用于等离子弧焊炬的有成本效益的筒的制作方法

本发明总体涉及用于接触启动等离子弧焊炬的筒(cartridge)，并且更具体地涉及一个或多个可替换的低成本筒，每个筒具有多个一体化构件。

背景技术：

1、诸如等离子弧焊炬的热处理焊炬广泛用于材料的高温处理(例如，加热、切割、熔刮和标记)。等离子弧焊炬大体上包括焊炬主体、安装在焊炬主体内的电极、设置在电极的开孔内的发射性插入物、安装在焊炬主体内的具有中心出口孔口的喷嘴、护罩、电气连接、用于冷却的通路、用于电弧控制流体(例如，等离子气体)的通路，以及功率供应源。涡流环可用来控制形成在电极与喷嘴之间的等离子体室中的流体流型。在一些焊炬中，保持盖用来将喷嘴和/或涡流环维持在等离子弧焊炬中。在操作中，焊炬产生等离子弧，其为具有高温和足够动量的电离气体的收缩射流，以有助于协助去除熔融金属。在焊炬中使用的气体可为非反应性的(例如，氩或氮)，或反应性的(例如，氧或空气)。

2、一种用于在等离子弧焊炬中产生等离子弧的方法是接触启动方法。接触启动方法涉及在电极与喷嘴之间建立物理接触和电气连通，以在它们之间创建电流路径。电极和喷嘴可协作，以在焊炬主体内创建等离子体室。电流提供到电极和喷嘴，并且气体引入到等离子体室。气体压力逐渐增加，直到压力足以将电极和喷嘴分离。分离引起在等离子体室中在电极与喷嘴之间形成电弧。电弧将引入的气体电离以产生等离子体射流，该等离子体射流可转移到工件上进行材料处理。在一些应用中，功率供应源适于在电弧的生成期间提供称为维弧电流的第一电流，并且在等离子体射流已经转移到工件时提供称为转移弧电流的第二电流。

3、各种构造都可能用于生成电弧。例如，电极可在焊炬主体内远离静止喷嘴移动。这样的构造称为“回吹(blow-back)”接触启动方法，因为气体压力引起电极远离工件移动。这样的系统的一个问题与喷嘴和电极耗材的精确对准有关，该精确对准会显著影响耗材的寿命预期和材料加工/切割质量。在另一个构造中，喷嘴可远离相对静止的电极移动。这样的构造称为“前吹”接触启动方法，因为气体压力引起喷嘴朝向工件移动。

4、现有的等离子切割系统包括可结合不同电流和/或操作模式使用的大量单独耗材。大量耗材选项需要使用者有很大的零件数目和库存，并且可能使使用者混淆，并且提高了安装不正确耗材的可能性。大量耗材选项也会引起(多个)焊炬设置时间过长，并且难以在需要焊炬中的不同耗材布置的切割过程之间转换，耗材的布置和安装通常在现场一次一个构件来进行。例如，在切割操作之前，为特定切割任务选择和安装正确的一组耗材可能繁琐且耗时。此外，当旧构件与新构件一起使用时，在现场选择、组装和安装这些构件可能引起对准问题或兼容性问题。在焊炬操作期间，现有耗材可能遇到性能问题，如无法维持正确的耗材对准和间隔。此外，目前的耗材包括大量昂贵的材料(例如，vespeltm)，并且通常需要相对复杂的制造过程，这导致显著的制造成本，并且妨碍了它们的广泛商业化、生产和采用。需要的是一种新的和改进的耗材平台，其可降低制造成本和时间、减少零件数量、提高系统性能(例如，构件对准、切割质量、耗材寿命、可变性/多功能性等)，并且简化了耗材由最终使用者的安装和使用。

技术实现思路

1、本发明提供用于等离子弧焊炬(如用于手动操作的、空气冷却的等离子弧焊炬)的一种或多种一体化的有成本效益的筒设计。大体上，由于筒包括成套的两个或更多个耗材构件，故其提供了便利使用，并且相比于独立地安装/替换各个耗材构件，缩短了安装到等离子弧焊炬中的时间。另外，在焊炬中使用筒可改善构件对准和切割一致性。然而，制造和材料成本可能妨碍筒的广泛商业化和生产。本发明通过提供一个或多个有成本效益的筒设计来解决该问题，所述筒设计便于筒的商业化和生产，并且改善其安装。

2、一方面，本发明的特征在于一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的筒。筒包括涡流环和冠部。涡流环包括具有基本上空心部分的成型热塑性细长主体，成型热塑性细长主体具有远端和近端，并且构造成在空心部分内接收电极。涡流环还包括多个气体流动开口，所述气体流动开口由细长主体的远端限定，并且构造成将涡流运动给予用于等离子弧焊炬的等离子气体流。涡流环进一步包括在远端处的细长主体的表面上的喷嘴保持特征，以用于将喷嘴保持到细长主体。冠部附连到涡流环的细长主体的近端。冠部基本上包围细长主体的近端。

3、在一些实施例中，冠部由导电材料形成。冠部可构造成将电极保持在筒内，并且将电流传递至电极。冠部可包括偏压表面，以用于物理接触抵靠电极的近端偏压的弹性元件。此外，冠部可包括基本上空心的主体，其构造成将弹性元件保持在偏压表面与电极的近端之间。

4、在一些实施例中，冠部的主体具有基本上一致的厚度。在一些实施例中，冠部包括至少一个通风孔。

5、在一些实施例中，冠部包括接触表面，以用于在等离子弧焊炬以转移弧模式操作时便于与电极的对应接触表面的电气接触。冠部的接触表面的特征在于在维弧的启动期间不与电极的对应接触表面接触。当焊炬以转移弧模式操作时，接触表面可构造成物理接触电极的对应接触表面。

6、在一些实施例中，涡流环的多个气体流动开口包括由围绕涡流环的细长主体的远端设置的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对延伸部之间。

7、在一些实施例中，喷嘴保持特征包括位于延伸部的外表面上的凹槽。喷嘴与涡流环的保持可经由卡扣配合、螺纹连接或压接中的一种。在一些实施例中，冠部与涡流环之间的接合是通过压接、卡扣配合或螺纹连接中的一种。

8、在一些实施例中，涡流环的细长主体由热塑性材料成型，该热塑性材料包括由醚和酮分子形成的聚合物。热塑性材料可具有一种或多种性质，包括(i)大于约320华氏度(f)的玻璃化转变温度(tg)，(ii)在低于tg下小于约22微英寸/英寸-华氏度(微in/in.f)的线性热膨胀系数(clte)，(iii)在高于tg下小于约55微in/in.f的clte，(iv)大于约720华氏度的熔点，以及(v)大于约480千伏/英寸的介电强度。

9、在一些实施例中，每个气体流动开口的轴向长度(l)与电极的半径和涡流环的内壁的半径之间的平均半径(r)的比率小于约0.5。在一些实施例中，多个气体流动开口围绕细长主体的远端以单层设置，每个气体流动开口在涡流环的内壁中的开口与涡流环的外壁上的开口之间具有约0.040英寸的偏移。

10、另一方面，提供了一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的成型涡流环。成型涡流环包括成型热塑性细长主体，该细长主体包括基本上空心的部分。成型热塑性细长主体具有远端和近端，并且构造成在空心部分内接收电极。成型涡流环还包括多个成型气体流动开口，气体流动开口各自从细长主体的内表面延伸到外表面。成型气体流动开口围绕细长主体的远端设置，并且构造成将涡流给予等离子弧焊炬的等离子气体流。成型涡流环进一步包括主体上的喷嘴保持表面，以用于将喷嘴保持在细长主体的远端处。

11、在一些实施例中，多个气体流动开口包括由围绕细长主体的远端设置的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对延伸部之间。涡流环的细长主体的远端和喷嘴可协作地限定多个气体流动开口。

12、在一些实施例中，喷嘴保持表面包括位于延伸部的外表面上的喷嘴保持特征。喷嘴保持特征可包括构造成经由压接而接收喷嘴的一部分的凹槽。在一些实施例中，喷嘴保持表面包括构造成经由压接而接收喷嘴的一部分的倾斜表面。

13、在一些实施例中，涡流环构造成经由卡扣配合或螺纹连接中的一种接合喷嘴。在一些实施例中，涡流环构造成经由压接来接合喷嘴。

14、在一些实施例中，细长主体由热塑性材料成型，该热塑性材料包括由醚和酮分子形成的聚合物。热塑性材料可进一步包括一种或多种添加剂。

15、另一方面，提供了一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的组件。该组件包括电极、由热塑性材料成型的涡流环、喷嘴和冠部。涡流环包括在远端处的喷嘴保持表面和在近端处的冠部保持元件。喷嘴经由喷嘴保持表面牢固地固定到涡流环的远端，其中喷嘴包括在喷嘴的远端处的出口孔口。冠部经由冠部保持元件牢固地固定到涡流环的近端。冠部构造成在近端处包围涡流环。涡流环、喷嘴和冠部的固定形成了室，电极永久地设置在该室中并且相对于喷嘴对准。

16、在一些实施例中，喷嘴保持表面包括倾斜表面，并且通过将喷嘴的至少一部分抵靠倾斜表面压接来将喷嘴固定到涡流环的远端。将喷嘴压接到喷嘴保持件可建立(1)喷嘴出口孔口在室内相对于电极的远端的在0.005英寸内的径向居中，以及(2)在组件的转移弧操作期间，电极在室内在电极的远端与喷嘴出口孔口之间在0.030至0.060英寸内的纵向定位。

17、在一些实施例中，冠部保持元件包括凹槽，该凹槽构造成通过压接、螺纹连接或卡扣配合中的至少一种来固定涡流环。经由冠部保持元件将冠部固定到涡流环可在组件的转移弧操作期间建立电极在室内在电极的远端与喷嘴出口孔口之间在0.030至0.060英寸内的纵向定位。

18、在一些实施例中，该组件进一步包括在冠部的偏压表面与电极之间的弹性元件，该弹性元件物理接触电极并且在电极上给予分离力。当等离子弧焊炬以维弧模式操作时，弹性元件可将维弧电流中的基本上所有传递到电极。冠部可包括用于将弹性元件基本上维持在其中的空心主体。在一些实施例中，弹性元件包括弹簧或线材中的至少一种。

19、在一些实施例中，该组件进一步包括o形环，该o形环构造成基本上围绕涡流环的近端以使涡流环抵靠等离子弧焊炬的主体密封。

20、另一方面，冠部设置用于接触启动等离子弧焊炬，冠部构造成与电极电气连通。冠部包括由导电材料形成的基本上空心的主体，其构造成接收弹性元件。空心主体具有基本上一致的厚度。冠部还包括在冠部的近端处的偏压表面，以用于物理接触弹性元件。冠部进一步包括在远端处的内部接触表面，以用于在等离子弧焊炬的转移弧模式期间物理接触电极的近端处的对应表面。接触表面的特征在于在等离子弧焊炬的维弧模式期间不与电极的对应表面接触。

21、在一些实施例中，接触表面构造成在转移弧模式期间将转移弧电流的至少一部分从功率供应源传递到电极。另外，弹性元件可构造成在维弧模式期间将维弧电流中的基本上所有从功率供应源传递到电极。

22、在一些实施例中，冠部进一步包括用于经由压接、卡扣配合或螺纹连接中的一种连接到涡流环的保持元件。在一些实施例中，冠部进一步包括至少一个通风孔。在一些实施例中，冠部进一步包括圆形隧道部分，其包括偏压表面并且构造成容纳弹性元件的至少一部分。在一些实施例中，冠部进一步包括远离近端延伸的凹陷中心，该凹陷中心包括接触表面。

23、在一些实施例中，冠部经由冲压工艺形成。

24、另一方面，提供了一种用于对准筒中的多个构件的方法。该方法包括成型热塑性材料以形成包括远端、近端和空心主体的涡流环。该方法还包括将电极设置在涡流环的空心主体的内侧，并且通过将喷嘴牢固地固定到涡流环的远端而将电极保持到筒。该方法进一步包括通过将冠部牢固地固定到涡流环的近端而使电极相对于喷嘴纵向对准，从而在使用气体流将电极偏压到与冠部接触时，在筒的转移弧操作期间建立纵向对准。

25、在一些实施例中，该方法进一步包括经由冲压工艺形成冠部。在一些实施例中，该方法进一步包括通过限制电极在涡流环的空心主体内的径向运动来径向对准电极。

26、在一些实施例中，纵向对准包括在转移弧操作期间将电极的纵向运动限制在由电极的远端和喷嘴的出口孔口限定的回吹距离内。

27、在一些实施例中，将喷嘴牢固固定到涡流环的远端包括将喷嘴的一部分压接到涡流环的远端上的保持表面中。

28、另一方面，提供了一种用于等离子弧焊炬的耗材筒。耗材筒包括限定基本上空心的主体的外部构件、基本上设置在外部构件的空心主体内的内部构件，以及内部构件的后部部分与外部构件之间的空心区域。内部构件包括构造成将外部构件轴向固定并且可旋转地接合到内部构件的前部部分，以及基本上悬挂在外部构件的空心主体内的后部部分。后部部分经由前部部分与外部构件轴向固定并且可旋转地接合。空心区域构造成接收焊炬头，以实现内部构件的后部部分与焊炬头的阴极之间的配合。

29、在一些实施例中，内部构件的前部部分包括用于实现外部构件与其轴向固定和可旋转接合的装置。用于实现的该装置的尺寸设计为允许内部构件和外部构件相对于彼此独立旋转。在一些实施例中，内部构件的后部部分没有用于实现与外部构件的轴向固定和可旋转接合的装置。外部构件与内部构件的轴向固定和可旋转接合可通过压接、卡扣配合、摩擦配合或螺纹连接中的一种进行。

30、在一些实施例中，外部构件包括护罩、绝缘构件、保持盖或盖套筒中的至少一者。在一些实施例中，内部构件包括冠部、涡流环、电极或喷嘴中的至少一者。

31、在一些实施例中，内部构件的后部部分构造成基本上围绕并且物理接触阴极的至少一部分。内部构件的后部部分可包括腔，该腔构造成接收延伸到筒中的阴极的至少一部分。在一些实施例中，内部构件的后部部分或外部构件中的至少一个包括用于接合焊炬头的至少一个螺纹。

32、在一些实施例中，内部构件进一步包括设置在内部构件的外表面上的一个或多个翅片。外部构件还可包括设置在外部构件的内表面上的一个或多个翅片。

33、在一些实施例中，外部构件为等离子弧焊炬的维弧电流提供电气路径。

34、另一方面，提供了一种用于等离子弧焊炬的筒耗材。筒耗材包括(i)限定基本上空心的主体的外部构件，(ii)设置在外部构件的空心主体内的包括至少一个电极的内部构件；以及(iii)设置在内部构件上的接合特征。接合特征适于相对于内部构件轴向约束外部构件，同时允许内部构件和外部构件相对于彼此独立旋转。

35、在一些实施例中，内部构件进一步包括冠部，其在组装到等离子弧焊炬中时基本上锁定到位。涡流环可经由内部构件的喷嘴连接到外部构件。电极可设置在由涡流环和喷嘴限定的空心封壳内。涡流环或电极中的至少一个可为内部构件的一部分。

36、在一些实施例中，外部构件包括金属保持盖和包覆成型到保持盖上的电绝缘盖套筒。护罩可经由外部构件连接到内部构件。护罩可为外部构件的一部分。

37、在一些实施例中，筒耗材进一步包括在外部构件与内部构件之间的空心区域。空心区域构造成匹配地接合等离子弧焊炬的头部。筒耗材可进一步包括位于外部构件与内部构件的喷嘴之间的垫片。该垫片包括一个或多个冷却通道，该冷却通道构造成调节通过其的气体流。

38、又一方面，提供了一种组装多件式筒耗材的方法，其中筒耗材包括用于安装到等离子弧焊炬中的外部构件和内部构件。该方法包括将内部构件设置在外部构件的空心主体内。该方法还包括相对于内部构件的前部部分轴向限制外部构件，同时允许内部构件和外部构件相对于彼此独立旋转。该方法进一步包括通过轴向限制来将内部构件的后部部分基本上悬挂和径向定向在外部构件的空心主体内。

39、在一些实施例中，该方法进一步包括通过将焊炬头设置在内部构件的后部部分与外部构件之间的空心区域中来将多件式筒耗材安装到焊炬头中。安装可实现焊炬头的阴极与内部构件的后部部分中的凹部之间的物理匹配。在一些实施例中，该方法进一步包括独立于内部构件旋转外部构件以将焊炬头固定到多件式筒耗材。

40、在一些实施例中，该方法进一步包括组装多件式筒的内部构件，其包括将电极设置在涡流环的空心主体内，通过将喷嘴牢固地固定到涡流环的远端来将电极保持空心主体内，以及将冠部牢固地固定到涡流环的近端。在一些实施例中，该方法进一步包括组装多件式筒的外部构件，其包括将绝缘盖套筒包覆成型到保持盖上并且将护罩固定地连接到盖套筒。

41、在一些实施例中，该方法进一步包括通过设置在内部构件或外部构件中的至少一个的表面上的一个或多个翅片相对于外部构件径向对准内部构件。

42、又一方面，提供了用于等离子弧焊炬的冠部。冠部包括限定近端和远端的主体，主体包括导电材料和在主体的近端处的至少一个凸起特征。凸起特征适用于激活等离子弧焊炬的内侧的耗材传感器。冠部还可包括位于主体的近端处的偏压表面，以用于物理接触弹性元件。

43、在一些实施例中，冠部进一步包括位于主体的远端处的接触表面，以用于在等离子弧焊炬的转移弧模式期间物理接触电极的对应表面。至少一个凸起特征构造成通过在将冠部安装到等离子弧焊炬中时压靠耗材传感器来激活耗材传感器，从而允许电流通过以下中的一者：(i)在等离子弧焊炬的维弧模式期间通过偏压表面流到弹性元件，或(ii)在转移弧模式期间通过接触表面流到电极。

44、在一些实施例中，冠部的主体基本上是空心的，并且构造成将弹性元件保持在偏压表面与电极之间。冠部的主体可具有基本上一致的厚度。

45、在一些实施例中，冠部的主体限定构造成接收等离子弧焊炬的阴极的至少一部分的腔。接触表面可位于限定腔的冠部主体的内表面中。

46、又一方面，提供了一种用于等离子弧焊炬的多件式筒耗材的内筒耗材。内筒耗材包括冠部，该冠部包括(i)成形为接收等离子弧焊炬的阴极的至少一部分的围绕中心轴线的凹部和(ii)成形为容纳弹簧构件的包围围绕中心轴线的凹部的突出区域。内筒耗材还包括限定远端和近端的涡流环。涡流环在涡流环的近端处固定地连接到冠部。内筒耗材进一步包括在涡流环的远端处固定地连接到涡流环的喷嘴，以及设置在限定于冠部、涡流环和喷嘴的固定连接内的室中的电极。

47、在一些实施例中，冠部物理接触阴极，并且设置在阴极与电极之间。在一些实施例中，冠部限定开口以允许阴极的至少一部分穿过其，以在操作等离子弧焊炬的转移弧模式中物理接触电极。冠部的凹部可构造成允许阴极在内筒耗材内延伸。

48、在一些实施例中，冠部的突出区域适于激活等离子弧焊炬内侧的耗材传感器。在一些实施例中，涡流环的一部分适于延伸通过冠部中的开口，以激活等离子弧焊炬内侧的耗材传感器。

49、在一些实施例中，内筒耗材基本上是导电的。在一些实施例中，弹簧构件适于在等离子弧焊炬中安装多件式筒耗材时纵向并且基本上平行于阴极延伸。

50、在一些实施例中，内筒耗材进一步包括设置在内筒耗材的表面上的保持特征，以用于旋转地接合并且轴向固定多件式筒耗材的外筒耗材。保持特征可设置在喷嘴或涡流环中的至少一者的表面上。

51、又一方面，提供了一种将筒安装到等离子弧焊炬中的方法。该方法包括组装筒的内部构件，包括将电极设置在包括远端和近端的涡流环的空心主体内侧，通过将喷嘴牢固地固定在涡流环的远端处来将电极捕获在涡流环内，以及将冠部牢固地固定到涡流环的近端。该方法还包括将焊炬头固定到包括内部构件和外部构件的筒，以及通过至少一个凸起特征压下等离子弧焊炬的焊炬头内侧的耗材传感器。该方法还包括基于按压建立从功率供应源通过焊炬头并且到筒的电流流动路径。

52、在一些实施例中，该方法进一步包括将冠部定位在焊炬头的阴极与电极之间，并且径向和纵向对准阴极、冠部和电极。该方法可进一步包括实现阴极与冠部的凹部之间的物理配合。该方法可进一步包括在等离子弧焊炬的转移模式操作期间经由冠部的开口实现阴极与电极之间的物理接触。

53、在一些实施例中，该方法进一步包括在等离子弧焊炬的转移弧模式期间，通过冠部的近端处的偏压表面物理接触弹性元件，并且通过冠部的远端处的接触表面物理接触电极的对应表面。该方法可进一步包括允许电流在电流流动路径中流过以下中的一者：(i)在等离子弧焊炬的维弧模式期间流过偏压表面，以流向弹性元件，或(ii)在转移弧模式流过接触表面，以流向电极。

54、在一些实施例中，该方法进一步包括将内部构件设置在外部构件的空心主体内，并且相对于外部构件轴向限制内部构件，同时允许内部构件和外部构件相对于彼此独立旋转。该方法可进一步包括通过轴向限制来将内部构件的后部部分基本上悬挂和径向定向在外部构件的空心主体内。该方法可进一步包括通过设置在内部构件或外部构件中的至少一个的表面上的一个或多个翅片来使内部构件相对于外部构件径向对准。

55、在一些实施例中，凸起特征设置在冠部或涡流环上。

56、另一方面，本发明的特征在于用于等离子弧焊炬的耗材筒的一部分。该部分包括盖组件，该盖组件包括保持盖和盖套筒。保持盖由导电材料构成，并且盖套筒由绝缘材料构成。盖组件限定了沿等离子弧焊炬的纵向轴线设置的近端和远端。该部分还包括护罩，护罩包括限定基本上空心部分的主体。主体具有沿纵向轴线对准的近端和远端，并且远端包括护罩出口孔口。该部分进一步包括由电绝缘材料构成的绝缘体环。绝缘体环包括构造成不可移除地附连到护罩主体的近端的至少一部分的外表面和构造成不可移除地附连到盖组件的远端外表面的内表面。绝缘体环与护罩之间以及盖组件与绝缘体环之间的不可移除的附连将护罩不可移除地固定到耗材筒的盖组件。

57、在一些实施例中，绝缘体环维持护罩与盖组件之间的电绝缘。在一些实施例中，绝缘体环的内表面通过盖组件的外表面上的至少一个周向突出部不可移除地附连到盖组件的远端的外表面，周向突出部构造成将绝缘体环抵靠盖组件保持就位。至少一个周向突出部可通过铆接工艺产生。

58、在一些实施例中，绝缘体环的外表面经由压接不可移除地附连到护罩的近端。耗材筒的该部分可进一步包括至少一个穿孔，穿孔设置在护罩主体的近端上，其中至少一个穿孔适于经由压接将绝缘体环锁定就位。在一些实施例中，在压接期间形成多个穿孔，其中多个穿孔围绕护罩的主体的近端成两排间隔开。在一些实施例中，多个穿孔中的第一排位于绝缘体环的近侧边缘的近侧，并且多个穿孔中的第二排位于绝缘体环的远侧边缘的远侧。绝缘体环的近侧边缘和远侧边缘适于沿纵向轴线纵向间隔开。

59、在一些实施例中，绝缘体环的电绝缘材料是在一些实施例中，绝缘体环的电绝缘材料包括热塑性材料，其包括由醚和酮分子形成的聚合物。

60、另一方面，本发明的特征在于一种形成等离子弧焊炬的耗材筒的至少一部分的方法。该方法包括提供护罩，该护罩包括主体，主体具有基本上空心部分、近端和包括护罩出口孔口的远端。该方法还包括提供盖组件，该盖组件包括保持盖和包覆成型到保持盖的至少一部分上的盖套筒。保持盖包括设置在远端处的外部安装表面。该方法进一步包括在将绝缘体环与盖组件径向对准的同时将绝缘体环不可移除地固定到盖组件的外部安装表面上，以及在将护罩与绝缘体环径向对准的同时通过将护罩主体的近端的至少一部分压接到绝缘体环而将护罩不可移除地固定到绝缘体环的外表面。

61、在一些实施例中，该方法进一步包括经由冲压形成护罩。在一些实施例中，该方法进一步包括维持盖组件与护罩之间的电绝缘。

62、在一些实施例中，将绝缘体环不可移除地固定到盖组件的外部安装表面包括通过在外部安装表面上形成至少一个周向突出部而将绝缘体环铆接到盖组件以防止绝缘体环的纵向移动。在一些实施例中，将护罩不可移除地固定到绝缘体环包括围绕护罩主体的近端在压接期间形成两排穿孔。第一排穿孔在绝缘体环的近侧边缘近侧向内压接，并且第二排穿孔在绝缘体环的远侧边缘远侧向内压接。绝缘体环的近侧边缘和远侧边缘相对于彼此纵向间隔开。

63、另一方面，本发明的特征在于一种制造用于等离子弧焊炬的盖组件的方法。该方法包括冲压导电材料坯料以形成基本上空心的柱状主体。空心主体包括远侧部分和近侧部分。冲压适于形成至少一个分立的螺纹，该螺纹设置在空心主体中并且围绕近侧部分周向延伸。该方法还包括将绝缘材料包覆成型到导电空心主体的外表面上。

64、在一些实施例中，至少一个分立螺纹构造成与等离子弧焊炬的对应构件上的互补螺纹接合。对应构件可包括焊炬主体。在一些实施例中，至少一个分立螺纹由三个分立螺纹构成。在一些实施例中，至少一个螺纹形成相对于导电空心主体的外表面的凹入部分。绝缘材料的包覆成型可填充至少一个螺纹的凹入部分，并且加固至少一个螺纹。

65、在一些实施例中，绝缘体材料包括塑料材料或热塑性材料中的至少一种。

66、在一些实施例中，盖组件是等离子弧焊炬的一体化筒的一部分。导电空心主体的远侧部分适于固定地附接到护罩或喷嘴中的至少一个以形成一体化筒的一部分。

67、又一方面，本发明的特征在于一种形成等离子弧焊炬的耗材筒的至少一部分的方法。该方法包括提供盖组件，该盖组件包括保持盖和包覆成型到保持盖的至少一部分上的盖套筒。保持盖包括设置在远端处的外部安装表面。该方法还包括在盖组件的远端处将绝缘体环定位到盖组件的外部安装表面上，其中绝缘体环包括近端和远端。该方法进一步包括沿盖组件在近侧方向滑动绝缘体环以邻接盖组件的防止绝缘体环的进一步近侧运动的特征，以及在绝缘体环的远端处铆接盖组件的金属表面以将绝缘体环不可移除地附连到盖。在一些实施例中，邻接特征是盖组件的盖套筒的一部分。

68、另一方面，本发明的特征在于一种用于包括焊炬主体的等离子弧焊炬的适配器。适配器包括在近端和远端之间限定纵向轴线的主体，以及从主体的近端延伸的至少一个突出部分。至少一个突出部分构造成插入到焊炬主体的腔中以物理接合腔的内侧的开关。开关的接合适于指示等离子弧焊炬中的耗材构件的安装。

69、在一些实施例中，适配器的主体与耗材构件分离。在一些实施例中，适配器的主体连接到耗材构件。在一些实施例中，适配器的主体包括外部部分和相对于外部部分可缩回的内部部分，其中内部部分构造成在外部部分内纵向平移以物理接合开关。在一些实施例中，适配器的主体构造成(i)在远端处物理接触耗材构件和(ii)经由突出部分在近端处物理接触开关。

70、在一些实施例中，耗材构件是涡流环。在一些实施例中，适配器的主体是附接到涡流环的近端的冠部。至少一个突出部分可适于从涡流环延伸穿过冠部中的开口，以物理接合开关。在一些实施例中，耗材构件是耗材筒。耗材筒可包括涡流环主体，并且适配器主体可与涡流环主体的近端一体化，使得适配器的至少一个突出部分包括构造成物理接合开关的涡流环主体的唇部分。

71、在一些实施例中，至少一个突出部分沿纵向轴线延伸以物理接合开关。在一些实施例中，至少一个突出部分沿垂直于纵向轴线的侧向方向延伸以物理接合开关。在一些实施例中，至少一个突出部分包括一个或多个翅片，该翅片沿纵向轴线纵向延伸或垂直于纵向轴线侧向延伸以物理接合开关。

72、在一些实施例中，至少一个突出部分的尺寸设计成径向配合在阴极主体与焊炬主体内的腔的圆形壁之间，使得至少一个突出部分适于在插入时物理接合设置在腔中的开关。适配器的主体可在耗材构件与阴极主体之间平移达预定距离。在一些实施例中，突出部分构造成在将适配器安装到等离子弧焊炬中时通过压靠开关来接合开关，从而允许电流流到耗材构件以实现等离子弧焊炬的操作。

73、在一些实施例中，适配器主体限定内部部分和外部部分。适配器进一步包括构造成接合焊炬主体的位于主体近端上的一组焊炬安装螺纹、构造成接合耗材构件的位于主体远端上的一组耗材安装螺纹，以及沿纵向轴线延伸的阴极元件，阴极元件位于适配器主体的内部部分中。在一些实施例中，该组焊炬安装螺纹设置在适配器主体的外部部分上的内表面上。在一些实施例中，该组耗材安装螺纹设置在适配器主体的外部部分上的外表面上。在一些实施例中，阴极元件适于与等离子弧焊炬的阴极电气连通以将电流从阴极传送到耗材构件。在一些实施例中，适配器的至少一个突出部分位于适配器主体的内部部分中，径向位于阴极元件与外部部分之间。

74、另一方面，本发明的特征在于一种用于包括耗材构件和焊炬主体的等离子弧焊炬的适配器。适配器包括在近端和远端之间限定纵向轴线的主体。主体包括内部部分和外部部分。适配器包括在外部部分的内表面上的位于主体的近端上的一组焊炬安装螺纹。该组焊炬安装螺纹构造成接合焊炬主体。适配器还包括在外部部分的外表面上的位于主体的远端上的一组耗材安装螺纹。该组耗材安装螺纹构造成接合耗材构件。适配器另外包括沿纵向轴线延伸的导电阴极元件。阴极元件位于适配器主体的内部部分中。适配器进一步包括位于主体的近端处的开关致动器。开关致动器构造成插入到焊炬主体的腔中，以指示等离子弧焊炬内的耗材构件的存在。在一些实施例中，开关致动器径向定位在阴极元件与外部部分之间。

75、又一方面，本发明的特征在于一种用于检测包括焊炬主体的等离子弧焊炬中的耗材的存在的方法。该方法包括提供具有限定近端和远端的主体的适配器。主体具有从近端延伸的至少一个突出部分。该方法还包括将适配器的突出部分插入到焊炬主体的腔中，以及通过适配器的突出部分物理接合腔内的至少一个耗材感测针以指示耗材的存在。

76、在一些实施例中，该方法进一步包括通过适配器的远端物理接触耗材。在一些实施例中，该方法进一步包括通过由适配器对耗材感测针的物理接合所允许的由等离子弧焊炬的功率供应源来启动电流，以及将电流从阴极主体传导到耗材。在一些实施例中，该方法还包括平移适配器的突出部分以压下耗材感测针。

77、在一些实施例中，耗材感测针径向位于等离子弧焊炬的阴极主体和腔的圆形部分之间，其中阴极主体在腔内居中。在一些实施例中，耗材包括耗材筒，耗材筒包括设置在涡流环的空心主体的内侧的电极。

78、在一些实施例中，适配器由导电材料构成。在一些实施例中，适配器与耗材分离。在一些实施例中，适配器与耗材一体化。

79、在一些实施例中，突出部分沿纵向轴线纵向延伸以物理接触耗材感测针。在一些实施例中，突出部分在垂直于纵向轴线的侧向方向上延伸以物理接触耗材感测针。

80、又一方面，本发明的特征在于一种用于检测等离子弧焊炬中的耗材的存在的方法，该焊炬包括焊炬头，该焊炬头具有(i)腔，(ii)设置在腔中的阴极，和(iii)设置在腔中的耗材感测针。该方法包括：提供适配器，该适配器具有限定近端和远端的主体，以及从主体的近端延伸的至少一个突出部分；以及将适配器的突出部分插入到腔中，使得突出部分径向嵌套在阴极与腔的壁之间。该方法还包括将耗材安装在等离子弧焊炬的内侧，以及通过适配器的突出部分物理激活腔中的耗材感测针以指示耗材的存在。该方法进一步包括基于物理激活，允许电流从阴极流到耗材，以实现等离子弧焊炬的操作。