一种等离子切割电极及其制作方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种等离子切割电极及其制作方法。

背景技术：

在现代工业应用中，通过等离子切割方法进行机械加工的应用越来越多，等离子切割是利用等离子弧的热能实现切割的方法，等离子切割的原理是以高温高速的等离子弧为热源，并利用压缩高速的机械冲刷力将已融化的金属或非金属吹走而形成狭窄切口的过程。等离子切割环节中，对于电极的消耗是巨大的，电极的消耗主要是指发射体的消耗，其主要原因是发射体散热不够快速，故而解决发射体的散热问题有利于降低发射体的损耗，延长发射体的使用时间，降低用户的使用成本，同时也提高对物料的切割质量。

技术实现要素：

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种使用寿命长且能保证切割效果的等离子切割电极及其制作方法，具体方案如下：

一种等离子切割电极，包括呈管状的第一导体，所述第一导体的外端内部沿周向设有第一台阶；所述第一导体的内部固设有第二导体，所述第二导体外端设有与所述第一台阶对应的第二台阶，所述第一台阶、第二台阶之间为连接所述第一导体、第二导体的焊缝，第二导体的内端为凸台，所述凸台与第一导体同轴；所述第二导体的外端面开设有盲孔，所述盲孔内设有发射体；所述发射体的侧面沿轴向均布开设有多条凸棱；所述盲孔的侧面设有与所述凸棱对应的卡槽。

基于上述，所述盲孔的顶部设有倒角，所述发射体、盲孔之间为过盈装配。

基于上述，所述焊缝由所述第一导体、第二导体以及放置在第一导体、第二导体之间的补偿材料通过摩擦焊接形成。

基于上述，所述补偿材料为银合金丝。

基于上述，所述第一导体的材料无氧铜或者铜合金。

基于上述，所述第二导体的材料为银或者银合金。

基于上述，所述发射体的材质为铪或钨。

基于上述，所述凸棱的截面形状为矩形、圆形或三角形。

根据上述的等离子切割电极，其制作方法包括下列步骤：

步骤1：采用模具制作发射体；

步骤2：采用数控机床在第二导体的外端面开设与发射体外轮廓对应并能与之过盈配合的盲孔、卡槽，在盲孔、卡槽的外端面开设易于装配用的倒角；

步骤3：采用超声波清洗机对第二导体、发射体进行清洗，以除去其表面的氧化膜、油污等杂质，并通过热吹风对第二导体、发射体进行烘干处理；

步骤4：采用冷压的方式将发射体压入盲孔内；

步骤5：采用超声波清洗机对第一导体进行清洗，以除去表面的氧化膜、油污，而后通过热吹风对其进行干燥处理；

步骤6：对第一导体进行热处理，将第一导体放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t1℃，保温n1分钟后，第一导体随加热炉冷却至常温，其中，t1的温度范围是180-200℃，n1的时间范围是5-30分钟；

步骤7：对安装有发射体的第二导体进行热处理，将第二导体放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t2℃，保温n2分钟后，第二导体随加热炉冷却至常温，其中t2的温度范围为160-200℃，n2的时间范围是20-120分钟；

步骤8：将第一导体固定在摩擦焊接机的固定端，将第二导体的凸台固定夹持在摩擦焊接机的转动端，第一导体与第二导体同轴且第一台阶与第二台阶相对；

步骤9：用超声波清洗机对焊接用的补偿材料——银合金丝进行清洗，而后通过热吹风对其进行干燥处理，并将其盘绕置于第一导体内的第一台阶处；

步骤10：启动转动端进行摩擦焊接，银合金丝熔融形成第一导体和第二导体之间的焊缝；

步骤11：对焊缝进行热处理，将焊接完成后的等离子切割电极放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t3℃，保温n3分钟后，等离子切割电极随加热炉冷却至常温，其中t3的温度范围为120-150℃，n3的时间范围是10-60分钟；

步骤12：对摩擦焊接过程中所产生的突出第一导体或第二导体外端面的补偿材料进行切削处理；

步骤13：制作完成。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：

1、本发明中，通过在发射体的侧面沿周向开设多条凸棱，在第二导体上开设盲孔，盲孔的侧面设置与凸棱对应的卡槽，盲孔与卡槽之间采用过盈配合，盲孔及卡槽的外端开设便于安装的倒角；相对于传统的发射体与导体之间的设计方式，此结构设计提升了发射体与导体的装配效率，保证了发射体与导体之间的导电性，同时也加快了发射体的散热速度，有利于延长等离子切割电极的使用寿命。

2、本发明中，第一导体与第二导体之间采用摩擦焊接，摩擦焊接的过程中加入了补偿材料，此种焊接方式，保证了第一导体和第二导体接触良好，进而保证了第一导体和第二导体之间的导电性和导热性，同时也保证了发射体的散热效率，有利于延长发射体的使用寿命；此外，摩擦焊接不必依赖于熟练焊工，焊接速度快，准备工作量小，不会产生焊接烟气或其他对环境污染严重的气体。

附图说明

图1是本发明的整体结构主剖视图。

图2是本发明的整体结构左视图。

图3是本发明的整体结构分离剖视图。

图4是本发明中第二导体的主视图。

图5是本发明中第二导体的左视图。

图6是本发明中第二导体的右视图。

图7是本发明中发射体的主视图。

图8是本发明中发射体的右视图。

图中：1、第一导体；1.1、第一台阶；2、第二导体；2.1、盲孔；2.2、卡槽；2.3、第二台阶；2.4、倒角；2.5、凸台；3、发射体；3.1、凸棱；4、焊缝；4.1、银合金丝。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例

如图1-图8所示，本发明提供一种等离子切割电极，包括呈管状的第一导体1，所述第一导体1的外端内部沿周向设有第一台阶1.1。

在第一导体1的内部固设有第二导体2，所述第二导体2外端设有与所述第一台阶1.1对应的第二台阶2.3，所述第一台阶1.1、第二台阶2.3之间为连接所述第一导体1、第二导体2的焊缝4，第二导体2的内端为凸台2.5，所述凸台2.5与第一导体1同轴。

在第二导体2的外端面开设有盲孔2.1，所述盲孔2.1内设有发射体3；为增大发射体3与第二导体2的接触面积以利于发射体3散热，在发射体3的侧面沿轴向均布开设有多条凸棱3.1，凸棱3.1的截面形状可以为矩形、圆形或三角形，此处选用矩形，而盲孔2.1的侧面设有与凸棱3.1对应的卡槽2.2。

需要说明的是，上述发射体3、盲孔2.1之间为过盈装配，为便于发射体3的安装，所述盲孔2.1、卡槽2.2的顶部设有倒角2.4。

为保证等离子切割电极的整体导电性及散热性，上述焊缝4由所述第一导体1、第二导体2以及放置在第一导体1、第二导体2之间的补偿材料通过摩擦焊接形成，所述补偿材料为银合金丝4.1。

所述第一导体1的材料可以采用无氧铜或者铜合金；所述第二导体2的材料为银或者银合金；所述发射体3的材质为铪或钨。

上述等离子切割电极的制作方法包括下列步骤：

步骤1：采用模具制作发射体3；

步骤2：采用数控机床在第二导体2的外端面开设与发射体3外轮廓对应并能与之过盈配合的盲孔2.1、卡槽2.2，在盲孔2.1、卡槽2.2的外端面开设易于装配用的倒角2.4；

步骤3：采用超声波清洗机对第二导体2、发射体3进行清洗，以除去其表面的氧化膜、油污等杂质，并通过热吹风对第二导体2、发射体3进行烘干处理；；

步骤4：采用冷压的方式将发射体3压入盲孔2.1内；

步骤5：采用超声波清洗机对第一导体1进行清洗，以除去表面的氧化膜、油污，而后通过热吹风对其进行干燥处理；

步骤6：对第一导体1进行热处理，将第一导体1放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t1℃，保温n1分钟后，第一导体1随加热炉冷却至常温，其中，t1的温度范围是180-200℃，n1的时间范围是5-30分钟；

步骤7：对安装有发射体3的第二导体2进行热处理，将第二导体2放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t2℃，保温n2分钟后，第二导体2随加热炉冷却至常温，其中t2的温度范围为160-200℃，n2的时间范围是20-120分钟；

步骤8：将第一导体1固定在摩擦焊接机的固定端，将第二导体2的凸台2.5固定夹持在摩擦焊接机的转动端，第一导体1与第二导体2同轴且第一台阶1.1与第二台阶2.3相对；

步骤9：用超声波清洗机对焊接用的补偿材料——银合金丝4.1进行清洗，而后通过热吹风对其进行干燥处理，并将其盘绕置于第一导体1内的第一台阶1.1处；

步骤10：启动转动端进行摩擦焊接，银合金丝4.1熔融形成第一导体1和第二导体2之间的焊缝4；

步骤11：对焊缝4进行热处理，将焊接完成后的等离子切割电极放置在加热炉中，以每分钟升温10℃的速度升温至t3℃，保温n3分钟后，等离子切割电极随加热炉冷却至常温，其中t3的温度范围为120-150℃，n3的时间范围是10-60分钟；

步骤12：对摩擦焊接过程中所产生的突出第一导体1或第二导体2外端面的补偿材料进行切削处理；

步骤13：制作完成。

本发明所提供的等离子切割电极，通过在发射体3的侧面沿周向开设多条凸棱3.1，在第二导体2上开设盲孔2.1，盲孔2.1的侧面设置与凸棱3.1对应的卡槽2.2，盲孔2.1与卡槽2.2之间采用过盈配合，盲孔2.1及卡槽2.2的外端开设便于安装的倒角2.4；相对于传统的发射体3与导体之间的设计方式，此结构设计提升了发射体3与导体的装配效率，保证了发射体3与导体之间的导电性，同时也加快了发射体3的散热速度，有利于延长等离子切割电极的使用寿命。

另外，第一导体1与第二导体2之间采用摩擦焊接，摩擦焊接的过程中加入了焊接用的补偿材料——锌合金丝，此种焊接方式，保证了第一导体1和第二导体2接触良好，进而保证了第一导体1和第二导体2之间的导电性和导热性，同时也保证了发射体3的散热效率，有利于延长发射体3的使用寿命；此外，摩擦焊接不必依赖于熟练焊工，焊接速度快，准备工作量小，不会产生焊接烟气，不仅节约工时，而且具有节能、环保的特点。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。