目前对于零件表面的耐蚀、耐磨性要求也越来越高。例如汽轮机补汽阀中含有内孔直径＜40mm的零件，其内表面需要熔覆一层耐磨耐蚀合金，即可通过等离子喷焊合金粉末技术来进行生产。但是，目前最小的小内孔深孔等离子喷焊枪(专利cn200810147856.6)只能喷焊内孔直径≥36mm的工件，对于深内孔直径＜36mm的部件，其无法进行施焊，且其阴极、阳极冷却效果不良，无法长时间在高温下连续施焊；该等离子喷焊枪由于散热不良，阴极易发热，喷嘴因水冷不良而出现损坏，密封圈在高温下密封不严，致使等离子喷焊枪出现漏水的情况。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，本发明结构紧凑合理，实用性强，等离子喷焊枪的阳极与阴极能够直接水冷，散热效果好，能够实现等离子喷焊枪在高温工作条件下长时间连续施焊，从而能够降低堆焊层的接头数量，通常能够一次性将工件内孔喷焊完成，保证焊接质量，能够应用于直径＜36mm的，特别是直径＜26mm的工件深内孔的施焊。

本发明采用的技术方案如下：

一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，包括阳极枪头，和镶嵌于阳极枪头内的阴极枪头与喷嘴，所述阳极枪头与阴极枪头间设置有绝缘套，所述阳极枪头与喷嘴间具有水冷腔，且阳极枪头内开设有与水冷腔连通的阳极冷却水进出通道，所述阳极枪头和喷嘴内分别开设有相互连通的阳极枪头送粉气通道和喷嘴送粉气通道，还开设有相互连通的阳极枪头离子气通道和喷嘴离子气通道。绝缘套使阳极枪头与阴极枪头相互绝缘隔离；水冷腔及阳极冷却水进出通道的设计，能够使冷却水与喷嘴大面积的直接接触，有利于阳极枪头的散热，特别是喷嘴的散热，能够提高等离子喷焊枪的使用寿命，使等离子喷焊枪能够长时间连续施焊。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述阴极枪头内套装有阴极水管，且阴极水管和阴极枪头间具有间隙，该间隙与阴极水管的内腔连通形成阴极冷却水进出通道。阴极水管的内腔作为阴极进水通道，阴极水管与阴极枪头间的间隙作为阴极出水通道。使阴极枪头间能够直接水冷，有利于阴极枪头及组装于阴极枪头上的零部件的散热，进一步的保证等离子喷焊枪能够长时间连续施焊。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述阴极枪头上装配有阴电极，且阴电极一端插入喷嘴离子气通道内。

进一步的，所述阴电极上套装有电极座，阴电极通过电极座装配于阴极枪头上。便于将阴电极装配于阴极枪头上。

进一步的，所述阳极枪头上开设有装配孔，装配孔位于阴电极上方。便于喷嘴的装配，以及便于阴电极的安装与拆卸，便于阴电极的更换。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述阳极冷却水进出通道包括阳极进水通道和阳极出水通道，所述阳极枪头端部设置有水冷室，所述阳极进水通道、水冷腔、水冷室与阳极出水通道依次串联连通。水冷室的设计，能够进一步的提高阳极枪头的散热效果。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述喷嘴包括等离子喷嘴，和位于等离子喷嘴外侧的送粉气喷嘴，所述水冷腔位于阳极枪头与等离子喷嘴间，喷嘴离子气通道位于等离子喷嘴内，喷嘴送粉气通道位于送粉气喷嘴内。喷嘴的分体设计，便于喷嘴的制造与装配，特别是便于等离子喷嘴的装配。

进一步的，所述等离子喷嘴与阳极枪头通过焊接方式连接，所述送粉气喷嘴与阳极枪头通过螺纹或焊接方式连接。等离子喷嘴与阳极枪头的焊接连接，确保水冷腔密封，不漏水。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述阳极枪头内还开设有粉末混合腔，所述阳极枪头送粉气通道通过粉末混合腔与喷嘴送粉气通道连通。粉末混合腔的设计有利于施焊用的粉末与输送粉末的气体充分均匀混合，有利于粉末均匀的进入熔池。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，所述阳极枪头采用直径≤26mm的紫铜棒材制成。使本发明的能够应用于直径＜36mm的工件深内孔的施焊。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，结构紧凑合理，实用性强，等离子喷焊枪的阳极与阴极能够直接水冷，散热效果好，能够实现等离子喷焊枪在高温工作条件下长时间连续施焊，从而能够降低堆焊层的接头数量，通常能够一次性将工件内孔喷焊完成，保证焊接质量。

2、阴极进水通道与阴极出水通道的组合设计，有利于阴极枪头及组装于阴极枪头上的零部件的散热。

3、阳极进水通道、水冷腔、水冷室与阳极出水通道的组合设计，有利于阳极枪头和喷嘴的散热。

4、等离子喷嘴与阳极枪头的焊接连接方式的设计，能够确保水冷腔密封，不漏水，使本发明可靠耐用。

5、阳极枪头采用直径为12-26mm的紫铜棒材制成的设计，使本发明的能够应用于直径＜36mm的工件深内孔的施焊，特别是直径＜26mm的工件深小内孔内表面的施焊。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪的结构示意图；

图2是沿图1中a-a线的剖视图；

图3是沿图1中b-b线的剖视图。

图中标记：1-阳极枪头、11-盖板、2-绝缘套、3-阴极枪头、4-电极座、5-阴电极、6-喷嘴、61-等离子喷嘴、62-送粉气喷嘴、a1-阴极进水通道、a2-阴极出水通道、b1-阳极进水通道、b2-水冷腔、b3-水冷室、b4-阳极出水通道、c1-阳极枪头送粉气通道、c2-粉末混合腔、c3-喷嘴送粉气通道、d1-阳极枪头离子气通道、d2-喷嘴离子气通道、e-装配孔。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1至图3所示，本实施例的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，包括阳极枪头1，和镶嵌于阳极枪头1内的阴极枪头3与喷嘴6，所述阳极枪头1与阴极枪头3间设置有绝缘套2，所述阳极枪头1与喷嘴6间具有水冷腔b2，且阳极枪头1内开设有与水冷腔b2连通的阳极冷却水进出通道，所述阳极枪头1和喷嘴6内分别开设有相互连通的阳极枪头送粉气通道c1和喷嘴送粉气通道c3，还开设有相互连通的阳极枪头离子气通道d1和喷嘴离子气通道d2。绝缘套2使阳极枪头1与阴极枪头3相互绝缘隔离；水冷腔b2及阳极冷却水进出通道的设计，能够使冷却水与喷嘴6大面积的直接接触，有利于阳极枪头1的散热，特别是喷嘴6的散热，能够提高等离子喷焊枪的使用寿命，使等离子喷焊枪能够长时间连续施焊。

具体的，如图1所示，阳极枪头1径向方向上具有用于装配阴极枪头3的偏心大孔，且该偏心大孔未贯穿阳极枪头1，阴极枪头3被绝缘套2紧密的包裹，绝缘套2为有机或无机绝缘材料制成；套装有绝缘套2阴极枪头3镶嵌于偏心大孔内。阳极枪头1垂直方向上具有用于装配喷嘴6的底孔，底孔与偏心大孔相垂直且连通，喷嘴6镶嵌于底孔内。

具体的，水冷腔b2为环状，环绕于喷嘴6外壁；喷嘴送粉气通道c3为环形阵列分布的送粉孔或送粉槽，便于粉末均匀的进入熔池。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，如图1至图3所示，所述阴极枪头3内套装有阴极水管31，且阴极水管31和阴极枪头3间具有间隙，该间隙与阴极水管31的内腔连通形成阴极冷却水进出通道。阴极水管31的内腔作为阴极进水通道a1，阴极水管31与阴极枪头间3的间隙作为阴极出水通道a2。使阴极枪头间3能够直接水冷，有利于阴极枪头3及组装于阴极枪头3上的零部件的散热，进一步的保证等离子喷焊枪能够长时间连续施焊。具体的，如图1所示，阴极水管31的出水口端为斜口或平口状，且阴极水管31的出水口端与阴极枪头3的内端面间存在一定的距离。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，如图1和图2所示，所述阴极枪头3上装配有阴电极5，且阴电极5一端插入喷嘴离子气通道d2内。具体的，阴电极5为钨极；优选的，阴电极5为铈钨极。具体的，阴极枪头3上纵向开设有用于装配阴电极的贯穿的圆孔，该圆孔位于离子气通道d2的正上方，且与离子气通道d2为同一轴线，阴电极5装配于圆孔内，阴电极5的尖端位于喷嘴离子气通道d2内。

进一步的，在另一实施例中，如图1和图2所示，所述阴电极5上套装有电极座4，阴电极5通过电极座4装配于阴极枪头3上。便于将阴电极5装配于阴极枪头3上。具体的，电极座4采用紫铜材料制成，电极座4与阴极枪头3通过螺纹方式连接，当然也可以采用螺栓连接方式。

进一步的，在另一实施例中，如图1和图2所示，所述阳极枪头1上开设有装配孔e，装配孔e位于阴电极5上方。便于喷嘴6的装配，以及便于阴电极5的安装与拆卸，便于阴电极5的更换。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，如图1至图3所示，所述阳极冷却水进出通道包括阳极进水通道b1和阳极出水通道b4，所述阳极枪头1端部设置有水冷室b3，所述阳极进水通道b1、水冷腔b2、水冷室b3与阳极出水通道b4依次串联连通。水冷室b3的设计，能够进一步的提高阳极枪头1的散热效果。由于喷嘴6与等离子弧距离最近，故等离子喷焊枪中喷嘴6受到的热辐射最多，也最需要保护，故冷却水先通过水冷腔b2的设计，有利于喷嘴6的散热。具体的，阳极枪头1靠近喷嘴6的端面开设空腔，通过在阳极枪头1上组焊盖板11将空腔密封，以形成水冷室b3；该设计结构简单，易于实现，极大的降低了水冷室b3的制作难度，同时也便于阳极冷却水进出通道的加工。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，如图1和图2所示，所述喷嘴6包括等离子喷嘴61，和位于等离子喷嘴61外侧的送粉气喷嘴62，所述水冷腔b2位于阳极枪头1与等离子喷嘴61间，喷嘴离子气通道d2位于等离子喷嘴61内，喷嘴送粉气通道c3位于送粉气喷嘴62内。喷嘴6的分体设计，便于喷嘴6的制造与装配，特别是便于等离子喷嘴61的装配。

进一步的，在另一实施例中，所述等离子喷嘴61与阳极枪头1通过焊接方式连接，所述送粉气喷嘴62与阳极枪头1通过螺纹或焊接方式连接。等离子喷嘴61与阳极枪头1的焊接连接，确保水冷腔b2密封，不漏水。

基于上述实施例及装配孔的组合设计，如图1所示，具体的，首先等离子喷嘴61组装于阳极枪头1内，再通过装配孔e的设计很方便的将等离子喷嘴61上端与阳极枪头1相焊，然后将等离子喷嘴61下端与阳极枪头1相焊，实现将等离子喷嘴61焊接于阳极枪头1内，能够确保水冷腔b2密封，不漏水；再将送粉气喷嘴62通过螺纹或焊接方式装配于阳极枪头1底部，以完成将喷嘴6镶嵌于阳极枪头1内。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，如图1所示，所述阳极枪头1内还开设有粉末混合腔c2，所述阳极枪头送粉气通道c1通过粉末混合腔c2与喷嘴送粉气通道c3连通。粉末混合腔c2的设计有利于施焊用的粉末与输送粉末的气体充分均匀混合，有利于粉末均匀的进入熔池。

基于本实施例的进一步的优化,在另一实施例中，所述阳极枪头1采用直径≤26mm的紫铜棒材制成。使本发明的能够应用于直径＜36mm的工件深内孔的施焊。具体的，阳极枪头1可采用直径为12mm紫铜棒材制成，可满足内孔直径为22mm工件的内部堆焊需求。当然也可以采用18mm、24mm或其他规格的紫铜棒，以满足不同规格的工件内孔需求。若工件内孔直径≥36mm时，则阳极枪头1同样可以按需求采用较大规格的紫铜棒材制成，本发明也同样能够适用。

综上所述，采用本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，结构紧凑合理，实用性强，等离子喷焊枪的阳极与阴极能够直接水冷，散热效果好，能够实现等离子喷焊枪在高温工作条件下长时间连续施焊，从而能够降低堆焊层的接头数量，通常能够一次性将工件内孔喷焊完成，保证焊接质量。

本发明的一种全水冷型微型深小内孔等离子喷焊枪，填补了内孔直径＜36mm的微小内深孔的等离子喷焊所用全水冷等离子喷焊枪的空白。本发明在高温环境（比如温度≤500℃）下的深小内孔喷焊时阳极、阴极散热效果好，并且能够实现在小内孔中长时间连续施焊，能够对于深内孔直径＜36mm的部件内表面进行粉末等离子喷焊，也可以用于外圆、斜面等复杂表面的粉末等离子喷焊，也可以在高温环境中用于送丝堆焊。该等离子喷焊枪可以用于零部件表面喷焊或堆焊耐蚀合金层、也可用于汽轮机和燃气轮机叶片、隔板等复杂零部件的精确修复。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。