专利名称：水下等离子弧发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种等离子弧发生器，特别是涉及一种适用于金属材料表面处理的水下等离子弧发生器。
现有的等离子弧发生器，一般采用尖端引弧，电弧能量稳定性差；需对电极进行专门加工，费时费力，且难以保证加工精度；工作时产生的噪音和弧光会造成环境污染。
本实用新型旨在提供一种可减少环境污染、电弧能量稳定性强，且可提高加工质量的水下等离子弧发生器。
本实用新型的任务是这样完成的由上腔体、下腔体、绝缘圈和电极组成水下等离子弧发生器，上腔体中设置一个平端面电极，下腔体中的喷嘴上部呈锥形开口，电极外部设置气体分流器。
本实用新型的进一步任务是这样完成的在水下等离子弧发生器的气体分流器外部，设置螺旋槽。
本实用新型的另一个进一步任务是这样完成的将水下等离子弧发生器的平端面电极的外径与喷嘴的孔径设置为紧配合，并将喷嘴上部的锥形开口角加工为115～125°。
由于本实用新型采用了平端面电极和锥形喷嘴，引弧方便；工作稳定性强；电极外部设置气体分流器，使气流可分为工作气体和冷却压缩介质，有利于控制弧柱形态，提高表面处理质量；
在气体分流器外部设置螺旋槽，可提高等离子弧的能量密度，排除加热区域的水，营造出惰性气体保护区域，而且还能可自动校正发生器的同心度，进一步稳定电弧能量；平端面电极的外径与喷嘴的孔径采用紧配合，并将喷嘴上部的锥形开口角加工为115～125°，便于引弧；总体结构适合于水下工作，可减少环境污染；在表面处理过程中工件始终处于冷却状态，可提高工件的表面处理质量。
下面，结合附图
详细介绍本实用新型。
附图为本实用新型水下等离子弧发生器的结构示意图。
实施例一由上腔体1和下腔体2组成水下等离子弧发生器的壳体，上下腔体之间用绝缘圈7隔开。上腔体1中设置一个市场上直接购买的φ4～6平端面电极4，下腔体2中的喷嘴9上部呈锥形开口。工作时，将等离子弧发生器安置在被处理工件上方，浸入水中。用气源排尽等离子弧发生器中的水后，接通电源，上腔体1与电源的负极相连接，下腔体2与正极相连。在高频脉冲电压的作用下，电极端部与喷嘴9圆锥角处的气隙被击穿放电，产生电弧。电极外部设置有气体分流器8，进入等离子弧发生器的气流经气体分流器8分流后，一路由等离子弧发生器轴向流出，为电弧提供工作气体；另一路经由气体分流器8对电弧产生适当的压缩，以调节等离子弧的刚度。在处理过程中，可以恒速地移动处理工件或等离子弧发生器。经表面加热处理的工件几乎在处理的同时就予以激冷淬火，从而保证了表面硬度，且硬化区晶粒均匀细小。此外，水下工作还有效的降低了噪音，隔绝了弧光和臭氧对操作人员的危害。
实施例二由上腔体1和下腔体2组成水下等离子弧发生器的壳体，上下腔体之间用绝缘圈7隔开。上腔体1中设置一个直接从市场上购买的φ4～6平端面电极4，下腔体2中的喷嘴9上部呈锥形开口，锥形开口角约为115～125°，喷嘴9的锥口孔径3为φ3～5.5。电极外部设置带有螺旋槽的气体分流器8。工作时，将等离子弧发生器固定在移动机构上，并安置在被处理工件上方，浸入水中。冷却水自进水口6流入上腔体1，对平端面电极4进行间接冷却后，由出水口5流出。用气源排尽等离子弧发生器中的水后，接通电源，上腔体1与电源的负极相连接，下腔体2与正极相连。采用200A工作电流，30V工作电压，0.6MPa气体工作压力，以及1600L/H的气体流量，对T8材质的冲剪机上模进行局部表面热处理。在高频脉冲电压的作用下，电极端部与喷嘴9圆锥角处的气隙被击穿放电，产生电弧。进入等离子弧发生器的气流经气体分流器8分流后，一路由等离子弧发生器轴向流出形成电弧，另一路沿气体分流器8外部的螺旋槽高速旋转流出，以其旋转产生机械作用压缩电弧，同时又带走电弧热量使之收缩，从而提高了电弧能量密度，增大电离度。同时隔绝电弧对喷嘴内壁的热作用，提高其使用寿命。旋转气流排出等离子弧发生器进入水中，排开加热区域的水，营造出惰性气体保护下的热处理小环境，可进一步提高处理工件的表面质量。冲剪机上模经水下局部表面处理后，刃口处取得了深度为1.6mm，表面硬度HRC60的淬火层，金相组织为马氏体和少量残余奥氏体。若等离子弧发生器在零件加工、部件装配，以及其它工作过程中产生同心度偏差，在气体分流器8产生的旋转保护气流作用下，阴极斑点可在平端面电极上漂移，能自动校正，保证等离子弧的工作稳定性。
权利要求1.一种由上腔体(1)、下腔体(2)、绝缘圈(7)和电极组成的水下等离子弧发生器，电极置于上腔体(1)内，其特征在于所述的电极为平端面电极(4)，下腔体(2)中的喷嘴(9)上部呈锥形开口，电极外部设置气体分流器(8)。
2.根据权利要求1所述的水下等离子弧发生器，其特征在于所述的气体分流器(8)外部开有螺旋槽。
3.根据权利要求1所述的水下等离子弧发生器，其特征在于所述平端面电极(4)的外径与喷嘴(9)的孔径(3)为紧配合，喷嘴(9)上部的锥形开口角为115～125°。
专利摘要本实用新型揭示了一种水下等离子弧发生器。由上腔体、下腔体、绝缘圈和电极组成，上腔体中设置一个平端面电极，下腔体中的喷嘴上部呈锥形开口，电极外部设置气体分流器。气体分流器，使气流可分为工作气体和冷却介质，引弧方便；工作稳定性强；还能提高等离子弧的能量密度。本实用新型的水下等离子弧发生器特别适用于水下金属局部表面硬化处理，可减少环境污染、降低工件变形、提高工件的表面质量。
文档编号H05H1/26GK2231473SQ95243439
公开日1996年7月17日 申请日期1995年2月13日 优先权日1995年2月13日
发明者黄晨, 袁智康 申请人:上海工程技术大学