专利名称：等离子切割机用电极头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等离子切割机加工工艺领域，更特别是有关于一种等离子切割机用电极头。
背景技术：
等离子切割机是借助等离子切割技术对金属材料进行加工的机械。等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法，一般用于切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属(例如不锈钢、铝、铜、钛、镍)切割效果更佳，其主要优点在于切割厚度不大金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的 5 6倍，且切割面光洁、热变形小，几乎没有热影响区，故现阶段已成为金属加工业对金属材料进行切割加工的首选。此外，电极头对等离子弧的切割特性以及切割品质、速度有极明显的影响，而电极头一般是由套管，承载体及电极所构成。现有技术中，电极头之间的连接方式大多由干涉配合(或称过盈配合)达到连接之方式。但干涉配对制作精度要求高的电极头、加工或装拆都比较困难。干涉配合的装配法一般来说有三种(1)压入法可用锤子加垫块敲击压入或用压力机压入，如此虽可达到紧密配合的目的，但所需额外的夹治具设备夹持。当工件的尺寸较小时，夹治具的设置与夹持不易， 便无法施工。且因瞬间压入力量过大导致夹具设备时常无法事实紧密夹持，产生实现不易、 制作不便的缺点此外，以等离子切割机的构件组成为例，瞬间压入力量极大，因此的压入配合容易造成电极头变形或损坏，导致无法高精度、高准确度的将电极插入套管中，造成经常性的制造废品，导致成本上的负担，较为不符经济效益。(2)热胀法利用物体热胀冷缩的原理，将套管加热使其中的孔径增大，然后将轴状的电极装入孔中。其常用的加热方法是把套管放入热水中(80°C 100°C)或热油 (90°C 320°C )中进行。(3)冷缩法利用物体热胀冷缩的原理，将轴状的电极进行冷却，待电极缩小后再把电极装入套管的孔中。常用的冷却方法是采用干冰和液态氮进行冷却。热胀法及冷缩法用于电极头组件的配合，不仅多加了一道作业程序，更繁复了整个加工过程，实现亦不方便。有鉴于此，如何针对上述现有技术电极头组件连接配合方法所存在的缺点进行研发改良，让电极头的各组件能紧密连接配合，并使连接配合程序更为简化，且避免不必要的损坏，实为相关业界所需努力研发的目标。
实用新型内容为了解决前述现有技术不尽理想之处，本实用新型提供了一种 等离子切割机用电极头，包括有套管、承载体、电极芯、第一硬焊结构与第二硬焊结构。套管为中空，且具有第一端与第二端；承载体呈管状，具有第三端、第四端与管体，第四端通过第一硬焊结构连接至套管的第一端，第三端更往套管的内部沿轴向伸出一个凸出结构，第三端的中央沿轴向由外朝向凸出结构的内部形成有一个凹陷结构，凸出结构与管体之间形成一个环状沟；电极芯设置于凹陷结构内，且通过第二硬焊结构固接至凹陷结构。所述的等离子切割机用电极头，其中，第二硬焊结构的优选厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等离子切割机用电极头，其中，第二硬焊结构形成薄管状。所述的等离子切割机用电极头，其中，第一硬焊结构的优选厚度介于0.01毫米至 5毫米。所述的等离子切割机用电极头，其中，套管为铜质结构，承载体为银质结构。所述的等离子切割机用电极头，其中，承载体的第三端与管体的连接部位的外侧进一步形成有一个环状的导角结构。所述的等离子切割机用电极头，其中，电极芯为铪质结构。所述的等离子切割机用电极头，其中，电极芯为锆质结构。因此，本实用新型的主要目的是提供一种等离子切割机用电极头，通过硬焊的技术手段，使承载体通过第一硬焊结构固接至套管，以及使电极芯通过第二硬焊结构固接至承载体的凹陷结构内，因此，本实用新型的等离子切割机用电极头制作时不需要过度的外力挤压，且硬焊强度大于现有技术过盈配合的强度，所以电极头不易变形与毁损，应力强度较佳。本实用新型的又一目的是提供一种等离子切割机用电极头，通过硬焊的技术手段，其导电性较现有技术过盈配合的导电性更佳，能提高等离子切割机的切割效能。本实用新型的再一目的是提供一种等离子切割机用电极头，是以铪或锆作为电极芯材料，放电效果与散热效果均较现有技术为佳。
图1是本实用新型所提出的等离子切割机用电极头剖面分解图。图2是本实用新型所提出的等离子切割机用电极头剖面图。图3是本实用新型所提出的等离子切割机用电极头另一个剖面图。附图中主要组件符号说明等离子切割机用电极头100[0024]套管1[0025]笛一總弟 漸11[0026]Λ-Λ- ~·上山弟一兄而12[0027]承载体2[0028]Λ-Λ- ~‘上山弟二兄而21[0029]第四端22[0030]管体23[0031]凸出结构24[0032]凹陷结构25[0033]电极芯3第一硬焊结构4第二硬焊结构5环状沟6导角结构7第一硬焊结构的厚度Tl第二硬焊结构的厚度T具体实施方式
由于本实用新型公开一种等离子切割机用电极头，其中所利用的等离子切割机相关原理及实施方法，已为本领域普通技术人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，意在表达与本实用新型特征有关的含义，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先声明。电极头必须具备高导电性，导电性愈高者，其操作效率愈高。等离子切割机用电极头除了必须具备高导电性之外，亦需具备较高的结构强度与耐高温度、以及较高的电子发射率。如就金属的导电性而言，银最佳，其次依序为铜、金、铝。银与金的导电性虽好极佳， 但是熔点太低，不耐高温，受热后容易软化；而等离子切割机在操作时，电极头的电极芯因为放电产生电弧，会发生高热和高温，因此银与金并不适用于等离子切割机的电极芯。同时整个电极如果都使用银，亦太昂贵，不符经济效益。因此，本实用新型首先提出一种新颖的等离子切割机用电极头，通过适当的结构去结合铜与银、及其它高放电率的金属，可兼顾高导电性、高结构强度、高放电率，但可以适当地降低材料成本，有极佳的产业价值。首先，请参考图1所示，为本实用新型所提出的较佳实施例，为一种等离子切割机用电极头100，包括有套管1、承载体2、与电极芯3、第一硬焊结构4与第二硬焊结构5。套管1以铜质结构的中空管结构为较佳，可视实际需求、使用其它导电性较佳的金属材质；套管1的相对两端为第一端11与第二端12。承载体2以银质结构的柱状体结构为较佳，银是导电性最佳的金属。承载体2呈管状、且具有第三端21、第四端22与管体23。且第三端 21与第四端22为相对的两端。请参考图2所示，第四端22通过第一硬焊结构4连接至套管1的第一端11。请继续参考图1，承载体2的第三端21更往套管1的内部沿轴向伸出一个凸出结构24，承载体2的第三端21的中央沿轴向由外朝向凸出结构24的内部形成有一个凹陷结构25，凸出结构24与管体23之间形成一个环状沟6，电极芯3通过第二硬焊结构 5固接至凹陷结构25、且设置于凹陷结构25内。请继续参考图2，电极芯3以耐高温、且放电率较高的金属为佳，其中，铪的熔点温度将近2200°C，且在常温时耐氧化，因此电极芯3以铪质结构为优选、其次为锆质结构。在此较佳实施例中，重要的是，本实用新型通过硬焊的工艺，可以使第一硬焊结构 4与第二硬焊结构5具有较佳的抗高温能力(相较于软焊而言)，并且在焊接过程中不会伤害到被焊接的材料(相较于电弧焊而言)，因此硬焊为制作等离子切割机用电极头的优选工艺。同时，为了通过硬焊的工艺，使电极芯3固接于承载体2的凹陷结构25内，第二硬焊结构5仅能由银与铜所组成，不能含有其它金属材料，否则电极芯3便不能稳稳地固接于承载体2的凹陷结构25内；且第二硬焊结构5以含有20% 80%的银为较佳。较佳的实施例中，请继续参考图2所示，第二硬焊结构5形成薄管状，且第二硬焊结构的厚度T2以介于 0. 01毫米至5毫米之间为较佳。第一硬焊结构的厚度Tl亦以介于0. 01毫米至5毫米为较佳。第一硬焊结构的厚度Tl及第二硬焊结构的厚度T2的具体尺寸可以依照实际需求而作调整。此外，当所述的凹陷结构25为柱状孔时，所述的电极芯3以为柱状体为较佳，倘若要使本实用新型所提出的等离子切割机用电极头100具有更佳的应力强度，所述的凹陷结构25以为均勻的圆柱孔为较佳，所述的电极芯3以为外径均勻的圆柱体为较佳，当然也可以采用其他的柱状体结构，例如三角柱、四方柱等。请继续参考图2，承载体2所述的凸出结构M为银材质制作而成，而为了进一步可降低制作成本，凸出结构M形成为一个外径均勻的圆柱体为较佳，以便于车削制作。并且，所述的凸出结构M与所述的套管1之间形成一个环状沟6，可供电极芯3操作放电而产生高温时，冷却液能够的顺利地在环状沟6内流动以达到散热的功效。由于等离子切割机用电极头100需要有良好的导电作用，故等离子切割机用电极头100中各个组件材料的选用显得非常关键。在此较佳实施例中的等离子切割机用电极头 100，套管1优选使用铜作为导电材料，其目的不仅较其它导电材料节省额外制作成本，且同时具有极佳的导电率；承载体2则是优选使用银当导电材料，不仅比铜具较佳的导电率， 更可有效提高导电效果；电极芯则优选使用铪，其次使用锆。电极芯则优选使用铪，其放电率较高，且硬度大，强度高，常温下可有效避免受到强烈的氧化腐蚀，即使在反复电子发射的情况下也不会损坏电极头，故可显着地延长等离子切割机用电极头100的寿命。要特别说明的是，「硬焊」根据焊料的差异，有银焊、铜焊、铝焊...等。其中以银焊为佳，在此较佳实施例中，以使用银焊为佳，且焊料中仅有银和铜，更以含有20% 80%的银为较佳。请参考图3所示，套管1的第三端21与管体23的连接部位的外侧进一步形成有一个环状的导角结构7。因此，通过套管1上的导角结构7，所述的等离子切割机用电极头可较一般不具导角结构7的导管1更便于放电作业的完成。重要的是，本实用新型公开的等离子切割机用电极头100，其中套管1、承载体2与电极芯3三者间的固接方式皆是以硬焊配合，所以制作时不需要像现有技术使用过盈配合般的过度外力挤压，所以本实用新型的等离子切割机用电极头100应力较佳。并且，本实用新型使用硬焊配合所制造的等离子切割机用电极头100的强度会大于使用现有技术过盈配合所制造的等离子切割机用电极头强度，因此，可使等离子切割机用电极头100的各个构件能更坚固紧密的连接配合。再者，使用硬焊配合不仅解决现有过盈配合技术的程序复杂，不需使用夹治具，因此制作更方便，更可以降低制造成本。以上所述仅为本实用新型较佳实施例，并非用以限定本实用新型申请专利权利； 同时以上的描述，对于本领域普通技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于权利要求中。
权利要求1.一种等离子切割机用电极头，包括有一个套管(1)、一个承载体(2)及一个电极芯 (3)，其特征在于所述等离子切割机用电极头更包含有一个第一硬焊结构(4)与一个第二硬焊结构(5)；所述套管(1)为中空、且具有一个第一端(11)与一个第二端(12)；所述承载体( 呈管状、且具有一个第三端(21)、一个第四端0 与一个管体(23)， 所述第四端0 通过所述第一硬焊结构(4)连接至所述套管(1)的第一端(11)，所述第三端更往所述套管(1)的内部沿轴向伸出一个凸出结构(M)，所述第三端的中央沿轴向由外朝向所述凸出结构04)的内部形成有一个凹陷结构(25)，所述凸出结构04) 与所述管体之间形成一个环状沟(6)；所述电极芯(3)设置于所述凹陷结构05)内，且通过所述第二硬焊结构(5)固接至所述凹陷结构05)。
2.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述第二硬焊结构的厚度(T2)介于0. 01毫米至5毫米。
3.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述第二硬焊结构(5) 形成薄管状。
4.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述第一硬焊结构的厚度(Tl)介于0. 01毫米至5毫米。
5.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述套管(1)为铜质结构，所述承载体(2)为银质结构。
6.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述承载体O)的第三端与所述管体的连接部位的外侧进一步形成有一个环状的导角结构(7)。
7.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述电极芯(3)为铪质结构。
8.根据权利要求1所述的等离子切割机用电极头，其特征在于所述电极芯(3)为锆质结构。
专利摘要本实用新型提供一种等离子切割机用电极头，包括有套管、承载体、电极芯、第一硬焊结构与第二硬焊结构。套管为中空、且具有第一端与第二端，承载体呈管状且具有第三端、第四端及管体，第四端通过第一硬焊结构连接至套管的第一端，第三端更往套管的内部沿轴向伸出一个凸出结构，第三端的中央沿轴向由外朝向凸出结构的内部形成有一个凹陷结构，凸出结构与管体之间形成一个环状沟。电极芯设置于凹陷结构内，且通过第二硬焊结构固接至凹陷结构。本实用新型的等离子切割机用电极头的强度与散热效果较佳。
文档编号B23K10/00GK201970005SQ201120043249
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者方文义 申请人:和懋(上海)金属科技有限公司