CO2氣體保護焊轉向可調焊槍槍管的設計研究

郭金霞　康梟　孟祥峰

摘 要：根據CO2氣體保護焊的特點，設計了一種結構合理，穩定性高，在特殊環境下能工作的轉向可調的推絲焊槍槍管，通過改進我們采用釬焊焊接槍桿與連接部分，把兩部件焊接在一起，使兩焊件熔為一體減少電阻，改善槍桿的散熱速度，保證槍體達到穩定溫度，滿足焊接要求，效果良好。

關鍵詞：CO2氣體保護焊；轉向可調；推絲焊槍槍管

中圖分類號：TH131.2 文獻標識碼：A

引言

CO2氣體保護電弧焊是利用CO2作為保護氣體的熔化極電弧焊方法。這種方法以CO2氣體作為保護介質，使電弧及熔池與周圍空氣隔離，防止空氣中氧、氮、氫對熔滴和熔池金屬的有害作用，從而獲得優良的機械保護性能。這種焊接法采用焊絲自動送絲，敷化金屬量大、生產效率高、抗銹能力強、焊接變形小、等優點廣泛應用于車輛、船舶和機械制造業。生產中一般是利用專用的焊槍，形成足夠的CO2氣體保護層，依靠焊絲與焊件之間的電弧熱，進行自動或半自動熔化極氣體保護焊接。

CO2氣體保護焊焊接設備有半自動和自動焊接設備。在實際生產中，半自動焊接設備使用比較廣泛。半自動焊接設備主要由焊接電源、送絲機構、焊槍、供氣系統、冷卻水循環裝置及控制系統等幾部分組成。焊槍是CO2氣體保護焊焊接設備中的重要組成部分，它是焊接設備的加工終端，是執行焊接的操作部分。一般的CO2保護焊槍利用焊絲與焊件之間產生的電弧熱聚集在焊槍終端，熔化焊絲，過渡到需焊接的部位，冷卻后，被牢固的連接成一體。

熔化極氣體保護焊的焊槍分為半自動焊焊槍（手握式）和自動焊焊槍（安裝在機械裝置上）。在焊槍內部裝有導電嘴（紫銅或鉻銅等）。焊槍還有一個向焊接區輸送保護氣體的通道和噴嘴。噴嘴和導電嘴根據需要都可方便地更換。此外，焊接電流通過導電嘴等部件時產生的電阻熱和電弧輻射熱一起，會使焊槍發熱，故需要采取一定的措施冷卻焊槍。

半自動焊槍通常有兩種形式：鵝頸式和手槍式。鵝頸式與手槍式焊槍相比具有適合于小直徑焊絲，使用靈活方便，特別適合于緊湊部位、難以達到的拐角處和某些受限制區域的焊接等特點。手槍式焊槍適合于較大直徑焊絲，它對于冷卻效果要求較高，因而常采用內部循環水冷卻。半自動焊焊槍可與送絲機構裝在一起，也可分離。鵝頸式焊槍是由噴嘴、導電嘴、分流器、連接頭、槍體、槍管和導管等結構組成。其中槍桿是連接槍體和導電嘴的關鍵部件。

熔化極氣體保護焊焊槍的作用是傳導焊接電流、導送焊絲和保護氣體。

對焊槍的要求：

（1）送絲均勻、導電可靠和氣體保護好。

（2）結構簡單、經久耐用和維修簡便。

（3）使用性能良好。

在焊接過程中焊槍主要存在幾個突出的問題：一是焊槍受熱嚴重，散熱不良，焊槍絕緣體易燒壞，焊槍壽命短；二是焊槍噴嘴易被飛濺堵塞，輕則造成氣體對焊接區域的保護不良，產生氣孔，重則使電弧失穩，迫使堆焊過程中斷；三是窄而深的受焊接空間條件的限制，影響正常的焊接操作。

目前國內外就前兩個問題的研究投入比較大，并取得了很大的成果。但對于第三個問題的研究我國處在起步階段。

在常規CO2保護焊焊接時，CO2保護焊槍可實現全位置焊接，并且對于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。但如果在特殊的工作環境下，例如生產小型箱體時，水槽等窄而深的產品時，使用常規鵝頸式焊槍深入底部內側焊接時十分不便，焊接操作人員不能很好地控制焊絲在坡口底部的移動，不能保證焊接質量，焊接工作強度大。目前，在我們國內使用的都是標準的鵝頸式焊槍，槍管是是電和氣體的輸送通道，用200mm紫銅管彎制成135度，角度不具備可調性。還沒有在特殊環境下能工作的焊槍。通過我們的仔細觀察和研究，決定研制一種方向可調、長度可變的鵝頸式焊槍。

窄而深的CO2氣體保護焊焊槍槍管設計必須滿足以下四點要求：

（1）能任意彎曲、并且要有足夠的強度；

（2）散熱性好；

（3）槍桿有良好的導電性；

（4）密閉性良好。

窄而深的CO2氣體保護焊焊槍槍管結構設計：

本氣體保護焊槍槍管有中段管頸，中段管頸的前端是保護氣體噴嘴和導電嘴的接頭，中段管頸的后端是保護氣體和電源的接頭，中段管頸有套在一起同軸的內、外波紋管，內波紋管是銅材波紋管，使槍桿具有良好的導電性；外波紋管是鉻鎳不銹鋼波紋管，使槍桿有足夠的強度；外波紋管外圓周包覆有耐高溫的硅膠管使焊槍具有良好密閉性。用這種CO2氣體保護焊槍槍管制作的CO2氣體保護焊槍，中段管頸是可以自由地彎曲，中段管頸既能是直管，也能是彎曲成不同的角度的彎管，而且根據焊接位置的不同還可以加長。能滿足在一些特殊的工作環境的使用要求。

圖1是根據本實用新型的發明方案提出的一種氣體保護焊槍槍管的主視局剖示意圖；

圖2是中段管頸的外波紋管外圓周包覆有耐高溫的硅膠管保護層的氣體保護焊槍槍管的主視局剖示意圖。

具體實施方式：

圖1、圖2中，氣體保護焊槍槍管有中段管頸1，中段管頸的前端是保護氣體噴嘴和導電嘴的接頭2，中段管頸的后端是保護氣體和電源的接頭3，中段管頸有套在一起同軸的內、外波紋管4、5，內波紋管是銅材波紋管，外波紋管是鉻鎳不銹鋼波紋管。

為了絕緣和防止漏氣，在中段管頸的外波紋管外圓周包覆有耐高溫的硅膠管保護層6。

在加工過程中，我們把槍體與連接部分采用了壓力鉗，把槍桿與連接部分擠壓在一起，焊接實驗調試時，連續焊接槍體的溫度逐漸升高，表面溫度高達90℃左右，不能完成整體焊接任務，通過反復試驗最終把產生熱量的原因查找出來，是在槍桿與連接部分采用壓力鉗擠壓只能產生點接觸，不能讓槍桿與連接部分緊密接觸，所以產生電阻表面溫度慢慢升高。

通過改進我們采用釬焊焊接槍桿與連接部分，把兩部件焊接在一起，使兩焊件熔為一體減少電阻，改善槍桿的散熱速度，保證槍體承達到穩定溫度，滿足焊接要求。

結語

焊接作為迄今為止最理想的連接方式，已經為人類社會的發展起到不可估量的貢獻，在今天，焊接技術的發展對科學和社會經濟的發展都起到著舉足輕重的作用。近幾年焊接技術不斷發展，尤其是熔焊氣體保護焊的發展十分迅速，CO2氣體保護焊因為其獨特的特點，應用越來越廣泛，特別是在裝備制造業，已經代替傳統的焊接方法，逐漸占據統治地位。焊接設備的發展對焊接技術的發展起著決定性作用，近幾年在科學技術的推進下，焊接設備的更新換代也非常快，CO2氣體保護焊焊機向著結構簡單、操作及維修方便、適應性強、焊接性能穩定優良、自動化水平高、通用化方向發展。

傳統鵝頸式二氧化碳氣體保護焊槍的應用十分的廣泛，是二氧化碳氣體保護焊的關鍵設備，直接影響著焊接的最終質量。通過科學工作者的不斷努力，通過對焊槍不斷改進，使CO2氣體保護焊的焊接質量不斷提高，對我國工業水平發展起到很大的推進作用。

經過多次試驗，該CO2氣體保護焊轉向可調的推絲焊槍槍管的設計在焊接過程中工作穩定可靠，滿足使用要求，效果良好。正在申請專利。

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作者簡介：郭金霞，女，1964年8月出生，遼寧工程職業學院教師，鐵嶺技師學院，本科學歷，副教授。研究方向：機械工程及自動化。