专利名称：在消除接缝、切割和挖凿中真空去除副产物的系统和方法
在消除接缝、切割和挖凿中真空去除副产物的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接系统和方法。本发明尤其涉及一种消除接缝和金属切割的系 统和方法，它能在一种TIG焊接装置的操作过程中真空去除工作区内的颗粒物质，烟，过量 气体和熔融金属。
背景技术：
惰性气体钨(TIG)焊接，也被称为气体钨氩电弧焊接(GTAW)，是一种电弧焊接的 方法，其中一种非自耗电极是与焊接、切割和挖凿材料一起使用的。焊缝区受到一种保护气 体的保护，使之不会受到大气的污染。所述的保护气体通常是一种惰性气体，如氩气。该保 护气体流量必须足够能确保焊缝所需要的气体量，并与之相匹配，从而阻挡大气中的杂质。 一个焊接电源会产生焊接所需的能量，它在所述的焊接电弧中传导，并被传导到一束称为 等离子体的高电离气体和金属蒸气。TIG焊中使用的电极通常由钨或钨合金制成，因为钨在所有纯金属中熔点最高，其 熔点为3，422°C (6，1920F)。电极可以是卷边或精磨加工的。电极的直径可以各不不同， 例如介乎约0. 5毫米和6. 4毫米(0. 02-0. 25英寸)，而电极的长度范围为75到610毫米 (3-24 英寸)。填充金属几乎可以用于所有的TIG焊焊接工艺中，但不能用于焊接薄材料。填充 金属可以是由各种材料制成的具有各种直径的杆形。填充金属可以手工地加到焊接池中。 另外，某些应用中可以使用一个自动进料的填充金属，该金属通常是用卷轴或线圈方式储 存的。TIG焊接可以在金属薄片和厚片中使用，以及相对较轻的金属，如铝，镁和铜合金， 还有不锈钢薄片。TIG焊接的优点是通常可以对焊缝实现更精密的控制。此外，焊缝通常比 其它方法获得的强度更高，质量更好。但是，使用一个TIG焊接装置来切割、挖凿和消除接缝很危险，它会使焊接区产生 烟、烟雾、熔化物和颗粒物。飞溅的火花和熔融的金属液滴会引起严重的烧伤，并存在火灾 隐患。此外，TIG焊接中使用的保护气体可以使氧气排出，引起窒息。并且，TIG焊接产生 的短波紫外线灯会破坏周围的空气，产生危险的臭氧。还有就是重型焊接金属会进入肺部。 更有甚者，焊工在蒸发工件表面材料的同时会产生有毒气体。现有技术中的发明人试图通过各种方法提取焊接中产生的油烟，而给我们留下了 安全性和舒适性方面的迫切需要。例如，一些焊工简易地在焊接区整体地使用负压，如利用 排气风扇和其他方法。另一种尝试是如霍巴特兄弟公司的专利号为1393561的英国专利所 述，去除那些在焊接区产生的烟雾。根据该’ 561专利的技术方案，一种烟雾通道与焊接顶 端的手柄内壳直接对应。该发明的缺点是无法判断焊接尖端和油烟通道的相对位置，其中 油烟通道的效果似乎无法判断。并且，该’ 561专利在该焊接工艺中没有对焊接顶端提供任 何支撑，于是使操作者需要注意控制焊接顶端与工件，使之保持一个预定的距离。鉴于上述情况，因此仍然需要一种在消除焊缝、切割和挖凿过程中使用TIG焊接的系统，它能减少或消除工作区中的烟、烟雾、熔融金属、颗粒物和和其它有害副产品，从而 保护焊工、旁观者和周围的环境。
发明内容本发明有益的基础目标是提供一种使用TIG焊接装置的系统和方法，它能消除焊 接副产物，防止或限制工作区的相同排放物。本发明实施例的一个相关目标是提供一种使用TIG焊接装置进行真空切割、挖凿 和消除焊缝的系统和方法来提高焊工和工作区的安全性。本发明的另一个目的是提供一种使用TIG焊接装置进行真空切割、挖凿和消除焊 缝的系统和方法，来减少对工作区周围产生的危险、破坏和散落的碎片。本发明实施例的另一个目的是提供一种使用TIG焊接装置进行真空切割、挖凿和 消除焊缝的系统和方法，来收集并安全地清除散落物。本发明还有一个目的是提供一种真 空系统和方法，它能干净、整洁且有效地切割、挖凿和消除焊缝，使所需的打磨、磨滑和其它 前处理最小化。本发明实施例还有一个目的是提供一种真空系统和方法，它能优选地判断焊接顶 端和真空顶端的相对位置。本发明实施例还有另一个目的是提供一种真空系统和方法，它能在焊接过程中稳 定地支撑焊接顶端，减少操作者的错误，提高焊接的稳定性。你能发现，前文大致概括了本发明的一些目标，下面将详细说明，使各位能更深地 理解且逐步更多地明白发明人对现有技术人贡献。本发明初稿例的这些以及其它目标和优 点不仅可以在本发明和附图中看到，也可以在真正使用一种TIG焊接装置进行切割、挖凿 和消除焊缝时，真空消除熔融金属、烟雾和本发明所述的其它副产物。本发明的一个单独实施例中，每个前述目标的实现都是可能的，甚至是优选的。但 是，要认识到，并不是所有的实施例将寻求或需要完成的任一个或每一个可能的目标和优 点。然而，所有这些实施例中应考虑在本发明的范围之内。在实现上述目标的过程中，本发明的一个基础实施例包括一个金属加工系统，它 能够在一个TIG焊接设置操作中真空地消除工作区中的颗粒物、烟、过量气体和熔融金属。 该系统具有一个带焊头的惰性钨气体(TIG)焊接设置，一个由焊头固定的电极支撑，一个 由电极支撑固定的用来形成一个焊接电弧的非消耗钨电极，一个与焊接顶端相连的焊接电 源和一个在金属加工操作过程中提供保护气体的惰性气体供应器。一个真空系统由一个真 空顶端和一个真空喷嘴组成，它由所述的真空顶端固定，并通过一个安装支架装置与所述 的焊接顶端相连。所述的安装支架装置可以包括一个构件来判断焊接顶端与真空顶端之间的相对 位置。更优选地，焊接顶端的钨电极和真空系统的真空喷嘴之间的距离是可以调节的，如通 过一个枢轴连接来实现最佳的性能和操作者的舒适度。在一些实施例中，所述的能够判断 焊接顶端与真空顶端之间相对位置的构件能纵向侧向地调节焊接顶端与真空顶端之间的 位置。一个设有安装支架装置的固定螺钉或其它构件的环可以与焊接顶端匹配地啮合， 使焊接顶端和真空顶端之间能形成一个相对滑动的连接。进一步地，还可以用一个链接在安装支架装置中形成一个滑动连接，这样就可以有一个通道，该通道与一个扣件滑动地啮 合，从而选择性地将固定扣件与通道的相对位置。更进一步优选地，安装支架装置可以设有 所述的支持环，一个用于固定支撑环和焊接顶端相对位置的构件，一个从支撑环中突起的 环支架，一个通过一个夹紧枢与环支架枢轴连接的链接，所述的夹紧枢可以选择性地锁定 环支架与链接的相对位置，一个从真空顶端突起的真空顶端支架，一个与链接纵向相通的 通道和一个穿过真空顶端且穿过通道的夹紧枢。如本发明的某些结构所述，真空喷嘴可以有一个支撑面，它能放置在工件表面上 使真空喷嘴可以支撑真空顶端和焊接顶端。此外，所述的钨电极的高度要高于工件的表面， 因此就可以使用所述的构件来判断焊接顶端与真空顶端的相对位置，从而判断出钨电极的 高度。为了方便地排出工作区的烟雾和为方便疏散的油烟和碎片，喷嘴尖端可以设有一个 与真空喷嘴的纵轴成一角度、结果形成所述支撑面的基础锥面，一个角度与基础锥面角度 相反的相对吸附锥面，和一个喷嘴孔，它至少有一部分插入到相对吸附锥面中。所述的真空 喷嘴可以在蓝宝石或一种锆合金等可能的实施例中制备而成，这样它们就具有优选的热性 能特征。一个负压源可以通过管道与真空顶端连接。此外，一个冷却保留室可以插入到所 述的真空顶端和负压源之间，用于接收颗粒物和其它碎片。所述的冷却保留室可以包括一 个使冷却流体体积保持恒定的流体密封室，一个与真空顶端相连的入口，一个与负压源相 连的出口和设置在入口和出口之间的至少一个隔板。为了调节置于真空顶端处的真空力， 带一个压力测量仪和一个控制阀的真空控制装置可以与管道可流动地连接。你能发现，前文大致概括了本发明的另一些更重要的特征，下面将详细说明，使各 位能更深地理解且逐步更多地明白发明人对现有技术人贡献。在详细说明本发明的某些优 选实施例及其内容之前，必须要清楚下述对本发明结构的说明以及附图仅用于举例说明本 发明可能的实施例。
结合附图可以更充分地理解本发明，其中图1是现有技术中TIG焊接装置的侧视图；图2是现有技术中TIG焊接装置的局部剖视图；图3是本发明所述的在切割、挖凿和消除焊缝过程中用于使用一个TIG焊接装置 的真空系统的结构示意图；图4A是本发明所述的带真空喷嘴的焊接顶端的结构示意图；图4B是图4A所示的焊接顶端和真空喷嘴的放大示意图；图5是本发明所述的用于使用一个TIG焊接装置的真空系统中，其冷却和保留室 的剖视图。图6是一个将本发明所述的一个冷却保留室、真空发动机和其它组件罩在一起的 便携式装置的局部剖视图。
具体实施方式
下面将结合各种实施例来说明本发明所述的使用一个TIG焊接装置来切割、挖凿和消除焊缝的系统和方法，它能真空地消除熔融金属、烟雾和本发明所述的其它副产物。但 是为了确保本领域的技术人员能够理解，并在适宜的时候运用本发明，下面将结合附图说 明本发明的一些优选实施例。必须要清楚下述对本发明结构的说明，几何图形的内容以及 附图仅用于举例说明本发明可能的实施例。一个传统的TIG焊接装置大致如图1中的10所示，而图2所示的是工作状态下的 现有TIG焊接顶端12。所述的焊接顶端12使用一个非自耗钨电极14，它被一个电极支架 18固定。所述的焊接顶端12由一个焊接电源M供电。保护气体32由一个惰性气体供应 器20提供，其穿过一个保护气体供应管26。所述的焊接电源M通常是一个电流恒定的电 源，即电流及电流产生的热都保持相对地的恒定，即使是电弧距和电压发生了改变。在带负电极(DCEN)的直流电TIG焊接中，一个负电极发出电子，产生热量。所述 的电子在电弧中移动，使保护气体形成热离子化，于是使基础材料的温度增加。在带正电极 (DCEP)的直流电TIG焊接，这种焊接不常用的焊接中，电子相对地流动，使电极的温度非常 高。当电子流向电极时，离子化的保护气体会向基础材料流回，这样通过消除氧化物和其它 杂质，来提高焊接的质量和外观。所述的由保护气体供应器沈提供的保护气体流过气体管16，流进焊接顶端12，保 护焊接区不受空气，如氮气和氧气的影响。否则，当这些空气与电极14，电弧观或焊接金 属，无论是填充棒22或是工件100发生接触，就会引起融合缺陷，孔隙和焊缝金属氢脆。保 护还可以使电弧观保持稳定，使热量不会从电极14传到填充棒22和工件100的金属中。所 述的焊接电弧观是由一个高频发生器15产生的，为焊接电流提供一个通路，使之穿过保护 气体，当电极14和工件100之间的间隔有一定范围的距离时，如大约为1. 5-3mm(0. 06-0. 12 英寸)。选择性地，所述的电极14和工件100能发生接触来产生所谓的作为电弧观的一个 触和划的开始。当产生电弧观时，所述的焊接顶端12通常会随之与垂直方向成一个特定的 角度。在每个焊接，消除焊缝，切割和挖凿过程中，所述的焊工可以试着去保持工件100和 电极14之间的间隔，使之恒定。在焊接中，可以加入填充金属，如填充棒22的填充金属来 必要地保持焊接池34，使之作为焊接顶端12在其后面留下一个焊接珠30。但是，在消除， 切割和挖凿焊缝的过程中，材料仅被消除。不需要加入填充金属。如上所述，使用如图1和2所示的现有技术中的焊接装置10进行焊接有几个优 点，包括所产生的焊缝长度和质量。但是，在切割、挖凿和消除焊缝的过程中，现有技术中的 TIG焊接方法和系统会产生已经总结出来的若干个缺点。如，它们会给焊工，旁观者和周围 的环境带来危险，因为它们会产生烟，碎片，熔融金属，烟雾和其它焊接副产物。本发明提供 了一种使用TIG焊接装置来切割、挖凿和消除焊缝的专用系统和方法，它使用真空来消除 熔融金属，烟雾和其它副产物，从而较好地解决了这些和其它问题。本发明所述的系统的一 个实施例是使用真空来消除切割、挖凿和消除焊缝过程中产生的副产物，该焊接系统通常 是如图3中的10所示。如图3所示，所述的系统10设置在一个焊接顶端12和一个可调节真空的供应系 统25上的，它可以选择性地作为一种真空系统25，设有一个真空顶端36。所述的可调节真 空的供应系统25有一个纵向和横向可调节的支架装置38，它能保持并支撑焊接顶端12。如 下文所述，通过纵向和横向的可调节性，所述的支架装置38可以作为一个构件，它能调节 焊接顶端12和真空顶端36之间的相对方向和位置，并能调节焊接顶端12与工件100之间的支撑位置。如现有技术所述的焊接顶端12通常设有一个钨电极14，它由一个电极支架18固 定。在本发明的一些实施例中，所述的可调节真空的供应系统25可以替换掉现有技术中的 焊接顶端12，在本发明中使用。选择性地，在本发明的使用中，所述的焊接顶端12和真空支 撑系统25可以制造成一体化的，也可以是其它。一个电源M可以形成一个焊接电弧观，在 本发明中可以使用该电弧来消除焊缝，切割和挖凿。如现有技术中的焊接顶端12所述，一 个保护气体供应管26提供保护气32体来保护一个焊接池34。如图3、4A和4B所示，所述的焊接顶端12通过安装支架装置38与带真空喷嘴40 的真空顶端36相连。所述的安装支架装置38是可调节的，它可以选择性地调节真空喷嘴 40与焊接顶端12和钨电极14之间的大概距离和方向。此外，真空喷嘴40的尖端是设置在 工件100表面上的一个支撑位置处，所述的安装支架装置38使电极14在工件100之上的 高度可以额外调节。真空52中的一个负压源向真空喷嘴40提供一个吸力，它穿过彼此流动连通的一 个真空入管42，一个冷却保留室48和一个排真空管50。这样，切割、挖凿和消除焊缝过程 中产生的副产物，包括烟，烟雾和颗粒物，就能被消除，并防止它们再次在工作区中扩散。一个真空控制装置中插入了真空入管42并与之匹配地连接，从而控制所述的应 用在真空喷嘴40上的真空压力。在这个实施例中，所述的真空控制装置包括一个压力测量 仪44，它与一个控制阀46组合使用，如图3所示。这样的设置使真空控制装置可以由安装 支架装置38可调节地设置，确保有够的真空力来防止或减少切割、挖凿和消除焊缝过程中 在工作区内产生的副产物，并确保没有这么多的真空力来破坏了保护气体32的保护功能。在一个优选的实施例中，真空顶端36可以设置在一个金属圆柱体上，它可以由一 种铝合金制成。气缸长约十英寸，外径为1.5英寸，内径约7/8英寸。真空喷嘴40长约2 英寸，直径约IA英寸。喷嘴40可以有一个远端被切去第一和第二个相反的锥角，结果形成 一个向下的基础锥面41和向上的吸附锥面43。一个喷嘴孔45中至少有一部分是沿向下 的基础锥面41插入的，且至少有一部分是沿向上的吸附锥面43插入的，从而能有效地吸附 焊缝消除、切割和挖凿过程中产生的副产物。根据这种设置，所述的焊接装置10可以在其 用于切割、挖凿和焊缝消除的过程中利用置于工件100表面上的基础锥面41，如图3，4A和 4B所示。因此，基础锥面的41为焊接顶端12和可调节真空支撑系统25提供支撑，从而减 少操作者的疲劳度，加强对焊接顶端12相对于工作表面100位置的控制，结果提高了焊接 过程的质量。为了防止堵塞，喷头40及其内环壁向喷嘴40的远端逐渐成锥形。例如，所述的喷 嘴40从外径约为7/16英寸的远端到外径约为3/8英寸的远端逐渐成锥形。所述的真空喷 嘴40可形成一体式的，也可以是从真空顶端36起成分开式的，它可以由任意合适的材料或 材料的组合形成的。在一些实施例中，所述的真空喷嘴40可以由一种高熔点的铝合金制 成。在另一些实施例中，所述的真空喷嘴40可以由一种能提高性能和耐久性的宝石或半宝 石制成。例如，在一个实施例中，真空喷嘴40可以由蓝宝石制成，这在本发明中是优选的。 在其它实施例中，真空喷嘴40可以由一种具有优良耐热性和其它优秀性能的锆合金制成。 这种真空喷嘴40的外径可以约为5/8英寸，而孔径约为7/8英寸。所述的真空管42可以 是任何有效的设置。在某些结构中，真空管42可包括一个不锈钢纱编织的软管，它的第一，远端与真空顶端36相连，而第二，近端与设有真空控制冷却保留室48流动连接，并且它们 之间设有真空控制装置。所述的真空控制装置可以与冷却保留室48在入口连接58处流动 相连。真空管42的尺寸可以根据情况有所不同。在一个实施例中，例如，所述的管42的直 径是1英寸，长度约为3英尺。冷却保留室48可以包括一种金属或其他适当材料制成的刚性箱。在某些实施例 中，所述的室48的壁为1/8英寸厚的金属片，其长度约为两尺，高度和宽度约为1尺。所述 的室48设有一个可移动盖55，从而可以使用室内的体积。一个排真空管50有一个与室48 在出口连接60处流动连接的第一末端和一个与图3所示的真空源52流动相连的第二末 端。所述的冷却保留室48，其剖视图如图5所示，使冷却流体M的体积保持恒定。一个或 多个向下的根据隔板56会固定可移动盖55，并插入到真空入管42和排真空管50之间敞开 的保留室48内部。在这种设置中，工作区中的颗粒物和熔融金属穿过真空喷嘴40，落到真 空入管42中，然后进入到冷却保留室48中。如果在保留室48中，颗粒物即会立刻落入到 冷却流体M中发生必要的冷却，又会在处理速度足够快时，撞击隔板56，然后落入到冷却 流体讨中被冷却并等待下一次的处理。当必要时，可以将盖55从室48中移开，清洁累积 的材料，从而清洁室48的内表面或者使室48保持洁净。本发明实施例还可以将所述的许多组件一体成一个整体的便携单元，如图6中所 示的80。其中，一个框架86，其包括一个具有敞开的内部容积的刚性盒，它安置了冷却保留 室48，并还设有一个可移动的盖55。所述的真空入管42可以与入口连接口 58相连。冷却 保留室48中的压力及系统通常可以由一个测量仪44监测，并由一个阀门46来控制。一个 第一排真空管50A有一个与冷却保留室48相连的远端，以及与第一和第二真空马达52A和 52B流动连接的第一和第二分支。一个第二真空排管50B设有与第一和第二真空马达52A 和52B流动连接的第一和第二分支和一个与过滤单元84相连的近端，所述的过滤单元可包 括一种铬过滤器，用于清洗从真空马达中通入的空气。一个手柄82固定在框架86上来升 降与携带便携式装置80。至此，便携式装置80可以如本发明所述的与一个真空顶端36相 连，所述的在简易的便携式装置中，真空顶端36转为与一个焊接顶端12相连，从而可以消 除烟，烟雾和如本发明所述的杂质。为了在一个TIG焊接装置10的切割、挖凿和焊缝去除中使用所述的系统，焊工200 可以定位并校准焊接顶端12与真空顶端36的相对位置，并通过操控支架装置38来固定焊 接顶端12与工件100之间的相对位置。如图4A所示，真空顶端36和支架装置38形成可 调节的真空支撑系统25，该系统支撑现有技术中的一种典型的焊接顶端12，所述的支架装 置38包括一个用于将焊接顶端12的手柄部分66匹配地插入的支撑环62。一个固定螺钉 64能沿手柄部分66的所处方向锁定支撑环62。一个环支架68从支撑环62中辐射状地突 起，一个链接70通过一个夹紧枢72与环支架68枢轴相连，它能选择性地锁定环支架68与 链接70的相对位置。一个真空顶端支架78从真空顶端36上辐射状地突起。所述的链接 70具有一个纵向与其相通的通道，和一个穿过所述的真空顶端支架78并穿过通道74的夹 紧枢76。这样，真空顶端支架78可以选择性地锁定在与链接70成固定角度和一定的纵向 位置上。这样配置，支架装置38个可以用来调整焊接顶端12和真空顶端36之间的相对方 向和位置，并调节焊接顶端12与工件100之间的相对位置。优选的焊接装置10可以调节支撑环62的纵向位置和支架68和78和链接70的角度关系和纵向位置。例如，喷嘴孔45 和电弧观之间的距离D可以通过在选择真空消除烟和杂质的效果来调节所述的支撑环62。 此外，度由于真空喷嘴40是被工件100稳定支撑的，因此电极14被工作100支撑的高度H 可以调节用于优化切割、挖凿、焊缝消除或其它操作。并且，真空顶端36和焊接顶端12之 间的相对位置可以调节焊工200的舒适度和基础特征，例如，所述的焊接顶端12和焊接操 作。真空顶端36和焊接顶端12被定位后，真空52也随之被激活，而TIG火点焊接顶 端12被点燃。这些激活可以是独立或相互联系的。所述的焊接顶端12和真空顶端36与 工作100的相对位置被确定，使焊缝消除，切割或挖凿实现。当该过程实现时，所述的真空 喷嘴40会从工作区中强力地吸附熔融金属，气体和颗粒物，防止周围环境被污染，减少焊 接者200、旁观者和周围环境的危险。对于本发明所述在TIG焊接装置和方法中使用的系统和方法的一些具体实施例， 本领域的技术人员可以在不超出本发明的原理或范围内进行改变或增加。这对于某个雇了 仅用于举例说明本发明的优选实施例的人来说更为正确。因此，本发明的优选实施例体现 了本发明的一些主要特征，但本发明的优选实施例并未包括本发明的所有特征。因此，下面的权利要求是为了界定要给予发明人的保护范围。这些权利要求应被 视为包括不偏离本发明原理和范围的等同结构。必须进一步指出的是，下述权利要求可以 将一些组成作为具有特定功能的构件，同时不逐一说明其结构或材料。根据法律要求，这些 权利要求不仅覆盖了本发明优选的相应结构和材料，还包括了本领域技术人员会作出的等 同替换。
权利要求
1.一种在TIG焊接装置(10)工作过程中真空地消除工作区内的颗粒物，烟，过量气体 和熔融金属的金属加工系统，其特征在于所述的金属加工系统包括一个设有一个焊接顶 端(12)的钨惰性气体(TIG)焊接装置(10)，一个由焊接顶端(12)固定的电极支架(18)， 一个由电极支架(18)固定用于形成一个焊接电弧08)的非自耗钨电极(14)，一个与焊接 顶端(1 相连的焊接电源04)和一个在金属加工操作时提供保护气体(3 的惰性气体 供应器OO)；—个设有一个真空顶端(36)和一个由真空顶端(36)固定的真空喷嘴GO)的 真空系统；和一个安装支架装置(38)，其中所述的安装支架装置(38)将焊接顶端(12)与 真空顶端(36)相连。
2.如权利要求1所述的金属加工系统，其特征在于所述的安装支架装置(38)包括一个 构件，该构件使焊接顶端(12)与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的。
3.如权利要求2所述的金属加工系统，其特征在于所述的使焊接顶端(12)与真空顶 端(36)之间的相对位置是可调节的构件使焊接顶端(12)的钨电极(14)和真空系统的真 空喷嘴GO)之间的距离是可调节的。
4.如权利要求3所述的金属加工系统，其特征在于所述的使焊接顶端(12)与真空顶 端(36)之间的相对位置是可调节的构件使焊接顶端(1 和真空顶端(36)之间的纵向和 横向相对位置都是可调节的。
5 如权利要求3所述的金属加工系统，其特征在于所述的安装支架装置(38)包括一个 连接焊接顶端(12)的构件，一个连接真空顶端(36)的构件和一个将焊接顶端(12)和真空 顶端(36)枢轴地连接的构件。
6.如权利要求5所述的金属加工系统，其特征在于所述的安装支架装置(38)还包括一 个将焊接顶端(1 和真空顶端(36)相对滑动地连接的构件。
7.如权利要求6所述的金属加工系统，其特征在于所述的连接焊接顶端(12)的构件包 括一个用于将一部分焊接顶端(1 匹配地插入的支撑环(62)，其中将焊接顶端(1 和真 空顶端(36)相对滑动地连接的构件包括一个通道(74)和一个构件，所述的通道(74)和一 个与之滑动啮合的扣件(76)组合，所述的构件能选择性地固定扣件(76)与通道(74)之间 的相对位置。
8.如权利要求7所述的金属加工系统，其特征在于所述的安装支架装置(38)包括所述 的支撑环(62)，一个固定支撑环(6 与焊接顶端(1 之间相对位置的构件，一个从支撑环 (62)中突起的环支架(68)，一个通过一个夹紧枢(7 与环支架(68)枢轴地相连，从而选 择性地锁定环支架(68)与链接(70)相对位置的链接(70)，一个从真空顶端(36)中突起的 真空顶端支架(78)，一个与链接(70)纵向相通的通道(74)和一个穿过真空顶端支架(78) 并穿过通道(74)的夹紧枢(76)。
9.如权利要求3所述的金属加工系统，其特征在于所述的真空喷嘴00)有一个与工件 (100)表面接触的支撑面(41)，它使真空喷嘴00)实现对真空顶端(36)和焊接顶端(12) 的支撑，并使钨电极(14)在工件(100)表面上的高度(H)是使用构件来调节的，其中所述 的构件使焊接顶端(1 与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的。
10.如权利要求9所述的金属加工系统，其特征在于所述的真空喷嘴00)设有一个尖 端，其具有一个基础锥面Gl)和一个相对吸附面(43)，所述的基础锥面与真空喷嘴00)的 纵轴成一个角度，从而形成所述的支撑表面，所述的相对吸附面的角度与所述的基础锥面(41)的角度相反。
11.如权利要求10所述的金属加工系统，其特征在于所述的真空喷嘴00)有一个喷嘴 孔(45)，该喷嘴孔05)至少有一部分插入到所述的相对吸附锥面G3)中。
12.如权利要求1所述的金属加工系统，其特征在于至少有一部分的真空喷嘴GO)是 由蓝宝石和锆合金中的至少一种材料制成。
13.如权利要求1所述的金属加工系统，其特征在于所述的真空系统还包括一个负气 压源(52)，它通过一个管02)与真空顶端(36)相连。
14.如权利要求13所述的金属加工系统，其特征在于所述的系统还包括一个插入到真 空顶端(36)和负压源(52)之间的冷却保留室(48)，其中所述的冷却保留室08)包括一个 使冷却流体(54)的体积保持恒定的流体密封室，一个与真空顶端(36)相连的入口(58)， 一个与负压源(52)相连的出口(60)，至少一个设置在入口(58)和出口阳0)之间的隔板 (56)。
15.如权利要求13所述的金属加工系统，其特征在于所述的系统还包括一个与管相连 的真空控制装置，其中所述的真空控制装置包括一个压力测量仪G4)和一个控制阀(46)。
16.如权利要求15所述的金属加工系统，其特征在于所述的负压源(52)，冷却保留室 (48)和真空控制装置是一体化后成为一个便携式装置(80)。
17.—种在用TIG焊接装置(10)进行金属加工时，消除工作区中颗粒物，烟，过量气体 和熔融金属的可调节真空支撑系统(25)，其中所述的TIG焊接装置(10)包括设有一个焊接 顶端(12)的钨惰性气体(TIG)焊接装置(10)，一个由焊接顶端(12)固定的电极支架(18)， 一个由电极支架(18)固定用于形成一个焊接电弧08)的非自耗钨电极(14)，一个与焊接 顶端(1 相连的焊接电源04)和一个在金属加工操作时提供保护气体的惰性气体供应器 (20)；其特征在于所述的真空供应装置0 包括一个设有一个真空顶端(36)和一个由 真空顶端(36)固定的真空喷嘴GO)的真空系统；和一个可调节的安装支架装置(38)，其 第一部分固定在真空顶端(36)上，第二部分具有一个被焊接顶端(1 选择性保护的构件； 还有一个使焊接顶端(1 与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的构件；其中所述的 真空系统会消除工作区中的颗粒物，烟，过量气体和熔融金属，于是所述的可调节的安装支 架装置(38)可调节地支撑所述的焊接顶端(12)。
18.如权利要求17所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的使焊接顶端 (12)与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的构件使焊接顶端(1 的钨电极(14)和 真空系统的真空喷嘴GO)之间的距离是可调节的。
19.如权利要求18所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的使焊接顶端 (12)与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的构件使焊接顶端(12)和真空顶端(36) 之间的纵向和横向相对位置都是可调节的。
20.如权利要求19所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于安装支架装置(38) 包括一个将焊接顶端(1 和真空顶端(36)枢轴相连的构件，一个将焊接顶端(1 和真空 顶端(36)相对滑动地连接的构件。
21.如权利要求20所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于连接焊接顶端(12) 的构件包括一个用于将一部分焊接顶端(1 匹配地插入的支撑环(62)，其中将焊接顶端 (12)和真空顶端(36)相对滑动地连接的构件包括一个通道(74)和一个构件，所述的通道(74)和一个与之滑动啮合的扣件(76)组合，所述的构件能选择性地固定扣件(76)与通道 (74)之间的相对位置。
22.如权利要求21所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的安装支架装置 (38)包括所述的支撑环(62)，一个固定支撑环(6 与焊接顶端(1 之间相对位置的构 件，一个从支撑环(6 中突起的环支架(68)，一个通过一个夹紧枢m与环支架(68)枢 轴地相连，从而选择性地锁定环支架(68)与其相对位置的链接(70)，一个从真空顶端(36) 中突起的真空顶端支架(78)，一个与链接(70)纵向相通的通道(74)和一个穿过真空顶端 支架(78)并穿过通道(74)的夹紧枢(76)。
23.如权利要求17所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的真空喷嘴00) 有一个与工件(100)表面接触的支撑面(41)，它使真空喷嘴00)实现对真空顶端(36)和 焊接顶端(12)的支撑，并使钨电极在工件(100)表面上的高度(H)是使用构件来调节的， 其中所述的构件使焊接顶端(1 与真空顶端(36)之间的相对位置是可调节的。
24.如权利要求23所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的真空喷嘴00) 设有一个尖端，其具有一个基础锥面(41)，一个相对吸附面的和一个喷嘴孔(45)，所 述的基础锥面与真空喷嘴GO)的纵轴成一个角度，从而形成所述的支撑表面(41)，所述的 相对吸附面的角度与所述的基础锥面Gl)的角度相反，所述的喷嘴孔G5)至少有一部分 插入到所述的相对吸附锥面G3)中。
25.如权利要求17所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的真空系统还包 括一个负气压源(52)，它通过一个管0 与真空顶端(36)相连，还包括一个插入到真空 顶端(36)和负压源(5 之间的冷却保留室(48)，其中所述的冷却保留室08)包括一个 使冷却流体(54)的体积保持恒定的流体密封室，一个与真空顶端(36)相连的入口(58)， 一个与负压源(52)相连的出口(60)，至少一个设置在入口(58)和出口(60)之间的隔板 (56)，还包括一个与管0 相连的真空控制装置，其中所述的真空控制装置包括一个压力 测量仪(44)和一个控制阀(46)。
26.如权利要求25所述的可调节真空支撑系统(25)，其特征在于所述的负压源(52)， 冷却保留室G8)和真空控制装置是一体化后成为一个便携式装置。
全文摘要
一种在TIG焊接过程中消除工作区中颗粒物，烟，过量气体和熔融金属，并可调节地支撑一个焊接顶端(12)的可调节真空支撑系统(25)。所述的真空系统有一个真空顶端(36)和一个真空喷嘴(40)。一个可调节的安装支架装置(38)具有一个固定在真空顶端(36)上的第一部分和一个第二部分，该部分具有一个被焊接顶端(12)选择性保护的构件。所述的支架装置(38)使焊接顶端(12)和真空顶端(36)之间形成枢轴地滑动连接。所述的真空喷嘴(40)有一个与工件(100)表面接触的支撑面(41)，它使真空喷嘴(40)实现对真空顶端(36)和焊接顶端(12)的支撑。所述的真空喷嘴(40)的支撑面(41)可以是设置在真空喷嘴(40)尖端上的一个基础锥面(41)。一个相对吸附锥面(43)中插入了一个喷嘴孔(45)。
文档编号B23K9/235GK102083581SQ200980124790
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者查尔斯·克兰葛斯 申请人:查尔斯·克兰葛斯