等离子切割电极及制作方法与流程

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种等离子切割电极及制作方法。

背景技术：

在现代工业应用中，通过等离子切割工艺进行机械加工的应用越来越多，而等离子切割环节中需要使用到大量的等离子切割电极。目前市面上绝大部分等离子切割电极均采用全铜主体与铪金属放射体压配结合的方式；在实际使用中由于切割电极头部的工作温度较高，在高温下单个铪件放射体的导热性能不够，造成电极主体散热不够，使得电极中安装的铪金属长期处于高温状态，消耗过快，使用寿命较短；同时，现有的数控等离子切割割枪中的切割电极多采用单个铪件制成的金属放射体，因为寿命短，损耗高，需要频繁更换由铪件制成的放射体，不仅影响切割质量，还增加了用户的使用成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用寿命长，切割效果更好的等离子切割电极及制作方法。

本发明提供的一种等离子切割电极，包括第一导体和设置于第一导体内顶部位置的多个安装孔，所述安装孔沿第一导体的轴向设置，每个安装孔结构相同并且在每个安装孔中设置有1件铪件，所述第一导体内的铪件数量不止1件。

优选的，所述第一导体内还设置有第二导体，所述第二导体设置于第一导体内的顶部位置，并且所述安装孔设置于所述第二导体内的顶部位置，相应的每个安装孔中也设置有唯一的铪件。

优选的，所述安装孔的开孔位置在第一导体顶部径向表面的平面上围绕表面中心均匀布置，各个开孔中心到表面中心的距离相同；每个开孔中心到表面中心的连线为连心线，各连心线在表面中心连接处形成的夹角角度相同；各安装孔的开孔范围都不经过表面中心位置，且相邻安装孔的开孔边缘连通，使得设置于每个安装孔中的铪件能与相邻的铪件之间紧密连接。

优选的，所述安装孔的开孔位置在第二导体顶部径向表面的平面上围绕表面中心均匀布置，各个开孔中心到表面中心的距离相同；每个开孔中心到表面中心的连线为连心线，各连心线在表面中心连接处形成的夹角角度相同；各安装孔的开孔范围都不经过表面中心位置，且相邻安装孔的开孔边缘连通，使得设置于每个安装孔中的铪件能与相邻的铪件之间紧密连接。

优选的，所述铪件远离第一导体顶部一端为弯曲结构，并且弯曲的方向远离电极中心轴。

优选的，所述铪件的数量为3件或者4件。

优选的，所述第一导体为无氧铜、紫铜或者弥散铜；所述第二导体为银块或者银合金。

优选的，在与铪件相连接的第一导体或者第二导体的顶部径向表面还设置有凹球面，所述凹球面在径向表面投影的圆心位于径向表面的表面中心处。

等离子切割电极的制作方法，所述制作流程包括下列步骤：

步骤1：在第一导体内的顶部位置设置结构相同的多个安装孔；

步骤2：将铪件通过压配安装或焊接的方式设置在安装孔内。

等离子切割电极的制作方法，所述制作流程包括下列步骤：

步骤1：将第二导体通过压配安装或焊接的方式设置于第一导体内的顶部位置；

步骤2：在第二导体内的顶部位置设置结构相同的多个安装孔；

步骤3：将铪件通过压配安装或焊接的方式设置在安装孔内。

本发明所述的等离子切割电极，由于采用全铜主体或者铜银结合主体与多个铪件放射体结合制成，减小了工作环境中铪件发射体的发热损耗，在高温环境下比传统的等离子切割电极具有的更长使用寿命，有效解决了等离子切割电极在使用过程中电极放射体导热不足和过快消耗问题，大大降低了用户的使用成本。同时，由于铪件发射体的损耗减小，提高了等离子切割电极的工作精度，也相应提高了电极的切割质量。

附图说明

图1为本发明实施例1的等离子切割电极安装铪件前的轴向剖视结构示意图；

图2为本发明实施例1的等离子切割电极的轴向剖视结构示意图；

图3为本发明实施例1的等离子切割电极的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例1的等离子切割电极径向表面上安装孔的开孔位置示意图；

图5为本发明实施例2的等离子切割电极安装铪件前的轴向剖视结构示意图；

图6为本发明实施例2的等离子切割电极的轴向剖视结构示意图；

图7为本发明实施例2的等离子切割电极的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例2的等离子切割电极径向表面上安装孔的开孔位置示意图；

图中1第一导体，2第二导体，3安装孔，4铪件，5径向表面，6凹球面，7开孔，8连心线，9夹角，10外切圆。

具体实施方式

实施例1

由图1至图4所示，一种等离子切割电极，包括第一导体1和设置于第一导体1内顶部位置的3个安装孔3。本实施例中的第一导体1为内部结构部分中空的圆柱体，根据实际情况的需要，也可以将第一导体1设置为长方体柱体、三棱柱柱体或者其它形状的多棱柱柱体，但圆柱体的加工成本更低，所以本实施例中的第一导体1采用圆柱体结构。每个安装孔3都为结构相同的长条结构，并且都沿第一导体1的轴向设置。在每个安装孔3中设置有1件铪件4，所以第一导体1内的铪件4数量为3件。

本实施例中安装孔3的开孔7位置在第一导体1顶部径向表面5的平面上围绕表面中心均匀布置，因为第一导体1为圆柱体，所以第一导体1顶部的径向表面5为圆形表面，表面中心位置即为圆心。各个安装孔3的圆形开孔7中心到径向表面5圆心的距离相同，设定每个开孔7中心到圆心的连线为连心线8，各连心线8在表面中心连接处形成的夹角9角度相同，3条连心线8形成3个相邻的120度夹角9，即三等分了整个圆。由于3个圆形开孔7的大小结构相同，开孔7中心到径向表面5圆心的距离相同，连心线8形成的夹角9相同，所以均匀排列的3个开孔7拥有同一个外切圆10，所述外切圆10的圆心与径向表面5的圆心重合，并且这个外切圆10被3条连心线8三等分，其能实现的技术效果是工作中3件铪件4在放电过程中所产生的等离子能量柱为圆柱体形状，且这个能量柱的径向横切面呈现出一个与外切圆10同心的正圆形电弧。在实际应用中，标准的圆形电弧在切割过程中能实现更准确的精确度和更好的切割质量。

本实施例中，各安装孔3的开孔7范围都不经过表面中心位置，使得在3个安装孔3中间位置还保留有第一导体1部分，便于铪件4通过第一导体1散热；3个安装孔3中相邻安装孔3的开孔7边缘连通，使得设置于每个安装孔3中的铪件4能与相邻的铪件4之间紧密连接，上述结构能帮助铪件4在工作过程中提高散热效率，大大延长其使用寿命。所述铪件4远离第一导体1顶部一端为弯曲结构，并且弯曲的方向远离电极中心轴，可以增加铪件4和第一导体1的结合紧密度，不脱落。在与铪件4相连接的第一导体1的顶部径向表面5还设置有凹球面6，所述凹球面6在径向表面5投影的圆心位于径向表面5的圆心处，能起到汇聚能量的作用。本实施例中，所述第一导体1可以采用无氧铜、紫铜或者弥散铜等铜制材料，以实现较好的导热效果；铪件4采用压配变形挤压的安装工艺设置于安装孔3内，使得铪件4与第一导体1接触紧密，更牢靠，不仅不容易脱落，而且能实现快速散热。

本实施例中等离子切割电极的加工制作流程如下：

步骤1.采用数控机床将需要使用的铪件和铜体加工成型，其中铜体将作为第一导体。将加工好的长条状铪件用酒精清洗干净，放于铪丝盒中；铜体加工好后经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后产品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒。

步骤2.将处理好的铜体在精密数控机床上钻3个开孔连心线三等分同一外切圆的圆形安装孔，安装孔的直径为1.1毫米。安装孔沿铜体轴向设置，其深度为3.6毫米；开孔后的铜体经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后产品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒。

步骤3.通过手动压力机将3件铪件分别预压入铜体顶部的安装孔中，得到预压件，预压完成后铪件顶部高出铜体的上端面顶部，高出的距离为2mm。

步骤4.采用1.5吨气动压力机对步骤3完成的预压件进行再次压配处理，将铪件完全压入电极的铜体中，完成压配后铪件顶部高度与电极铜体上端面顶部高度一致，并且压配后铪件底部弯曲变形。

步骤5.采用数控机床将步骤4等到的电极铜体顶部平面进行球坑处理，在顶部平面加工出一个深度为0.2毫米，直径为2.0毫米的凹球面结构，所述凹球面在所述顶部平面投影的圆心位于顶部径向表面的圆心处。将完成球坑处理后的铜体经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后成品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒，完成加工流程。

实施例2

由图5至图8所示，与实施例1结构相似的一种等离子切割电极，包括第一导体1、第二导体2和设置于第二导体2内顶部位置的4个安装孔3。本实施例中的第一导体1为内部结构部分中空的圆柱体，所述第二导体2也为圆柱体结构，设置于第一导体1内的顶部位置。每个安装孔3都为结构相同的长条结构，并且都沿第一导体1的轴向设置。在每个安装孔3中设置有1件铪件4，所以第一导体1内就包括了第二导体2和设置于第二导体2内的4件铪件4。

本实施例中4个安装孔3的开孔7位置在第二导体2顶部径向表面5的平面上围绕表面中心均匀布置，因为第二导体2为圆柱体，所以第二导体2顶部的径向表面5为圆形表面，表面中心位置即为圆心。各个安装孔3的圆形开孔7中心到径向表面5圆心的距离相同，设定每个开孔7中心到圆心的连线为连心线8，各连心线8在表面中心连接处形成的夹角9角度相同，4条连心线8形成4个相邻的90度夹角9，即四等分了整个圆。由于4个圆形开孔7的大小结构相同，开孔7中心到径向表面5圆心的距离相同，连心线8形成的夹角9相同，所以均匀排列的4个开孔7拥有同一个外切圆10，所述外切圆10的圆心与径向表面5的圆心重合，并且这个外切圆10被4条连心线8四等分，其能实现的技术效果是工作中4件铪件4在放电过程中所产生的等离子能量柱为圆柱体形状，且这个能量柱的径向横切面呈现出一个与外切圆10同心的正圆形电弧。在实际应用中，标准的圆形电弧在切割过程中能实现更准确的精确度和更好的切割质量。

本实施例中，各安装孔3的开孔7范围都不经过表面中心位置，使得在4个安装孔3中间位置还保留有第二导体2部分，便于铪件4通过第二导体2散热；4个安装孔3中相邻安装孔3的开孔7边缘连通，使得设置于每个安装孔3中的铪件4能与相邻的铪件4之间紧密连接，上述结构能帮助铪件4在工作过程中提高散热效率，大大延长其使用寿命。所述铪件4远离第一导体1顶部一端为弯曲结构，并且弯曲的方向远离电极中心轴，可以增加铪件4和第一导体1的结合紧密度，不脱落。在与铪件4相连接的第二导体2的顶部径向表面5还设置有凹球面6，所述凹球面6在径向表面5投影的圆心位于径向表面5的圆心处，能起到汇聚能量的作用。本实施例中，所述第一导体1可以采用无氧铜、紫铜或者弥散铜等铜制材料，所述第二导体2采用银块或者银合金等材料，以实现较好的导热效果；铪件4采用压配变形挤压的安装工艺设置于安装孔3内，使得铪件4与第一导体1接触紧密，更牢靠，不仅不容易脱落，而且能实现快速散热。

本实施例中等离子切割电极的制作方法，包括的制作流程如下：

步骤1.采用数控机床将需要使用的铪件、银块和铜体加工成型，其中铜体将作为第一导体，银块将作为第二导体。将加工好的长条状铪件用酒精清洗干净，放于铪丝盒中；银块和铜体加工好后经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后产品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒。

步骤2.使用压力机将银块压于铜体中，完成压配后银块顶部高度应与电极的铜体顶部高度一致。

步骤3.将压配好的银铜结合体在精密数控机床上钻4个开孔连心线四等分同一外切圆的圆形安装孔，安装孔的直径为1.0毫米。安装孔沿银铜结合体轴向设置，其深度为3.6毫米；开孔后的银铜结合体经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后产品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒。

步骤4.通过手动压力机将4件铪件分别预压入银铜结合体顶部的安装孔中，得到预压件，预压完成后铪件顶部高出银铜结合体的上端面顶部，高出的距离为2mm。

步骤5.采用1.5吨气动压力机对步骤4完成的预压件进行再次压配处理，将铪件完全压入电极的银铜结合体或铜体中，完成压配后铪件顶部高度与电极银铜结合体或铜体上端面顶部高度一致。压配后银块变形，铪件变形，铪件和银块形成紧密弯曲扇形。

步骤6.采用数控机床将步骤5等到的电极银铜结合体顶部平面进行球坑处理，在顶部平面加工出一个深度为0.2毫米，直径为2.0毫米的凹球面结构，所述凹球面在所述顶部平面投影的圆心位于顶部径向表面的圆心处。将完成球坑处理后的银铜结合体经过超声波10分钟除油，然后气枪吹干表面水分，放于60度烘箱经过5到8分钟烘干，取出烘干后成品等温度自然冷却后放于产品吸塑盒，完成加工流程。

实施例3

同实施例1或实施例2结构相同的一种等离子切割电极，采用电子束焊、激光焊或者钎焊等焊接工艺将第二导体2固定于第一导体1中，或者通过焊接的方式将铪件4固定于安装孔3中。同压配工艺一样，完成后的铜体或者银铜结合体与多件铪件4组成的整体结构紧密，能有效提高电极的导电、导热效果。

本发明所述的等离子切割电极，由于采用全铜主体或者铜银结合主体与多个铪件放射体结合制成，减小了工作环境中铪件发射体的发热损耗，在高温环境下比传统的等离子切割电极具有的更长使用寿命，有效解决了等离子切割电极在使用过程中电极放射体导热不足和过快消耗问题，大大降低了用户的使用成本。由于铪件发射体的损耗减小，并且多件均匀分布的铪件在工作中所产生的等离子能量柱的径向横切面是呈现正圆形形状的电弧，不仅提高了等离子切割电极的工作精度，也相应提高了电极的切割质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改、外形优化或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。