本申请是2015年12月11日申请的名为“具有冷却尾部的接触焊嘴(contacttiphavingacoolingtail)”的第62/266,389号美国临时专利申请以及2016年7月29日申请的名为“焊炬的接触焊嘴和内衬组件(contacttipandlinerassemblyforweldingtorch)”的第62/368,478号美国临时专利申请的非临时美国专利申请，所述两个美国临时专利申请的全部内容出于所有目的以引用方式并入本文中。
背景技术：
本公开总的来说涉及mig焊接系统，并且更明确地说，涉及用于mig焊接系统的焊炬中的气体喷嘴、气体扩散器、接触焊嘴和内衬组件。
mig焊接是已在各种工业和应用中变得越来越普遍的工艺。手动mig焊接工艺(即，人在所述工艺期间握住并操纵mig焊炬的焊接)已成为焊接工业的特色工艺有一段时间。此外，随着焊接已普遍增加，自动化mig焊接工艺也已变得越来越流行。在任一类型的mig焊接中，mig焊炬的某些部件倾向于随着时间而磨损，并且需要替换。这些部件被统称为“耗材”。耗材替换是不合需要的活动，因为这将占用实际焊接工艺的时间。在工业中，这转化为降低的生产力和提高的成本。
因此，可有利的是，提供将这些磨损零件的性能最大化并简化其替换的耗材设计。本主题提供用于mig焊接系统的焊炬中的气体喷嘴、气体扩散器、接触焊嘴和内衬组件的改进的设计。
技术实现要素：
在下文概述范围与初始主张的主题相称的某些实施例。这些实施例不希望限制所主张的主题的范围，而实际上，这些实施例仅希望提供本主题的可能形式的简要概述。实际上，本主题可涵盖可类似于或不同于下文所阐述的实施例的各种形式。
在某些实施例中，一种焊接接触焊嘴包含具有焊接接触焊嘴的内孔的焊丝出口的第一轴向端部部分。焊接接触焊嘴还包含邻近于第一轴向端部部分的螺纹中间部分。螺纹中间部分包含被配置成与焊炬的气体扩散器的内螺纹配合的外螺纹。焊接接触焊嘴还包含邻近于螺纹中间部分的第二轴向端部部分。第一轴向端部部分包含邻近于螺纹中间部分并被配置成邻接焊炬的气体扩散器的配合锥形内表面的锥形外表面。
在某些实施例中，一种系统包含焊接接触焊嘴，其中所述焊接接触焊嘴包含具有焊接接触焊嘴的内孔的焊丝出口的第一轴向端部部分、邻近于第一轴向端部部分的螺纹中间部分以及邻近于螺纹中间部分的第二轴向端部部分。螺纹中间部分包含外螺纹。所述系统还包含气体扩散器，其中所述气体扩散器具有被配置成与焊接接触焊嘴的螺纹中间部分的外螺纹配合的内螺纹。焊接接触焊嘴和气体扩散器被配置成使得在使焊接接触焊嘴完全就位在气体扩散器中之后，焊接接触焊嘴的第二轴向端部部分(包含第二轴向端部部分的轴向端面)不接触气体扩散器的任何内表面。
在某些实施例中，一种焊炬气体扩散器包含处于焊炬气体扩散器的轴向端部处的锥形内表面。锥形内表面被配置成与焊接接触焊嘴的锥形外表面配合。焊炬气体扩散器还包含邻近于锥形内表面的螺纹内表面。螺纹内表面被配置成与焊接接触焊嘴的螺纹外表面配合。焊炬气体扩散器还包含延伸穿过焊炬气体扩散器的多个气体贯通口，其中所述多个气体贯通口为焊接气体提供从焊炬气体扩散器的内部通到焊炬气体扩散器的外部与焊炬喷嘴的内部之间的区域的路径。
在某些实施例中，一种焊炬内衬组件包含被配置成附接到焊炬内衬的第一轴向端部的内衬止挡。焊炬内衬组件还包含被配置成固定焊炬内衬的第二轴向端部的内衬接纳器。焊炬内衬的第二轴向端部与焊炬内衬的第一轴向端部相对。
附图简单说明
当参照附图阅读具体实施方式时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中，相同附图标记表示相同部分，其中：
图1是根据实施例的具有电源和送丝机的金属惰性气体(mig)焊接系统的实施例；
图2是根据实施例的图1的mig焊接系统的焊炬的实施例的侧视图；
图3是根据实施例的图2的焊炬的一部分的横截面立体图；
图4是根据实施例的图3的焊炬的一部分的横截面侧视图；
图5是根据实施例的图3的接触焊嘴的横截面侧视图；
图6是根据实施例的图2的焊炬的一部分的横截面立体图；
图7a到图7i是根据实施例的图6的接触焊嘴的各种视图；
图8a到图8e是根据实施例的图6的气体扩散器的各种视图；
图9a到图9d是根据实施例的图6的焊炬内衬组件的内衬止挡的各种视图；
图10是根据实施例的耦接到焊炬内衬组件的内衬接纳器的焊炬的后连接器的立体图；
图11是根据实施例的图10的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面立体图；
图12是根据实施例的图10和图11的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面侧视图；
图13是根据实施例的被配置成耦接到焊炬内衬组件的内衬接纳器的焊炬的后连接器的立体图；
图14是根据实施例的耦接到图13的焊炬内衬组件的内衬接纳器的焊炬的后连接器的立体图；
图15是根据实施例的图13和图14的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面立体图；
图16是根据实施例的图13到图15的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面侧视图；
图17是根据实施例的耦接到焊炬内衬组件的内衬接纳器的焊炬的后连接器的立体图；
图18是根据实施例的图17的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面立体图；
图19是根据实施例的图17和图18的焊炬的后连接器以及焊炬内衬组件的内衬接纳器的横截面侧视图；
图20是根据实施例的图17到图19的内衬接纳器的筒夹的立体图；以及
图21a到图21i是根据实施例的类似于图7a到图7i的接触焊嘴的另一示范性接触焊嘴的各种视图。
具体实施方式
下文将描述本公开的一个或更多个实施例。致力于提供对这些实施例的简明描述，在本说明书中可能不描述实际实施方式的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计计划中，做出众多实施方案特定决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可在实施方案间有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是仍然将是可受益于本公开的一般技术人员进行设计、构造和制造的例行工作。
在常规mig焊接系统中，气体喷嘴被轴向推动到气体扩散器上，并且气体喷嘴通过两个零件之间的摩擦配合而被固持在适当位置中。更具体来说，气体扩散器通常由围绕气体扩散器的周界而安装的相对柔性的构件(例如，橡胶或钢环)组成，其中所述相对柔性的构件在其松弛状态中具有略大于气体喷嘴的内孔的外径。在许多常规系统中，与气体扩散器接合的气体喷嘴的内孔沿着其长度实质上直径恒定。
随着气体喷嘴被推动到气体扩散器上，柔性构件径向压缩，从而允许气体喷嘴安装在柔性构件上方并完全安装到气体扩散器上。通常，只要气体喷嘴安装在气体扩散器上，柔性构件便保持在压缩状态中。在压缩状态中，柔性构件连续将径向力施加到气体喷嘴的内孔。通常，此径向力提供足够轴向摩擦以防止气体喷嘴在使用期间滑离气体扩散器。然而，摩擦力足够低，以使得可从气体扩散器移除气体喷嘴，而不需要使用工具(例如，用户用手使用工具)。
单独依赖于轴向摩擦以将气体喷嘴保持到气体扩散器可存在问题。随着时间，摩擦力不可避免地减小，并且气体喷嘴可从气体扩散器掉落。此外，柔性构件必须在其使用寿命期间足够硬以提供充足的径向力来保持气体喷嘴，但不会过硬以致于难以进行气体喷嘴安装/移除。此外，柔性构件必须也不会过硬以致于在正常使用中所遭遇的重复安装/移除期间在气体喷嘴的内孔处磨损。
本公开的实施例在气体扩散器上并有柔性构件，其中所述柔性构件随着气体喷嘴被安装而径向压缩。然而，本公开的实施例包含沿着其与气体扩散器的接合长度而并非是恒定直径的气体喷嘴的内孔。实际上，本公开的实施例包含允许柔性构件除摩擦力之外还施加轴向保持力的气体喷嘴的内孔。
此外，常规mig焊接系统通常包含具有与气体扩散器的前轴向端部处的内螺纹配合的外螺纹部分的接触焊嘴。在这些设计中，外螺纹通常位于或邻近于接触焊嘴的后轴向端部。某些设计还以直接位于螺纹区域所邻接的接触焊嘴的后轴向端部上的锥形就位区域为特征。在这些配置中，当接触焊嘴完全安装到气体扩散器中时，仅接触焊嘴的背面暴露于焊接气体。应注意，如本文中所描述，“前轴向端部”(或“远侧端部”或“远侧轴向端部”)表示较接近产生焊接电弧的焊炬的轴向端部的部件的轴向端部，并且相反，“后轴向端部”(或“近侧端部”或“近侧轴向端部”)表示较远离产生焊接电弧的焊炬的轴向端部的部件的轴向端部。
本公开的实施例与常规系统相反包含接近接触焊嘴的轴向中心(即，接近长度的中间)的外螺纹。因此，接触焊嘴的后轴向端部的实质部分保持无螺纹。此区域可被称为“冷却尾部”。在这些实施例中，气体扩散器被配置成使得当接触焊嘴被完全安装时，接触焊嘴的整个无螺纹后轴向部分(即，冷却尾部)突起到焊接气体流中。因此，接触焊嘴的无螺纹后轴向部分的外表面(包含实际轴向端面)完全暴露于焊接气体。将接触焊嘴的此后轴向部分放置到焊接气体流中会帮助在使用期间冷却接触焊嘴，因此导致冷却焊嘴的较好的性能和较长的使用寿命。本公开的实施例还包含在使用期间暴露于焊接电弧的减小的量的接触焊嘴表面区域。通过限制此暴露表面区域，较少的辐射热被吸收到接触焊嘴中，因此也导致冷却焊嘴的较好的性能和较长的使用寿命。接触焊嘴的相对长的冷却尾部特征的另一益处在于其提供居中引脚，其中所述居中引脚帮助随着接触焊嘴正被安装而轴向对准接触焊嘴与气体扩散器。随着接触焊嘴被推动到气体扩散器中，接触焊嘴的冷却尾部限制接触焊嘴与气体扩散器之间的轴向角(即，“接近角”)。此最小化的接近角降低接触焊嘴与气体扩散器之间的螺纹错扣的可能性。
本公开的某些实施例还在足够大以装配在焊炬内衬上的接触焊嘴的后轴向端部处包含内孔，这提供消耗性的焊丝电极可借以行进到接触焊嘴的导管。在常规mig焊接系统中，焊炬内衬不与螺纹接触焊嘴的轴向背面接触或仅邻接所述轴向背面。相比之下，本公开的某些实施例使焊炬内衬能够装配在接触焊嘴的轴向后部部分内，因此在焊炬内衬与接触焊嘴之间维持较好的同心度并因此维持提高的焊丝电极送给性能。
现参照附图，并且首先参照图1，焊接系统10被图示为包含耦接到送丝机14的电源12。在所图示的实施例中，电源12与送丝机14分开，以使得送丝机14可靠近焊接位置而定位在与电源12相距某一距离处。然而，应理解，在一些实施方案中，送丝机14可与电源12成整体。电源12可经由送丝机14而将焊接电力供应到焊炬16，或电源12可将焊接电力直接供应到焊炬16。送丝机14将焊丝电极18(例如，实心焊丝、带芯焊丝、涂布焊丝)供应到焊炬16。可与电源12成整体或与电源12分开的气体供应器20将气体(例如，co2、氩气)供应到焊炬16。操作员可扳动焊炬16的扳机22以在电极18与工件26之间起始电弧24。在一些实施例中，焊接系统10可由自动化接口(包含(但不限于)可编程逻辑控制器(plc)或机器人控制器)触发。焊接系统10被设计成将焊丝(例如，电极18)、焊接电力和保护气体提供到焊炬16。如本领域的技术人员所了解，焊炬16可以是许多不同类型，并且可有助于电极18和气体的各种组合的使用。
焊接系统10可经由电源12上所设置的操作员接口28而从操作员接收数据设定。操作员接口28可并入到电源12的前面板中，并且可允许选择例如焊接工艺(例如，焊条焊接、tig焊接、mig焊接)、将使用的电极18的类型、电压和电流设定、转移模式(例如，短路、脉冲、喷射、脉冲)等设定。明确地说，焊接系统10允许用将穿过焊炬16的各种材料(例如，钢或铝)的电极18(例如，焊丝)进行mig焊接(例如，脉冲式mig焊接)。所述焊接设定被传达到电源12内的控制电路30。
控制电路30操作以控制焊接电力输出的产生，其中所述焊接电力输出由电力转换电路32施加到电极18以执行期望焊接操作。例如，在一些实施例中，控制电路30可适用于调节脉冲式mig焊接方案，其中脉冲式mig焊接方案可具有熔融金属从焊丝到正形成的焊缝的熔融焊接熔池的短路转移和/或喷射转移的方面。这些转移控制可在操作期间通过调整在电极18与工件26之间形成的电弧24的电流和电压脉冲的操作参数来控制。
控制电路30耦接到电力转换电路32，其中电力转换电路32供应将施加到焊炬16处的电极18的焊接电力(例如，脉冲波形)。电力转换电路32耦接到电源，如箭头34所指示。施加到电力转换电路32的电力可源于电网，但也可使用其它电源，例如，发动机驱动的发电机、电池、燃料电池或其它替代电源所产生的电力。电力转换电路32的部件可包含斩波器、升压转换器、降压转换器、逆变器等。
控制电路30控制供应到焊炬16的焊接电力的电流和/或电压。控制电路30可至少部分基于送丝机14或焊炬16内的一个或更多个传感器36而监视电弧24的电流和/或电压。在一些实施例中，控制电路30的处理器35至少部分基于来自传感器36的反馈而确定和/控制电弧长度或电极延伸长度。电弧长度在本文中被定义为电极18与工件26之间的电弧的长度。处理器35利用存储器37中所存储的数据(例如，算法、指令、操作点)而确定/控制电弧长度或电极延伸长度。存储器37中所存储的数据可经由操作员接口28、网络连接而接收，或在控制电路30的组装之前预加载。电源12的操作可在一种或更多种模式下受到控制，例如，恒定电压(cv)调节模式，其中在恒定电压(cv)调节模式下，控制电路30在焊接操作期间在改变焊接电流的同时将焊接电压控制为实质上恒定。也就是说，焊接电流可至少部分基于焊接电压。此外或或者，电压12可在电流控制模式下受到控制，其中在电流控制模式下，焊接电流独立于焊接电压而受到控制。在一些实施例中，电源12受到控制以在恒定电流(cc)模式下操作，其中在恒定电流(cc)模式下，控制电路30在焊接操作期间在改变焊接电压的同时将焊接电流控制为实质上恒定。
图2图示图1的焊炬16的实施例。如关于图1所述，焊炬16包含用于起始一条焊缝并将电极18供应到所述焊缝的扳机22。具体来说，扳机22设置在把手38上。焊接操作员在执行焊接时握住把手38。在第一端40，把手38耦接到电缆42，其中焊接耗材(例如，电极、保护气体等)被供应到焊缝。焊接耗材通常行进穿过把手38并在第二端44处离开，其中第二端44在与第一端40相对的一端处设置在把手38上。
焊炬16包含从把手38的第二端44延伸出的鹅颈管46。因此，鹅颈管46耦接在把手38与焊接喷嘴48之间。如应注意的是，当扳机22被按压或致动时，焊丝(例如，电极18)行进穿过电缆42、把手38、鹅颈管46以及焊接喷嘴48，以使得焊丝从焊接喷嘴48的端部50(例如，焊炬焊嘴)延伸出。此外，如图2所图示，把手38经由紧固件52和54而固定到鹅颈管46，并且经由紧固件52和54而固定到电缆42。焊接喷嘴48被图示为焊接喷嘴48的一部分被移除以示出从设置在焊接喷嘴48内的接触焊嘴56延伸出的电极18。
图3是某些实施例中的图2的焊炬16的一部分的横截面立体图。如图示，气体扩散器58在接触焊嘴56的替换期间接纳接触焊嘴56，针对接触焊嘴56而有助于接触焊嘴56与焊炬16的机械耦接，并且针对接触焊嘴56而有助于与电源12的电耦接(例如，通过经由气体扩散器58而在接触焊嘴56与鹅颈管46之间产生电连接)，如下文详细地描述。更具体来说，在某些实施例中，接触焊嘴56包含外螺纹60，其中外螺纹60与气体扩散器58的内螺纹62配合，以使得通过在接触焊嘴56与气体扩散器58之间产生锁定的螺纹连接，接触焊嘴56可固定(例如，机械地附加)在焊炬16内(例如，经由气体扩散器58固定到鹅颈管46)。应注意，在某些实施例中，气体扩散器58还包含接近与轴向端部68(第一组内螺纹62接近轴向端部68而定位)相对的气体扩散器58的轴向端部66的第二组内螺纹65。此第二组内螺纹65被配置成与焊炬16的鹅颈管46的轴向端部上的外螺纹70配合。焊接喷嘴48、接触焊嘴56和气体扩散器58各自被统称为焊接耗材。
此外，气体扩散器58包含气体贯通口64，其中气体贯通口64延伸穿过气体扩散器58的壁以有助于保护气体到焊接部位的移动(例如，穿过焊炬16从鹅颈管46的内部体积67到形成在焊接喷嘴48与接触焊嘴56之间的内部体积72中)，如下文更详细地描述。气体扩散器58可还包含可压缩构件74(例如，可压缩周向环)，其中可压缩构件74有助于焊接喷嘴48在气体扩散器58上方的无螺纹式保持。焊接喷嘴48被轴向推动到气体扩散器58上，如箭头76所图示。在某些实施例中，可压缩构件74可以是围绕气体扩散器58的外周而安装的橡胶或钢环。在可压缩构件74的松弛状态中，当焊接喷嘴48固定到气体扩散器58时，可压缩构件74可具有略大于邻接可压缩构件74的焊接喷嘴48(例如，在所图示的实施例中，焊接喷嘴插入件75)的部分的内径的外径。随着焊接喷嘴48被推动到气体扩散器58上，可压缩构件74径向压缩，从而允许焊接喷嘴48安装在可压缩构件74上方并完全安装到气体扩散器58上。只要焊接喷嘴48安装在气体扩散器58上，可压缩构件74便保持在压缩状态中。在压缩状态中，可压缩构件74连续将径向力施加在焊接喷嘴48的内孔上，如箭头78所图示。
然而，本文所述的实施例不仅仅依赖于此径向力78来提供轴向摩擦以防止焊接喷嘴48在使用期间滑离气体扩散器58。此情形的一个原因是，单独依赖于轴向摩擦以将焊接喷嘴48保持到气体扩散器58将呈现某些缺陷。例如，随着时间，摩擦力可不可避免地减小，从而允许焊接喷嘴48从气体扩散器58掉落。更具体来说，可压缩构件74可由于正常使用期间所遭遇的重复安装/移除而随着时间磨损。为了减轻这些缺陷，如图3所图示，在某些实施例中，焊接喷嘴48(例如，在所图示的实施例中，焊接喷嘴插入件75)的内孔沿着其与气体扩散器58的接合长度不具有恒定直径，而是改为包含允许可压缩构件74除摩擦力之外还施加轴向保持力(如箭头80所图示)的内孔。更具体来说，在某些实施例中，焊接喷嘴48的内孔包含具有锥形表面84的内部周向肋82，其中当焊接喷嘴48安装到气体扩散器58上时，可压缩构件74介接在锥形表面84上。
图4是图3所图示的焊炬16的部分的剖视侧视图。如图示，当焊接喷嘴48固定到气体扩散器58时，可压缩构件74被径向压缩在焊接喷嘴48(例如，在所图示的实施例中，焊接喷嘴插入件75)的内部周向肋82的锥形表面84与气体扩散器58的外表面86之间，其中外表面86与从外表面86的相对侧径向向外延伸的邻近壁90、92形成外部周向凹槽88。因此，可压缩构件74产生径向向外的力fradial，其中径向向外的力fradial产生相对于气体扩散器58至少部分将焊接喷嘴48固持在适当位置中的轴向摩擦力fforce。此外，当焊接喷嘴48固定到气体扩散器58时，可压缩构件74被轴向压缩在焊接喷嘴48(例如，在所图示的实施例中，焊接喷嘴插入件75)的内部周向肋82的锥形表面84与气体扩散器58的外部周向凹槽88的第一壁90之间。因此，可压缩构件74产生相对于气体扩散器58至少部分将焊接喷嘴48固持在适当位置中的轴向力faxial。应注意，在其它实施例中，可使用其它喷嘴保持设计，例如，螺纹或其它形式的保持环。
如上所述，在某些实施例中，接触焊嘴56包含外螺纹60，其中外螺纹60与气体扩散器58的内螺纹62配合，以使得通过在接触焊嘴56与气体扩散器58之间产生锁定的螺纹连接，接触焊嘴56可固定在焊炬16内。应注意，接触焊嘴56的外螺纹60并未接近接触焊嘴56的轴向端部而设置。实际上，外螺纹60接近接触焊嘴56的中央部分而设置。图5是图3的接触焊嘴56的横截面侧视图。如图示，在某些实施例中，接触焊嘴56包含无螺纹远侧端部部分94、外螺纹中间部分96以及无螺纹近侧端部部分98。接触焊嘴56的远侧(例如，下游)轴向端部100应被理解为最接近焊接应用(例如，产生电弧24之处)的接触焊嘴56的轴向端部，而接触焊嘴56的近侧(例如，上游)轴向端部102应被理解为最远离焊接应用(例如，最接近焊炬16的鹅颈管46)的接触焊嘴56的轴向端部。
在某些实施例中，接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度ldistal可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约30％到约50％的范围中(例如，介于约35％与约45％之间，或约40％)，并且接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约25％到约45％的范围中(例如，介于约30％与约40％之间，或约35％)。因此，在某些实施例中，接触焊嘴56的外螺纹中间部分96的轴向长度lmiddle可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约15％到约35％的范围中(例如，介于约20％与约30％之间，或约25％)。因此，在某些实施例中，接触焊嘴56的外螺纹60可相对于接触焊嘴56的近侧轴向端部102设置在接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约25％以上处、约30％以上处、约35％以上处、约40％以上处或约45％以上处(即，至少接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal的距离处)。
类似地，被配置成在接触焊嘴56拧旋到气体扩散器58中时邻接气体扩散器58的配合锥形内表面106(例如，参见图3)的接触焊嘴56的锥形外表面104可接近接触焊嘴56的中央部分而设置。更具体来说，接触焊嘴56的锥形外表面104可相对于接触焊嘴56的近侧轴向端部102位于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约50％以上处、约55％以上处、约60％以上处、约65％以上处或约70％以上处(即，至少接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal以及接触焊嘴56的外螺纹中间部分96的距离处)。肩部105将锥形外表面104连接到外螺纹中间部分96。
由于接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的相对长的轴向长度lproximal，无螺纹近侧端部部分98可被称为“冷却尾部”。气体扩散器58被配置成使得当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98(“冷却尾部”)突起到焊接气体流中，并且因此，在使用期间经由对流来帮助冷却接触焊嘴56，因此帮助接触焊嘴56相比常规接触焊嘴较好地发挥性能且持续较长时间。例如，如图3中的箭头108所图示，气体的至少一部分沿着接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98从接触焊嘴56的近侧轴向端部102在接触焊嘴56与气体扩散器58之间流动，直到气体到达气体扩散器58的气体贯通口64为止，此时，气体进入形成在焊接喷嘴48与接触焊嘴56之间的内部体积72。
在某些实施例中，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的外螺纹60以及在外螺纹60的下游(即，远侧)的轴向位置处邻接气体扩散器58的外表面(例如，包含锥形外表面104)是接触焊嘴56与气体扩散器58之间的仅有的物理接触点(即，当接触焊嘴56完全安装到气体扩散器58中时，无螺纹近侧端部部分98不在物理上接触气体扩散器58)。明确地说，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的近侧轴向端部102不接触气体扩散器58。仅使接触焊嘴56的外螺纹60以及在外螺纹60的下游(即，远侧)的轴向位置处邻接气体扩散器58的外表面(例如，包含锥形外表面104)是接触焊嘴56与气体扩散器58之间的仅有的物理接触点会防止接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98充当从气体扩散器58到接触焊嘴56的电传导的手段。实际上，从气体扩散器58到接触焊嘴56的电传导仅在接触焊嘴56的螺纹中间部分96以及无螺纹远侧端部部分94的锥形外表面104处发生。
在mig焊接工艺期间，电流从接触焊嘴56传送到连续地送给穿过接触焊嘴56的内孔111的焊接电极18。已发现，此电流传送大部分朝向接触焊嘴56的远侧端部部分94发生。通过在接触焊嘴56的远侧端部部分94处或接近接触焊嘴56的远侧端部部分94的轴向位置处将电流从气体扩散器58传导到接触焊嘴56，从气体扩散器58到焊接电极18的总电流路径缩短。此缩短的路径帮助减少在电流从气体扩散器58到焊接电极18的传送期间在接触焊嘴56内产生的电阻性加热。如本文中所描述，此电流传送路径不包含接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98(即，“冷却尾部”)。无螺纹近侧端部部分98(即，“冷却尾部”)因此主要用于随着焊接气体在无螺纹近侧端部部分98的表面上方流动经由从这些表面到焊接气体的对流热传递而帮助冷却接触焊嘴56。本文所述的接触焊嘴56和气体扩散器58的实施例的另一特征在于，气体扩散器58帮助保护接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98、接触焊嘴56的螺纹中间部分96以及接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的锥形外表面104的至少一部分免受由焊接电弧24产生的热。具体来说，如图3所图示，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，仅接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的一部分处于气体扩散器58外部。
更具体来说，如图5所图示，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，仅接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的某轴向长度lexposed处于气体扩散器58外部。例如，在某些实施例中，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时处于气体扩散器58外部的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度lexposed可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约20％到约40％的范围中(例如，介于约25％与约35％之间，或约30％)。此外，在某些实施例中，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时处于气体扩散器58外部的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度lexposed可处于接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度ldistal的约50％到约70％的范围中(例如，介于约55％与约65％之间，或约60％)。此外，应注意，接触焊嘴56的表面区域120在接触焊嘴56的远侧轴向端部100处包含圆形外表面，从而将向焊接电弧24的暴露进一步最小化。通过限制接触焊嘴56的此暴露表面区域120，较少的辐射热被吸收到接触焊嘴56中，因此延长接触焊嘴56的寿命。
因此，气体扩散器58保护不处于无螺纹远侧端部部分94的暴露轴向长度lexposed内的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的部分免受由焊接电弧24产生的热。在某些实施例中，如图5所图示，接触焊嘴56的锥形外表面104的轴向长度ltapered可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约5％到约25％的范围中(例如，介于约10％与约20％之间，或约15％)。此外，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104的轴向长度ltapered可处于接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的总轴向长度ldistal的约15％到约35％的范围中(例如，介于约20％与约30％之间，或约25％)。
应注意，虽然图3和图5所图示的实施例包含小于无螺纹远侧端部部分94的总轴向长度ldistal减去锥形外表面104的轴向长度ltapered的无螺纹远侧端部部分94的暴露轴向长度lexposed，但在其它实施例中(例如，参见图7a)，无螺纹远侧端部部分94的暴露轴向长度lexposed可大于无螺纹远侧端部部分94的总轴向长度ldistal减去锥形外表面104的轴向长度ltapered。换句话说，虽然图3和图5所图示的实施例包含与气体扩散器58内部的气体扩散器58的锥形内表面106(例如，在气体扩散器58的前轴向端部146处具有气体扩散器58的实质上恒定的内径)配合的接触焊嘴56的锥形外表面104，但在其它实施例中(例如，参见图6)，气体扩散器58的锥形内表面106可设置在气体扩散器58的前轴向端部146处，以使得当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的锥形外表面104可略微延伸到气体扩散器58之外。
如图5所图示，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104(以及气体扩散器58的配合锥形内表面106)可包含直径从接触焊嘴56的肩部105朝向接触焊嘴56的远侧轴向端部100增大的锥形。例如，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104可以是直径从近侧端点pproximal(即，使锥形外表面104过渡到肩部105的近侧端点pproximal)到远侧端点pdistal(即，使锥形外表面104过渡到接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的邻近的下游部分的远侧端点pdistal)增大。更具体来说，在某些实施例中，相对于中心纵轴109从近侧端点pproximal到远侧端点pdistal形成的角度αtapered可处于约5度到约15度的范围中(例如，介于约8度与约12度之间，或约10度)。应了解，如本文中所描述，部件的轴向长度被定义为相应部件沿着纵轴的长度。例如，接触焊嘴56的锥形外表面104的轴向长度ltapered被定义为锥形外表面104的近侧端点pproximal与远侧端点pdistal之间沿着纵轴109的长度。
虽然图3和图5中图示为具有从近侧端点pproximal到远侧端点pdistal实质上线性的锥形外表面104，但在其它实施例中，接触焊嘴56可包含并非实质上线性而是可包含各种形状和轮廓(例如，凸状弯曲外表面、凹状弯曲外表面、阶梯线性外表面、阶梯弯曲外表面或其某一组合)的锥形外表面104。无关于具体形状或轮廓，接触焊嘴56的锥形外表面104经由其与气体扩散器58的配合锥形内表面106的相互作用而在接触焊嘴56安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时辅助接触焊嘴56的对准(例如，同心度)。
现返回到图5，在某些实施例中，接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98可包含由斜向连接部分114连接的第一部分110和第二部分112。第一部分110可直接连接到接触焊嘴56的螺纹中间部分96，并且通常具有与螺纹中间部分96实质上类似(或实际上相同)的内径和外径(例如，螺纹60开始从中间部分96径向延伸的外径可与第一部分110的外径实质上类似或相同)，而第二部分112设置在接触焊嘴56的近侧轴向端部102处，并且具有实质上比第一部分110大的内径和外径(例如，在某些实施例中，100％以上、150％以上、200％以上或更大)，从而需要第一部分110与第二部分112之间的斜向连接部分114。
由无螺纹近侧端部部分98的第二部分112产生的内孔116被配置成足够大以有助于焊炬内衬118的插入，如图3所图示。焊炬内衬118提供导管，其中焊丝电极18可穿过所述导管而行进到接触焊嘴56。在常规焊炬中，焊炬内衬不与接触焊嘴的近侧端部接触或仅邻接所述近侧端部。相比之下，图3和图5所图示的实施例允许焊炬内衬118装配在由无螺纹近侧端部部分98的第二部分112产生的内孔116内，从而在焊炬内衬118与接触焊嘴56之间维持较好的同心度，并因此提高焊丝电极18的送给性能。在其它实施例中，焊炬内衬118可邻接接触焊嘴56的近侧轴向端部102。在又一些其它实施例中(例如，如图6所示)，焊炬内衬118可在第一轴向端部124上与内衬止挡126适配。在某些实施例中，气体扩散器58可在内部被配置成与内衬止挡126相互作用，以使得焊炬内衬118可不邻接接触焊嘴56的近侧轴向端部102、不驻留在接触焊嘴56的近侧轴向端部102内，也不与接触焊嘴56的近侧轴向端部102进行任何物理接触。因此，可较容易进行接触焊嘴56的安装和移除，这是因为焊炬内衬118可不对接触焊嘴56的近侧轴向端部102施加任何轴向或逆旋转力。在某些实施例中，如本文中所描述，气体扩散器58也可在内部被配置成与内衬止挡126相互作用，以使得焊炬内衬118在焊炬内衬118与接触焊嘴56之间维持较好的同心度。实际上，在某些实施例中，内衬止挡126可与气体扩散器58成整体。换句话说，如本文中所描述，在内衬止挡126和气体扩散器58集成为单个部件的实施例中，内衬止挡126的特征可以是气体扩散器58的一部分。
在常规mig焊接系统中，若干不同设计类型的内衬组件用于将焊炬内衬安装在焊炬中。例如，在第一常规设计类型(即，可被称为后装载式捕获端部/自由端部内衬的第一常规设计类型)中，内衬组件常在一个轴向端部上与“止挡”适配，而另一轴向端部不适配。在这些系统中，焊炬内衬通常经由焊炬的后连接器而安装到焊炬中(通常被称为“后装载式”)。通常，这些后连接器有助于将焊炬附接到焊接机和/或送丝机以及将内衬组件与将焊丝传递到焊炬的送丝机的驱动辊定位和对准。在这些常规系统中，内衬组件被送给到焊炬的后连接器(例如，位于焊炬的鹅颈管的后轴向端部处)，直到被内衬止挡挡住为止。内衬止挡将内衬组件定位且对准在焊炬的后连接器内，并且提供借以将内衬组件保持在焊炬中的手段。在某些这种设计中，内衬止挡可经由内衬止挡与焊炬的后连接器之间的螺纹连接或通过安装在内衬止挡上方并拧旋到焊炬的后连接器的保持“帽”而保持在焊炬的后连接器内。另一此种设计通过上紧位于焊炬的后连接器中的锁紧螺丝以使得其将径向力施加到内衬组件而将内衬止挡保持在焊炬的后连接器内。焊炬内衬的此保持端部可被称为被“捕获”。内衬组件的相对的不适配的轴向端部通常从鹅颈管的前轴向端部突起，并且必须在将气体扩散器和/或接触焊嘴安装到焊炬中之前修整为具体长度。在这些设计中，气体扩散器通常具有肩部或就位区域以接受焊炬内衬的此前轴向端部。一旦安装了气体扩散器，此气体扩散器特征便防止焊炬内衬的前轴向端部朝向接触焊嘴轴向移动，而不防止焊炬内衬的前轴向端部轴向移开或径向偏心移动。因此，焊炬内衬的前轴向端部可被认为是“自由的”。
通常，焊炬内衬被修整的长度对于焊炬的正确运行来说极为重要。明确地说，重要的是，焊炬内衬的前轴向端部保持尽可能接近接触焊嘴的后轴向端部。切割得过短的焊炬内衬可在将焊丝送给到接触焊嘴中时产生问题，并且因此，影响所得的焊缝的质量。
如上所述，为了在这些常规设计中修整焊炬内衬，气体扩散器和/或接触焊嘴必须从鹅颈管移除。正确的切割位置通常在耗材设计之间有所不同，因此必须首先核实所需的修整长度。接着，必须在焊炬电缆42笔直且未扭曲地铺设时经由某一工具/仪器/装置来测量此修整长度。通常，相对难以将焊炬固持在此位置中，而同时使用测量装置并标记切割位置。因此，许多用户不想费心经历所有这种工作，并且仅在视觉上估计长度，切割焊炬内衬，并重新安装气体扩散器和/或接触焊嘴。已开发各种方法和装置以放松测量/切割过程，但此过程仍相对难以正确地进行。此外，在重新安装了气体扩散器和/或接触焊嘴的情况下，没有方法来核实用户是否已将焊炬内衬修整得过短。更具体来说，用户无法看见焊炬内衬的自由(前轴向)端部，这是因为它隐藏在气体扩散器内。
后装载式捕获端部/自由端部mig焊炬设计出现的常见现象被称为“内衬缩回”。随着焊炬电缆42在正常使用期间卷曲、弯曲和扭曲，焊炬内衬的自由(前轴向)端部倾向于缩回到鹅颈管中以及远离接触焊嘴的后轴向端部缩回。为了应对这种情况，焊炬内衬通常被修整为比焊炬电缆42稍显笔直并且不扭曲时所需稍长的长度。然而，通常此过量长度仍不足以防止焊炬内衬随着焊炬电缆42来回移动而远离接触焊嘴缩回。当发生这种情况时，基本上与焊炬内衬原本被修整得过短的情况是相同的，并且送丝问题将出现并影响焊缝的质量。
除内衬缩回之外，后装载式捕获端部/自由端部mig焊炬设计的另一问题是焊炬内衬的自由(前轴向)端部与接触焊嘴的失准。可能刚好与保持焊炬内衬的前轴向端部接近接触焊嘴一样重要，也重要的是，保持两个零件对准(例如，同心地)。随着焊丝离开焊炬内衬并进入接触焊嘴，焊炬内衬与接触焊嘴之间的任何径向失准可导致焊丝的移动的阻力。此阻力可导致可再次影响所得的焊缝的质量的送丝问题。此失准也可导致接触焊嘴的过早磨损和缩短的寿命。如上所述，气体扩散器常具有内部肩部或就位区域以接受焊炬内衬的前轴向端部。由于对接受各种大小的焊炬内衬(例如，具有各种外径)的“普遍适用”的气体扩散器的渴望，这些气体扩散器的就位区域通常具有远大于多数焊炬内衬的外径的直径，因此通常导致焊炬内衬的前轴向端部相对于接触焊嘴未对准地就位。
在第二常规设计类型(即，可被称为后装载式捕获端部/捕获端部内衬的第二常规设计类型)中，锁紧螺丝用于将内衬组件在其不适配的轴向端部处固定在适当位置中以防止焊炬内衬的轴向移动(即，内衬缩回)。因此，焊炬内衬在焊炬内衬的两个轴向端部上被捕获。在这些设计中，锁紧螺丝通常位于气体扩散器内，或位于焊炬把手中。类似于前述后装载式捕获端部/自由端部mig焊炬设计，这些设计通常是“后装载式”。此外，在这些设计中，内衬组件的相对(即，前轴向)端部在安装到后连接器中之后从鹅颈管突起，并且必须修整为具体长度将其放置得尽可能接近接触焊嘴。再次，焊炬内衬被修整的长度对于焊炬的正确运行来说极为重要。切割得过短的焊炬内衬可在将焊丝送给到接触焊嘴中时产生问题，并且因此，影响正产生的所得的焊缝的质量。因此，极其重要的是，焊炬内衬的前轴向端部保持尽可能接近接触焊嘴的后轴向端部。并且，如同在后装载式捕获端部/自由端部内衬中，当重新安装了气体扩散器和/或接触焊嘴时，没有方法来核实用户是否已将焊炬内衬修整得过短。更具体来说，用户无法看见焊炬内衬的自由(前轴向)端部，这是因为它隐藏在气体扩散器内。
虽然内衬缩回不是后装载式捕获端部/捕获端部mig焊炬设计的问题(而是后装载式捕获端部/自由端部mig焊炬设计的问题)，但焊炬内衬与接触焊嘴的失准(例如，径向失准)可成为问题。如上所述，存在对接受各种大小的焊炬内衬的“普遍适用”的气体扩散器的渴望。这导致具有通常远大于所使用的焊炬内衬的外径的内衬就位区域的气体扩散器。虽然锁紧螺丝可防止内衬缩回，但对焊炬内衬与接触焊嘴的径向对准没有丝毫帮助(并且，实际上，可使径向对准变差)。当锁紧螺丝位于气体扩散器中时，将锁紧锁定上紧在焊炬内衬上的动作迫使焊炬内衬相对于接触焊嘴偏心。
当锁紧螺丝驻留在气体扩散器中，可产生额外问题。在这些设计中，移除和替换气体扩散器变得较困难，这是因为用户必须记住在可移除气体扩散器之前将锁紧螺丝从焊炬内衬上松开。此设计的另一问题在于，锁紧螺丝通常暴露于极热的焊接电弧环境，其中熔融金属“飞溅物”四处飞散并附接到焊炬部件。此飞溅物可粘附到与用于松开/上紧锁紧螺丝的工具相互作用的锁紧螺丝的表面。这可使得难以或者甚至不可能在焊炬的使用之后松开锁紧螺丝。此外，来自焊接电弧的热可导致锁紧螺丝和配合气体扩散器螺纹在较热时暂时改变大小，从而在两个零件之间产生“结合”，而所述“结合”使得较难以松开/上紧锁紧螺丝。
在锁紧螺丝位于焊炬的把手的设计中，可发生不同问题。例如，在欧洲出售的mig焊炬需要符合某些规范(“ce”)，其中之一涉及焊炬的把手内的暴露的“带电”部件。ce标准指示焊炬的把手中的最大孔大小以限制用户触电的机会。因为锁紧螺丝与焊炬内衬直接接触，所以锁紧螺丝在焊接工艺期间“带电”。因此，在多数设计中，位于焊炬的把手中的锁紧螺丝需要用于上紧/松开工具的检查孔，并且通常，此检查孔可超过ce规格。
在第三常规设计类型(即，可被称为前装载式自由端部/自由端部内衬的第三常规设计类型)中，焊炬内衬经由焊炬的鹅颈管(即，从鹅颈管的前轴向端部)安装，而不是经由焊炬的后连接器安装。这通常被称为“前装载式”。在这些设计中，焊炬内衬适配在一个轴向端部(即，后轴向端部)上以与焊炬的后连接器中的接纳器配合。焊炬内衬被送给到焊炬的鹅颈管，直到适配端部在焊炬的后连接器的接纳器中“到达底部”为止。接纳器附加到后连接器，而焊炬内衬没有被接纳器捕获。因此，接纳器使焊炬内衬的适配端部(即，后轴向端部)不会从后连接器朝向送丝驱动辊(即，远离接触焊嘴和气体扩散器)轴向移出，而不防止在相反的轴向方向上(即，朝向接触焊嘴和气体扩散器)的轴向移动。然而，这些设计确实保持焊炬内衬(例如，径向地)居中于后连接器内。因此，类似于后装载式捕获端部/自由端部可如何在鹅颈管中造成内衬缩回，焊炬内衬的适配端部(即，后轴向端部)可经历返回到焊炬电缆42中的内衬缩回。因此，焊炬内衬的此适配端部可被认为是“自由的”。
在某些此种设计中，焊炬的后连接器中的接纳器可以是弹簧加载的。因此，焊炬内衬再次具有适配端部以与焊炬的后连接器的接纳器配合。在这些设计中，焊炬内衬被送给到鹅颈管中(即，从鹅颈管的前轴向端部)，直到焊炬内衬与焊炬的后连接器中的接纳器接合为止。此时，焊炬内衬到焊炬中的进一步插入导致位于接纳器之后的偏置弹簧的压缩。焊炬内衬可被插入到弹簧可不再被压缩的程度。通常，弹簧和接纳器通常附加到后连接器，但接纳器可以自由地轴向移动。再次，在这些设计中，焊炬内衬的适配端部未被接纳器或弹簧捕获，因此焊炬内衬的适配端部可经历返回到焊炬电缆42中的内衬缩回。因此，焊炬内衬的此适配端部可被认为是“自由的”。
在这两种设计中，焊炬内衬的相对(即，前轴向)端部不适配，并且从焊炬的鹅颈管端部突起。焊炬内衬的此轴向端部必须在气体扩散器和/或接触焊嘴的安装之前修整为具体长度。在这些设计中，气体扩散器通常具有肩部或就位区域以接受焊炬内衬的此轴向端部。此气体扩散器特征防止焊炬内衬朝向接触焊嘴轴向移动，而不防止焊炬内衬远离接触焊嘴轴向移动或径向偏心移动。因此，焊炬内衬的此端部也可被认为是“自由的”。
如上所述，通常，焊炬内衬被修整的长度对于焊炬的正确运行来说极为重要。明确地说，重要的是，焊炬内衬的前轴向端部保持尽可能接近接触焊嘴的后轴向端部。切割得过短的焊炬内衬可在将焊丝送给到接触焊嘴中时产生问题，并且因此，影响所得的焊缝的质量。并且，如同在后装载式设计中，当重新安装了气体扩散器和/或接触焊嘴时，没有方法来核实用户是否已将焊炬内衬修整得过短。更具体来说，用户无法看见焊炬内衬的自由端部，这是因为它隐藏在气体扩散器内。此外，前装载式自由端部/自由端部内衬设计也经受到焊炬的鹅颈管中的内衬缩回以及内衬与接触焊嘴的失准。
这些前装载式自由端部/自由端部设计存在其它问题。例如，可难以确定焊炬内衬的适配端部是否已实际上与焊炬的后连接器中的接纳器配合，这是因为没有方法来在视觉上检验是否接合。焊炬内衬的适配端部与接纳器两者隐藏在后连接器内。通常，用户必须假设，当焊炬内衬可不再被推动到鹅颈管中时，焊炬内衬与接纳器成功配合。如果焊炬内衬的适配端部尚未配合并且焊炬得以使用，那么送丝问题可出现并影响所得焊缝。
具有弹簧加载接纳器的设计存在额外问题。此设计的意图是使用偏置弹簧的压缩以在朝向气体扩散器的方向上将恒定轴向力施加在焊炬内衬上以便对抗到鹅颈管中的内衬缩回。问题在于，为了使此概念良好地工作，内衬组件必须被推动到焊炬中，直到接纳器弹簧已完全压缩为止，接着焊炬内衬必须在将其对抗弹簧偏置力进行固持的同时修整为具体长度。然而，再次由于接纳器与弹簧在这些设计中隐藏在后连接器内的事实，可难以确定在焊炬内衬被修整时，弹簧是否完全压缩。
本公开的实施例希望解决上文所述的三种常规内衬设计(即，后装载式捕获端部/自由端部内衬设计、后装载式捕获端部/捕获端部内衬设计以及前装载式自由端部/自由端部内衬设计)的缺点。本公开的实施例可被称为前装载式捕获端部/捕获端部内衬设计。本文所述的前装载式捕获端部/捕获端部内衬实施例可与本文中参照图3到图5所述的冷却尾部接触焊嘴设计具有某些协同作用。然而，应注意，本文所述的前装载式捕获端部/捕获端部内衬实施例可与其它类型的接触焊嘴一起使用(例如，而不是仅与图3到图5所图示的冷却尾部接触焊嘴56一起使用)。
图6是某些实施例中的图2的焊炬16的一部分的横截面立体图。图6所图示的实施例实质上类似于图3所图示的实施例。然而，图6图示根据本公开的实施例的焊炬内衬组件122的一部分。本文所述的焊炬内衬组件122包含焊炬内衬118，其中焊炬内衬118在第一(前)轴向端部124上与内衬止挡126适配，而在第二相对(后)轴向端部处不适配。内衬止挡126机械附加到焊炬内衬118的第一轴向端部124。焊炬内衬118被送给到焊炬16的鹅颈管46中(其中焊炬内衬118的不适配轴向端部首先在朝向焊炬16的后端的轴向方向上送给)，直到内衬止挡126邻接鹅颈管46的前轴向端部128为止。因此，内衬止挡126类似于不适配内衬端部如何在上文所述的常规内衬设计中突起而从鹅颈管46的前轴向端部128突起。
与常规内衬设计的不同之处在于，焊炬内衬118的适配轴向端部124没有被修整。如上文关于常规内衬设计所述，焊炬内衬从鹅颈管的前轴向端部突起的距离对于焊炬的正确运行来说极为重要。通常，想法是使焊炬内衬的前轴向端部尽可能接近接触焊嘴。如上所述，这些常规内衬设计依赖于用户来测量焊炬内衬的前轴向端部并将其修整为临界长度。相比之下，在本发明的实施例中，内衬止挡126被精确加工到其临界长度。用户简单地将焊炬内衬118插入到鹅颈管46中，直到内衬止挡126的后轴向端部125邻接鹅颈管46的前轴向端部128为止，接着用户将气体扩散器58安装在内衬止挡126(和接触焊嘴56)上方。本发明的实施例减轻对用户假设内衬突起长度正确的需要。
此外，内衬止挡126提供借以捕获焊炬内衬118的适配轴向端部124的手段。在某些实施例中，内衬止挡126的直径(例如，在内衬止挡126的后轴向端部125处)大于鹅颈管46的内孔130，以使得内衬止挡126防止焊炬内衬118缩回(例如，朝向焊炬16的后部部分轴向地缩回)到鹅颈管46中。在某些实施例中，气体扩散器58的内孔132被配置成在气体扩散器58在焊炬16中安装在接触焊嘴56和内衬止挡126上方时，邻接鹅颈管46的前轴向端部128处的鹅颈管46的外表面134与内衬止挡126的后轴向端部125处的内衬止挡126的第一外表面136(作为后轴向部分)两者。此外，在某些实施例中，气体扩散器58的内孔132被配置成在气体扩散器58在焊炬16中安装在接触焊嘴56和内衬止挡126上方时，与内衬止挡126的肩部138配合，其中肩部138形成在从内衬止挡126的第一外表面136到具有小于内衬止挡126的第一外表面136的外径的内衬止挡126的第二外表面140(作为前轴向部分)的大体上正交的过渡处。
当气体扩散器58在焊炬16中安装在接触焊嘴56和内衬止挡126上方时，气体扩散器58的这些内部空间特征限制内衬止挡126朝向接触焊嘴56返回的轴向移动(例如，在某些实施例中，小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.1mm或更小的轴向移动)。此外，气体扩散器58的这些内部空间特征限制内衬止挡126的径向移动(例如，在某些实施例中，小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.1mm或更小的径向移动)，因此保持焊炬内衬118相对于接触焊嘴56径向居中。然而，在某些实施例中，内衬止挡126可被配置成相对于气体扩散器58和鹅颈管46自由地旋转而进行360°纯旋转移动。因此，焊炬内衬118的适配轴向端部124被认为被“捕获”。换句话说，焊炬内衬118的适配轴向端部124不能够缩回到鹅颈管46中(即，轴向向后)，朝向接触焊嘴56移动(即，轴向向前)或相对于接触焊嘴56径向偏心地就位。焊炬内衬118的适配轴向端部124从鹅颈管46突起的长度始终正确，这是因为它被精确地加工到内衬止挡126中。如上所述，在某些实施例中，内衬止挡126可与气体扩散器58成整体。换句话说，如本文中所描述，当内衬止挡126和气体扩散器58集成为单个部件时，内衬止挡126的特征可以是气体扩散器58的一部分。
除了图示被配置成与本文所述的焊炬内衬组件122的内衬止挡126合作的气体扩散器58的实施例之外，图6还图示不同于图3和图5所图示的接触焊嘴56的实施例的接触焊嘴56的实施例。通常，图6所图示的接触焊嘴56也被配置成与本文所述的焊炬内衬组件122的内衬止挡126合作。在此实施例中，再次，接触焊嘴56包含外螺纹60，其中外螺纹60与气体扩散器58的内螺纹62配合，以使得通过在接触焊嘴56与气体扩散器58之间产生锁定的螺纹连接，接触焊嘴56可固定(例如，机械地附加)在焊炬16内(例如，经由气体扩散器58固定到鹅颈管46)。再次，接触焊嘴56的外螺纹60并未接近接触焊嘴56的轴向端部而设置。实际上，外螺纹60接近接触焊嘴56的中央部分而设置。
图7a是图6的接触焊嘴56的横截面侧视图。如图示，在某些实施例中，类似于图3和图5所图示的实施例，接触焊嘴56包含无螺纹远侧端部部分94、外螺纹中间部分96以及无螺纹近侧端部部分98。在某些实施例中，接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度ldistal可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约30％到约50％的范围中(例如，介于约35％与约45％之间，或约40％)，并且接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约35％到约55％的范围中(例如，介于约40％与约50％之间，或约45％)。因此，在某些实施例中，接触焊嘴56的外螺纹中间部分96的轴向长度lmiddle可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约10％到约25％的范围中(例如，介于约10％与约20％之间，或约15％)。因此，在某些实施例中，接触焊嘴56的外螺纹60可相对于接触焊嘴56的近侧轴向端部102设置在接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约35％以上处、约40％以上处、约45％以上处、约50％以上处或约55％以上处(即，至少接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal的距离处)。
接触焊嘴56的锥形外表面104可相对于接触焊嘴56的近侧轴向端部102位于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约50％以上处、约55％以上处、约60％以上处、约65％以上处或约70％以上处(即，至少接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的轴向长度lproximal以及接触焊嘴56的外螺纹中间部分96的距离处)。
如同图3和图5所图示的实施例，由于接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的相对长的轴向长度lproximal，无螺纹近侧端部部分98可被称为“冷却尾部”。气体扩散器58被配置成使得当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98(“冷却尾部”)突起到焊接气体流中，并且因此，在使用期间经由对流来帮助冷却接触焊嘴56，因此帮助接触焊嘴56相比常规接触焊嘴较好地发挥性能且持续较长时间。例如，如图6中的箭头108所图示，气体的至少一部分沿着接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98从接触焊嘴56的近侧轴向端部102在接触焊嘴56与气体扩散器58之间流动，直到气体到达气体扩散器58的气体贯通口64为止，此时，气体进入形成在焊接喷嘴48与接触焊嘴56之间的内部体积72。与图3所示的实施例的一个不同之处在于，如图6所图示，在某些实施例中，内衬止挡126可包含一个或更多个口142，其中焊接气体可穿过口142在接触焊嘴56与气体扩散器58之间流动，如箭头108所图示。因此，允许焊接空气从鹅颈管46的内部体积67行进到气体扩散器58的内孔132中。
再次，通常，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的外螺纹60以及在外螺纹60的下游(即，远侧)的轴向位置处邻接气体扩散器58的外表面(例如，包含锥形外表面104)是接触焊嘴56与气体扩散器58之间的仅有的物理接触点(即，当接触焊嘴56完全安装到气体扩散器58中时，无螺纹近侧端部部分98不在物理上接触气体扩散器58)。明确地说，再次，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的近侧轴向端部102不接触气体扩散器58。仅使接触焊嘴56的外螺纹60以及在外螺纹60的下游(即，远侧)的轴向位置处邻接气体扩散器58的外表面(例如，包含锥形外表面104)是接触焊嘴56与气体扩散器58之间的仅有的物理接触点会防止接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98充当从气体扩散器58到接触焊嘴56的电传导的手段。实际上，从气体扩散器58到接触焊嘴56的电传导仅在接触焊嘴56的螺纹中间部分96以及无螺纹远侧端部部分94的锥形外表面104处发生。
再次，在mig焊接工艺期间，电流从接触焊嘴56传送到连续地送给穿过接触焊嘴56的内孔111的焊接电极18。已发现，此电流传送大部分朝向接触焊嘴56的远侧端部部分94发生。通过在接触焊嘴56的远侧端部部分94处或接近接触焊嘴56的远侧端部部分94的轴向位置处将电流从气体扩散器58传导到接触焊嘴56，从气体扩散器58到焊接电极18的总电流路径缩短。此缩短的路径帮助减少在电流从气体扩散器58到焊接电极18的传送期间在接触焊嘴56内产生的电阻性加热。如本文中所描述，此电流传送路径不包含接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98(即，“冷却尾部”)。无螺纹近侧端部部分98(即，“冷却尾部”)因此主要用于随着焊接气体在无螺纹近侧端部部分98的表面上方流动经由从这些表面到焊接气体的对流热传递而帮助冷却接触焊嘴56。再次，本文所述的接触焊嘴56和气体扩散器58的实施例的另一特征在于，气体扩散器58帮助保护接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98、接触焊嘴56的螺纹中间部分96以及接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的锥形外表面104的至少一部分免受由焊接电弧24产生的热。具体来说，如图6所图示，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，仅接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的一部分处于气体扩散器58外部。
更具体来说，如图7a所图示，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时，仅接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的某轴向长度lexposed处于气体扩散器58外部。例如，在某些实施例中，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时处于气体扩散器58外部的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度lexposed可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约15％到约35％的范围中(例如，介于约20％与约30％之间，或约25％)。此外，在某些实施例中，当接触焊嘴56安装在气体扩散器58内时处于气体扩散器58外部的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度lexposed可处于接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的轴向长度ldistal的约55％到约75％的范围中(例如，介于约60％与约70％之间，或约65％)。此外，应注意，接触焊嘴56的表面区域120在接触焊嘴56的远侧轴向端部100处包含圆形外表面，从而将向焊接电弧24的暴露进一步最小化。再次，通过限制接触焊嘴56的此暴露表面区域120，较少的辐射热被吸收到接触焊嘴56中，因此延长接触焊嘴56的寿命。
因此，再次，气体扩散器58保护不处于无螺纹远侧端部部分94的暴露轴向长度lexposed内的接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的部分免受由焊接电弧24产生的热。在某些实施例中，如图7a所图示，接触焊嘴56的锥形外表面104的轴向长度ltapered可处于接触焊嘴56的总轴向长度ltotal的约10％到约25％的范围中(例如，介于约10％与约20％之间、介于约12％与约18％之间，或约15％)。此外，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104的轴向长度ltapered可处于接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的总轴向长度ldistal的约30％到约50％的范围中(例如，介于约35％与约45％之间，或约40％)。
如图7a所图示，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104(以及气体扩散器58的配合锥形内表面106)可包含直径从接触焊嘴56的肩部105朝向接触焊嘴56的远侧轴向端部100增大的锥形。例如，在某些实施例中，接触焊嘴56的锥形外表面104可以是直径从近侧端点pproximal(即，使锥形外表面104过渡到肩部105的近侧端点pproximal)到远侧端点pdistal(即，使锥形外表面104过渡到接触焊嘴56的无螺纹远侧端部部分94的邻近的下游部分的远侧端点pdistal)增大。更具体来说，在某些实施例中，相对于中心纵轴109从近侧端点pproximal到远侧端点pdistal形成的角度tapered可处于约5度到约15度的范围中(例如，介于约8度与约12度之间，或约10度)。
虽然图6和图7a中图示为具有从近侧端点pproximal到远侧端点pdistal实质上线性的锥形外表面104，但在其它实施例中，接触焊嘴56可包含并非实质上线性而是可包含各种形状和轮廓(例如，凸状弯曲外表面、凹状弯曲外表面、阶梯线性外表面、阶梯弯曲外表面或其某一组合)的锥形外表面104。无关于具体形状或轮廓，接触焊嘴56的锥形外表面104经由其与气体扩散器58的配合锥形内表面106的相互作用而在接触焊嘴56安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时辅助接触焊嘴56的对准(例如，同心度)。
现返回到图7a，与图3和图5所图示的实施例相反，接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98不包含由斜向连接部分114连接的第一部分110和第二部分112。实际上，除了接触焊嘴56的近侧轴向端部102处的锥形内径144之外，无螺纹近侧端部部分98沿着无螺纹近侧端部部分98的整个轴向长度lproximal具有实质上恒定的内径和外径，这有助于焊丝到接触焊嘴56中的送给。实际上，应注意，无螺纹近侧端部部分98的实质上恒定的内径和外径实质上类似于外螺纹中间部分96的实质上恒定的内径和外径。应注意，外螺纹中间部分96的外径在本文中被定义为外螺纹60开始径向延伸的实质上恒定的外径。因此，除了接触焊嘴56的近侧轴向端部102处的锥形内径144之外，外螺纹中间部分96和无螺纹近侧端部部分98沿着外螺纹中间部分96和无螺纹近侧端部部分98的总轴向长度(lmiddle+lproximal)包含实质上恒定的内径和外径。图7b到图7i图示图7a的接触焊嘴56的各种视图以较好地图示接触焊嘴56的特征。
图21a是图6的接触焊嘴56的另一实施例的横截面侧视图。如图21a所图示，接触焊嘴56实质上类似于图7a所图示的接触焊嘴56。然而，图21a所图示的接触焊嘴56包含多个冷却片206，其中冷却片206围绕无螺纹近侧端部部分98从接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98径向延伸。明确地说，在图21a所图示的实施例中，冷却片206的公用外径实质上类似于外螺纹60开始径向延伸的外螺纹中间部分96的实质上恒定的外径。因此，凹槽208位于冷却片206之间以及外螺纹中间部分96与最远侧(例如，前)冷却片206之间。如同图7a所图示的接触焊嘴56的实施例，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，图21a所图示的接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98全部不与气体扩散器58进行物理接触。实际上，再次，当接触焊嘴56完全安装(例如，拧旋)到气体扩散器58中时，接触焊嘴56的外螺纹60以及在外螺纹60的下游(即，远侧)的轴向位置处邻接气体扩散器58的外表面(例如，包含锥形外表面104)是接触焊嘴56与气体扩散器58之间的仅有的物理接触点。冷却片206增大接触焊嘴56的“冷却尾部”(即，无螺纹近侧端部部分98)的对流热传递潜力，这是因为冷却片206(以及邻近凹槽208)增大了无螺纹近侧端部部分98的表面积。图21b到图21i图示图21a的接触焊嘴56的各种视图以较好地图示接触焊嘴56的特征。
如上所述，现返回到图6，焊炬内衬118可在第一轴向端部124上与内衬止挡126适配。在某些实施例中，气体扩散器58可在内部被配置成与内衬止挡126相互作用，以使得焊炬内衬118可不邻接接触焊嘴56的近侧轴向端部102、不驻留在接触焊嘴56的近侧轴向端部102内，也不与接触焊嘴56的近侧轴向端部102进行任何物理接触。例如，如图6所图示，接触焊嘴56和内衬止挡126在两者安装在焊炬16中时不在物理上相互作用。实际上，在某些实施例中，接触焊嘴56与内衬止挡126之间的轴向距离在两者安装在焊炬16中时可小于约1/8”、小于约1/16”、小于1/32”或更小。然而，在某些实施例中，接触焊嘴56与内衬止挡126各自具有实质上相互类似的外径以使得焊接气体的轴向流动完全不受阻碍，如箭头108所图示。具体来说，接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的外径可实质上类似于内衬止挡126的第二外表面140的外径。
因此，再次，可较容易进行接触焊嘴56的安装和移除，这是因为焊炬内衬118可不对接触焊嘴56的近侧轴向端部102施加任何轴向或逆旋转力。在某些实施例中，如本文中所描述，气体扩散器58也可在内部被配置成与内衬止挡126相互作用，以使得焊炬内衬118在焊炬内衬118与接触焊嘴56之间维持较好的同心度。实际上，在某些实施例中，内衬止挡126可与气体扩散器58成整体。换句话说，如本文中所描述，当内衬止挡126和气体扩散器58集成为单个部件时，内衬止挡126的特征可以是气体扩散器58的一部分。
图8a是图6的气体扩散器58的横截面侧视图。如图示，在某些实施例中，气体扩散器58在气体扩散器58的前轴向端部146处包含锥形内表面106，其中锥形内表面106的内径远离气体扩散器58的前轴向端部146而减小。如本文中所描述，锥形内表面106被配置成在接触焊嘴56安装在气体扩散器58中时与接触焊嘴56的锥形外表面104配合。邻近于锥形内表面106，气体扩散器58包含内螺纹62，其中内螺纹62被配置成与接触焊嘴56的外螺纹60配合以将接触焊嘴56固定在气体扩散器58内。邻近于内螺纹62，气体扩散器58包含第二锥形表面150，其中第二锥形表面150的内径远离气体扩散器58的前轴向端部146而增大，直到到达气体扩散器58的内孔152的一部分为止，内孔152具有实质上恒定的内径，并且气体贯通口64穿过内孔152延伸以有助于焊接气体从鹅颈管46的内部体积67穿过焊接止挡126的一个或更多个口142到形成在焊接喷嘴48与接触焊嘴56之间的内部体积72中的流动。如图示，气体扩散器58的内孔132被配置成与内衬止挡126的外表面136配合，并且还包含内部肩部148，其中内部肩部148被配置成与内衬止挡126的内部肩部138配合以在气体扩散器58在接触焊嘴56和内衬止挡126上方安装到鹅颈管46上(例如，经由配合螺纹65、70而拧旋到鹅颈管46上)时，将内衬止挡126相对于气体扩散器58固持在适当位置中。此外，如图示，气体扩散器58包含凹槽88(例如，由气体扩散器58的邻近壁90、92以及外表面86形成，如图4所图示)，其中可压缩构件74可插入到凹槽88中以有助于焊接喷嘴48在气体扩散器58上方的无螺纹式保持。图8b到图8e图示图8a的气体扩散器58的各种视图以较好地图示气体扩散器58的特征。
图9a是图6的内衬止挡126的横截面侧视图。如图示，在某些实施例中，内衬止挡126包含第一外表面136和外部肩部138，其中外部肩部138被配置成与气体扩散器58的内孔132(包含内部肩部148)配合以在气体扩散器58在接触焊嘴56和内衬止挡126上方安装到鹅颈管46上(例如，经由配合螺纹65、70而拧旋到鹅颈管46上)时，将内衬止挡126相对于气体扩散器58固持在适当位置中。此外，如本文中所描述，在某些实施例中，通过具有大体上匹配(例如，实质上类似于)图7a到图7i所图示的接触焊嘴56的无螺纹近侧端部部分98的外径的内径，内衬止挡126的第二外表面140有助于焊接气体穿过焊炬16的流动。此外，如图示，在某些实施例中，内衬止挡126包含一个或更多个口142，其中口142有助于焊接气体从鹅颈管46的内部体积67到形成在焊接喷嘴48与接触焊嘴56之间的内部体积72的流动。图9b到图9d图示图9a的内衬止挡126的各种视图以较好地图示内衬止挡126的特征。再次，如本文中所描述，在某些实施例中，图9a的内衬止挡126和图8a的气体扩散器58可组合为单个集成部件。
如图10所图示，本文所述的焊炬内衬组件122的实施例还包含设置在焊炬电缆42的后轴向端部处的后连接器152，其中后连接器152与焊炬内衬组件122的内衬接纳器154适配。在某些实施例中，内衬接纳器154可附加到后连接器152，并具有内衬接纳器孔156，其中焊炬内衬118的不适配的(后)轴向端部可插入到内衬接纳器孔156中。随着焊炬内衬118被送给到鹅颈管46中，焊炬内衬118的不适配的轴向端部158将进入内衬接纳器孔156并穿过其中。当焊炬内衬118已完全安装到焊炬16中时(即，当内衬止挡126邻接鹅颈管46时)，焊炬内衬118的不适配的轴向端部158将延伸穿过后连接器152的端部。内衬接纳器154用于将焊炬内衬118与后连接器152的中心线对准。
在某些实施例中，内衬接纳器154装配有锁紧螺丝160，其中锁紧螺丝160可上紧在焊炬内衬118上以将焊炬内衬118相对于内衬接纳器154固定在适当位置中。因此，锁紧螺丝160防止焊炬内衬118的不适配的轴向端部158在两个轴向方向上的轴向移动。内衬接纳器孔156被设计成仅略大于穿过内衬接纳器孔156的焊炬内衬118的外径。较小的直径差允许焊炬内衬118即使在锁紧螺丝160将径向力施加在焊炬内衬118上时也保持居中在后连接器152内。因此，当锁紧螺丝160上紧在焊炬内衬118上时，焊炬内衬118的不适配的轴向端部158被认为被“捕获”。换句话说，焊炬内衬118的不适配的轴向端部158不能够缩回到焊炬电缆42中，从后连接器152移出(即，轴向向前)或相对于后连接器152径向偏心地就位。从后连接器152突起的焊炬内衬118的不适配的轴向端部158必须被修整。然而，如同常规内衬设计，不需要进行测量。实际上，当锁紧螺丝160上紧在焊炬内衬118上时，焊炬内衬118简单地修整为大致上与内衬接纳器154的端部齐平。如本文中更详细地描述，在其它实施例中，代替将锁紧螺丝160用于内衬接纳器154中，筒夹或另一特征可用于将焊炬内衬118捕获在后连接器152处。
如上所述，后连接器152用于将焊炬内衬组件122与将焊丝传递到焊炬16中的驱动辊定位和对准。焊炬内衬组件122充当焊丝到焊炬16中的进入点。理想上，此进入点应尽可能接近驱动辊。焊炬内衬组件122向焊炬内衬118提供可调整的进入点到驱动辊距离。内衬接纳器154具有“通用”突起长度，但由于设计，焊炬内衬118可视需要调整为进一步突起。一旦焊炬内衬118已修整为大致上与内衬接纳器154的端部齐平，锁紧螺丝160便可松开，并且通过焊炬电缆42的扭曲，焊炬内衬118将向外延伸。延伸量可通过焊炬电缆42的操纵和/或对暴露的内衬端部的推/拉来微调。一旦已确定期望长度，那么用户简单地重新上紧锁紧螺丝160。不需要焊炬内衬118的重新修整。在一些情形下，此过程可在焊炬16经由焊炬电缆42而完全耦接到送丝机14的情况下执行。
此外，如果用户难以将焊炬内衬118修整为大致上与内衬接纳器154的端部齐平，那么锁紧螺丝160可松开，并且焊炬内衬118的突起部分可被推动到内衬接纳器154中，直到齐平为止。锁紧螺丝160可接着重新上紧，而不需要重新修整。再次，在一些情形下，此过程可在焊炬16经由焊炬电缆42而完全耦接到送丝机14的情况下执行。焊接气体在焊接过程期间存在于后连接器152内，并且必须不会向外泄漏。因此，如图11所图示，在某些实施例中，内衬接纳器154包含密封焊接气体防止从后连接器152漏出的密封件162(例如，处于锁紧螺丝160的相对轴向侧上)。
图12是图10和图11的内衬接纳器154和后连接器152的横截面侧视图。如图示，在某些实施例中，锁紧螺丝160可包含外螺纹164，其中外螺纹164被配置成经由内衬接纳器154而与内螺纹166配合以使锁紧螺丝160能够下拧到焊炬内衬118上以将焊炬内衬118牢固地固定在内衬接纳器154内。此外，如图示，在某些实施例中，内衬接纳器154可包含内螺纹168，其中内螺纹168被配置成与后连接器152上的外螺纹170配合，这使内衬接纳器154能够牢固地固定到后连接器152。
图10到图12中所图示的内衬接纳器154仅是可用于接纳焊炬内衬118并将焊炬内衬118固定在内衬接纳器154内的一个可能实施例。例如，图13到图16图示内衬接纳器154的另一实施例，其可用于接纳焊炬内衬118并将焊炬内衬118固定在内衬接纳器154内。然而，如图13到图16所图示，内衬接纳器154的此实施例不包含用于将焊炬内衬118固定在内衬接纳器154内的锁紧螺丝160。实际上，如本文中更详细地描述，图13到图16所图示的内衬接纳器154的实施例可改为包含设置在内衬接纳器154(例如，在某些实施例中，内衬接纳器154可以是黄铜帽)内的垫圈172(例如，在某些实施例中，橡胶垫圈)。因此，内衬接纳器154和垫圈172可共同地充当可安装在后连接器152(例如，在某些实施例中，后连接器152可包括黄铜，并且被称为黄铜销)上方的帽组件，如图14所图示。
随着帽组件(即，内衬接纳器154和垫圈172)安装到(例如，经由内衬接纳器154的配合内螺纹168以及后连接器152的外螺纹170而拧旋到)销(即，后连接器152)上，焊炬内衬118的不适配的端部158穿过内衬接纳器154的孔156。如图15所图示，随着帽组件拧旋到销上，垫圈172的锥形外轴向端面174最终接触销的配合锥形内轴向端面176。随着帽组件进一步拧旋到销上，垫圈172开始在轴向上(例如，在销的锥形轴向端面176与内衬接纳器154的径向延伸的正交内壁180之间)并在径向上(例如，经由配合锥形轴向端面174、176的相互作用)压缩，因此减小垫圈172的内径，如箭头178所图示。此减小的内径导致垫圈172夹持焊炬内衬118，这防止焊炬内衬118相对于垫圈172(以及因此，相对于帽组件)的轴向移动。此外，垫圈172的减小的内径在焊炬内衬118的外径与垫圈172的内径之间提供密封，这会防止焊接气体穿过内衬接纳器154的孔156泄漏出。类似地，气体密封在垫圈172与销的锥形轴向端面176之间的界面处产生，这会防止焊接气体穿过内衬接纳器154与销的配合螺纹168、170之间的螺纹连接而泄漏。
图17到图20图示内衬接纳器154的又一实施例，其可用于接纳焊炬内衬118并将焊炬内衬118固定在内衬接纳器154内。然而，在图17到图20所图示的实施例中，内衬接纳器154可改为包含垫圈182(例如，在某些实施例中，扁平橡胶垫圈)以及设置在内衬接纳器154(例如，再次，在某些实施例中，内衬接纳器154可以是黄铜帽)内的筒夹184(例如，在某些实施例中，塑料筒夹)。因此，内衬接纳器154、垫圈182和筒夹184可共同地充当可安装在后连接器152(例如，再次，在某些实施例中，后连接器152可包括黄铜，并且被称为黄铜销)上方的帽组件，如图17和图18所图示。
再次，随着帽组件(即，内衬接纳器154、垫圈182和筒夹184)安装到(例如，经由内衬接纳器154的配合内螺纹168以及后连接器152的外螺纹170而拧旋到)销(即，后连接器152)上，焊炬内衬118的不适配的端部158穿过内衬接纳器154的孔156。如图19所图示，随着帽组件拧旋到销上，筒夹184的外锥形表面186最终接触销的轴向端面188。随着帽组件进一步拧旋到销上，垫圈筒夹184开始在轴向上(例如，在销的轴向端面188与垫圈182之间)并在径向上(例如，经由筒夹184的外锥形表面186与销的轴向端面188之间的相互作用)压缩，因此减小垫圈筒夹184的内径，如箭头190所图示。此减小的直径导致筒夹184夹持焊炬内衬118，这防止焊炬内衬118相对于筒夹184(以及因此，相对于帽组件)的轴向移动。
在所图示的实施例中，垫圈182具有略小于焊炬内衬118的外径的内径，以使得垫圈182形成对焊炬内衬118的密封以防止焊接气体从焊炬16的内部泄漏。此外，如图示，在某些实施例中，o形环192可在销的螺纹170的结束处设置在销的外周向凹槽194中。明确地说，o形环192在与销的轴向端面188相对的螺纹结束处设置在外周向凹槽194中。随着帽组件弯曲拧旋到销上，内衬接纳器154的轴向端面196与o形环192相互作用，并将o形环192稍微压缩以形成气体密封，因此防止焊接气体穿过内衬接纳器154与销的配合螺纹168、170之间的螺纹连接而泄漏。应注意，在某些实施例中，筒夹184可包含邻近于外锥形表面186的正交外部肩部198，正交外部肩部198可与内衬接纳器154的配合内部肩部200相互作用，其中内部肩部200邻近于内衬接纳器154的内螺纹168，并且使得配合肩部198、200确保筒夹184(以及垫圈182)始终保持在内衬接纳器154内。
图20图示筒夹184自身的立体图。如图示，在某些实施例中，筒夹184可包含附接到公用圆柱形轴向端部部分204的多个独立区段202(例如，在所图示的实施例中，四个区段)。应了解，筒夹184的多个独立区段202经由与销的轴向端面188的相互作用而至少部分实现筒夹184的压缩，如关于图19所描述。
概括地说，焊炬内衬118形成长管状区段，其中焊丝可行进穿过所述长管状区段。本文所述的焊炬内衬组件122可经由焊炬16的鹅颈管46而安装到焊炬16中。焊炬内衬118的前轴向端部124装配有内衬止挡126，其中内衬止挡126具有大于鹅颈管46的前轴向端部128的外径。内衬止挡126用于限制焊炬内衬组件122可插入到鹅颈管46中有多远。额外益处在于气体扩散器58还限制焊炬内衬组件122的轴向移动(例如，返回到焊炬16的前轴向端部)，这是因为气体扩散器58在安装在焊炬16中时保持在固定位置中。因此，内衬止挡126无法朝向焊炬16的前轴向端部移动。此外，气体扩散器58用于将焊炬内衬组件122与接触焊嘴56径向对准(例如，居中)。
此外，本公开的实施例包含独立内衬接纳器154，其中内衬接纳器154并未附加到焊炬内衬组件122，而是可以可移除地附加到(例如，拧旋到)焊炬16的后连接器152。焊炬内衬组件122在一个轴向端部处装配有内衬止挡126，而相对轴向端部“裸露”或装配有覆盖管状区段的一部分的“收缩管”。内衬接纳器154包含孔156，其中焊炬内衬118的此轴向端部可随着焊炬内衬118穿过焊炬16的鹅颈管46而安装而穿过孔156。在某些实施例中，内衬接纳器154包含锁紧螺丝160，其中锁紧螺丝160可上紧以将焊炬内衬组件122固定在内衬接纳器154内。在其它实施例中，内衬接纳器154包含垫圈172，其中垫圈172可用于将焊炬内衬组件固定在内衬接纳器154内。在又一些其它实施例中，内衬接纳器154包含筒夹184，其中筒夹184可用于将焊炬内衬组件固定在内衬接纳器154内。
内衬接纳器154因此用于防止焊炬内衬组件122在焊炬16的后连接器152内的轴向移动。内衬接纳器154进一步用于将焊炬内衬组件122轴向对准在焊炬16的后连接器152内。
如本文中所描述，本文所述的前装载式捕获端部/捕获端部实施例消除或至少减少与鹅颈管处的内衬修整、鹅颈管处的内衬缩回、内衬与接触焊嘴的失准、气体扩散器移除(例如，当将锁紧螺丝用于气体扩散器中时)、上紧/松开位于气体扩散器中的锁紧螺丝、确定前装载式内衬是否完全就位于接纳器中、后连接器处的内衬缩回、接纳器处的内衬修整、焊丝进入点到驱动辊距离等有关的问题。所公开的实施例还包含接触焊嘴56，其中接触焊嘴56通过经由对流来帮助冷却接触焊嘴56而延长焊嘴寿命。此外，暴露于焊接电弧的接触焊嘴56的表面区域的量被最小化以减少从焊接电弧输入的辐射热并因此延长焊嘴寿命。此外，所公开的实施例示出相比常规系统改进的喷嘴保持。喷嘴保持表面上的磨损较少，而随着时间维持了保持性能。
如本文中所使用，当引用某些特性值时，术语“约”、“实质上类似”和“实质上恒定”可被解释为表示具有取决于制造容差在所述的值(或相当的特性)的2％内、1％内或0.5％或更小的值的特性。
虽然仅在本文中说明和描述本主题的某些特征，但对于本领域的技术人员来说，将清楚许多修改和改变。因此，应理解，随附权利要求书希望涵盖落入本公开的真实精神内的所有这些修改和改变。