等离子喷枪阴极(电极)形状、尺寸及冷却方式

阴极头部的直径选择应以阴极的温度低于材料的熔点为原则。在喷枪的最大工作电流确定后，电极直径越大，其电流密度越小，电极的温度就越低。因此，电极直径越大越有利。此外，电极的直径还与阴极的冷却情况、阴极斑点的运动情况等有关，目前还只能根据经验选择。

阴极端部的几何形状和尺寸，对等离子焰流的稳定性影响很大。头部太尖的阴极有利于引弧，但易于烧损；头部太钝会引起阴极斑点的跳动而造成电弧的不稳定。通常采用的形状如图5 - 13所示。阴极端部的锥角β应适当小于喷嘴压缩角α。当α=60°时，β= 30° ~50°较为适宜。阴极端部锥面与喷嘴压缩角锥面应有适当间隙，一般在1mm ~ 2mm。

等离子喷枪的阴极通常是棒状，固定于后枪体中，受到强烈冷却。由于钨极的电极会强烈发热，因此大功率喷枪的钨极长度应该短些，便于冷却到钨极的前端。

在产生等离子弧的过程中，由于能量转换的结果使阴极端部温度升高。在工作气体流过阴极周围时，要带走一部分热量；同时在阴极发射电子的过程中，电子的逸出功要消耗较大的能量，这两种因素都能对阴极起到自然冷却作用。但是，高温等离子弧对阴极的热影响还是很大的，如果不采取适当的冷却措施，将部分热量及时带走，阴极温度将会不断升高，导致阴极端部的迅速烧损，甚至熔化，使喷枪不能稳定地工作。对于阴极的冷却分直接和间接冷却两种。

直接冷却方式是将阴极所承受的热量直接传给冷却水，如图5-14所示。这种冷却方式的冷却效果很好，但结构复杂。阴极和阴极座的联结方式可采用紧配合法、钎焊法(铜钎焊或银钎焊)和粘结法等，通常采用钎焊法。

间接冷却方式是将阴极所承受的热量通过阴极杆或阴极夹头传给冷却水，如图5-15所示。这种冷却方式结构简单，阴极的调节和更换比较方便，但冷却效果比较差。