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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型等離子弧發(fā)生器
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 這是一把新型等離子弧發(fā)生器。針對(duì)目前等離子弧發(fā)生器價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)狀，通過對(duì)國內(nèi)外等離子弧發(fā)生器結(jié)構(gòu)的分析，提出采用雙錐形夾緊器和零部件幾乎全部采用回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)等一系列優(yōu)化改進(jìn)措施，提高了電極對(duì)中度和槍體冷卻效果。設(shè)計(jì)理念上，在保證等離子弧發(fā)生器質(zhì)量的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、體積更加精小、降低制造難度、減小加工成本。本發(fā)明對(duì)等離子弧發(fā)生器質(zhì)量的提高和成本的降低起到一定的積極作用。
- 詳細(xì)介紹：
- 等離子弧焊接方法具有電弧能量集中、焊接變形小和厚板一次單面焊接雙面成形等優(yōu)點(diǎn)。等離子電弧由于受等離子槍體機(jī)械壓縮、熱壓縮和電弧自身電磁壓縮，使等離子電弧能量高度集中，在厚板焊接中具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。由于等離子弧是靠槍體壓縮產(chǎn)生的，所以槍體的結(jié)構(gòu)對(duì)等離子弧的壓縮效果、穩(wěn)定性及其電弧力和熱特性方面起到了決定性的作用。目前國外等離子弧焊槍價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而國內(nèi)等離子弧焊槍幾乎都是仿造進(jìn)口等離子弧焊槍結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)推廣等離子弧焊接方法極為不利。設(shè)計(jì)好的槍體應(yīng)當(dāng)具有十分良好的電弧引燃性能和電弧穩(wěn)定性、鎢極對(duì)中性、優(yōu)異的自身冷卻和密封性、適當(dāng)?shù)膲嚎s比和緊湊的槍體結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)有等離子弧焊槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)其加工精度難度非常之大。鑒于這些問題本設(shè)計(jì)提出一系列優(yōu)化改進(jìn)發(fā)生器結(jié)構(gòu)的措施：由原來的圓柱夾緊機(jī)構(gòu)改為“雙錐”面結(jié)構(gòu)并縮短其與噴嘴距離，來保持更好的對(duì)中性；設(shè)計(jì)理念上，在保證等離子弧發(fā)生器質(zhì)量的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、體積更加精小、降低制造難度、減小加工成本。幾乎所有零部件都采用了回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)降低制造難度和提高加工精度提供了保障。優(yōu)化了冷卻腔體結(jié)構(gòu)使鎢極和噴嘴得到有效冷卻。由于電極對(duì)中度和槍體冷卻效果的提高，等離子弧發(fā)生器可承受的電流值更大，等離子弧更加穩(wěn)定，有效避免了等離子弧焊接過程中常出現(xiàn)的“雙弧”現(xiàn)象，可滿足大厚板高質(zhì)量焊接要求。由于加工制造難度降低，結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)省了大量原材料和制造成本。 Hobart公司生產(chǎn)的等離子弧焊槍價(jià)格在4萬人民幣以上；Thermal Dynamics公司生產(chǎn)的等離子弧焊槍價(jià)格在2萬人民幣以上；國產(chǎn)三力易勝大功率等離子弧焊槍價(jià)格也在1萬人民幣以上。本設(shè)計(jì)等離子弧焊槍如能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)價(jià)格在0.5萬人民幣以下，不但提高了等離子弧發(fā)生器質(zhì)量，而且由于采用了新的設(shè)計(jì)制造理念，大幅度降低了等離子弧發(fā)生器的制造成本，為等離子弧焊接在多種焊接結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用起到一定的的推動(dòng)作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目前國外等離子弧焊槍價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而國內(nèi)等離子弧焊槍幾乎都是仿造進(jìn)口等離子弧焊槍結(jié)構(gòu)，對(duì)推廣等離子弧焊接方法極為不利，鑒于這些問題設(shè)計(jì)了新型等離子弧發(fā)生器。 新型等離子弧發(fā)生器由原來的圓柱夾緊機(jī)構(gòu)改為“雙錐”面結(jié)構(gòu)并縮短其與噴嘴距離，來保持更好的對(duì)中性；設(shè)計(jì)理念上，在保證等離子弧發(fā)生器質(zhì)量的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、體積更加精小、降低制造難度、減小加工成本。幾乎所有零部件都采用了回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)降低制造難度和提高加工精度提供了保障。優(yōu)化了冷卻腔體結(jié)構(gòu)使鎢極和噴嘴得到有效冷卻。由于電極對(duì)中度和槍體冷卻效果的提高，等離子弧發(fā)生器可承受的電流值更大，等離子弧更加穩(wěn)定，有效避免了等離子弧焊接過程中常出現(xiàn)的“雙弧”現(xiàn)象，可滿足大厚板高質(zhì)量焊接要求。由于加工制造難度降低，結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)省了大量原材料和制造成本。 主要的技術(shù)指標(biāo)：額定焊接電流為400A，能夠進(jìn)行交直流的焊接。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 電極的對(duì)中直接影響電弧的對(duì)稱分布，從而影響焊接試件上溫度場分布。當(dāng)溫度場分布不均勻時(shí)就很難保持穿孔熔池上的“力”和“熱”的平衡，焊縫質(zhì)量自然會(huì)得不到保證。 （1）設(shè)計(jì)理念上在保證等離子弧發(fā)生器質(zhì)量的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、體積更加精小、降低制造難度、減小加工成本。 （2）現(xiàn)有的槍體上鎢極對(duì)中是由槍內(nèi)的瓷導(dǎo)向套和鎢極夾與夾緊螺母接觸面相對(duì)鎢極的垂直度來保證，瓷導(dǎo)向套易炸裂，鎢極夾與夾緊螺母接觸面相對(duì)鎢極的垂直度全憑加工精度來保證，這使加工成本大幅增加。改進(jìn)后省去了原等離子槍內(nèi)的瓷導(dǎo)向套，并采用雙錐面鎢極夾，該鎢極夾前后兩錐面的開槽呈交叉90度，在鎢極夾的前后形成對(duì)鎢極的牢靠夾緊，鎢極不會(huì)產(chǎn)生任何方向的晃動(dòng)。 （3）進(jìn)口等離子焊槍的水冷腔大都為橢圓形奧氏體不銹鋼，不易加工，成本高。新型等離子焊槍槍體零件全部采用回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，便于機(jī)械加工，提高加工精度。 在滿足等離子焊槍使用性能的前提下，使體積更加精小、輕便，節(jié)約原料，減小加工制造成本，更有利于等離子弧焊接方法的推廣。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年校學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 樣品已經(jīng)制作、測試完成，現(xiàn)正進(jìn)行著根據(jù)測試結(jié)果，對(duì)等離子弧發(fā)生器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)工作。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、設(shè)計(jì)圖紙、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1、鎢極和噴嘴的對(duì)中性好，并能進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2、結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和裝配。 3、等離子焊槍零、配件數(shù)少，降低了總體成本。 4、能對(duì)鎢極和噴嘴進(jìn)行有效冷卻。 5、體積小、重量輕，便于操作和觀察鎢極對(duì)中和尖部燒損情況。 6、新型等離子焊槍成本低，額定電流為400A的等離子弧發(fā)生器價(jià)格在0.5萬人民幣以下。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前能夠生產(chǎn)等離子焊槍的廠商有：Hobart公司、Thermal Dynamics公司、和國內(nèi)的三力易勝公司等。 Hobart公司生產(chǎn)的，專用于鋁合金變極性等離子弧焊接的等離子弧焊槍，其價(jià)格為4萬人民幣。目前國內(nèi)大功率等離子弧焊槍主要用Thermal Dynamics公司制造的等離子弧焊槍，其價(jià)格為2萬多人民幣。北京三力易勝公司制造的等離子弧焊槍容量較小，只適合小功率薄板焊接，其價(jià)格也在1萬人民幣左右。
