JPH0666876U - プラズマアークトーチ - Google Patents
プラズマアークトーチInfo
- Publication number
- JPH0666876U JPH0666876U JP012325U JP1232593U JPH0666876U JP H0666876 U JPH0666876 U JP H0666876U JP 012325 U JP012325 U JP 012325U JP 1232593 U JP1232593 U JP 1232593U JP H0666876 U JPH0666876 U JP H0666876U
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- nozzle
- electrode holder
- torch
- holder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3421—Transferred arc or pilot arc mode
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3436—Hollow cathodes with internal coolant flow
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3457—Nozzle protection devices
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3442—Cathodes with inserted tip
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3478—Geometrical details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマアークトーチの溶損等に起因する劣
化を低減し寿命を増大させる。 【構成】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込んで
構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとともに
同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備え、前
記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットアークを
発生するようにしたプラズマアークトーチにおいて、前
記パイロットアークの発生部位における電極ホルダ面に
金あるいは銀を含む金属層を設けた。またこの金属層は
電極ホルダ面とノズルの両者に設けるようにしてもよ
い。更に、電極ホルダもしくはノズルをアルミニウムま
たはアルミニウム合金により形成し、あるいはこれに加
えてその表面部に陽極酸化層を形成する。または被加工
物に対面するトーチ構成部材をアルミニウムまたはアル
ミニウム合金により形成するとともにその表面部に陽極
酸化層を形成するものとしてもよい。
化を低減し寿命を増大させる。 【構成】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込んで
構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとともに
同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備え、前
記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットアークを
発生するようにしたプラズマアークトーチにおいて、前
記パイロットアークの発生部位における電極ホルダ面に
金あるいは銀を含む金属層を設けた。またこの金属層は
電極ホルダ面とノズルの両者に設けるようにしてもよ
い。更に、電極ホルダもしくはノズルをアルミニウムま
たはアルミニウム合金により形成し、あるいはこれに加
えてその表面部に陽極酸化層を形成する。または被加工
物に対面するトーチ構成部材をアルミニウムまたはアル
ミニウム合金により形成するとともにその表面部に陽極
酸化層を形成するものとしてもよい。
Description
【0001】
本考案はプラズマ切断あるいはプラズマ溶接を行うためのプラズマアークトー チに係り、特に、プラズマガスとして酸素を含むガスを使用するプラズマアーク トーチの改良に関する。
【0002】
従来の一般的プラズマ切断あるいはプラズマ溶接装置を図4に示す。この装置 に利用されるプラズマアークトーチ1は、高融点の電極材料2を銅あるいはアル ミニュウムの電極ホルダ3に埋め込んだ電極4と、前記電極4の先端部分にこれ を同軸的に覆うように取り付けられた銅製のノズル5とにより構成され、また電 極4とノズル5とは電気絶縁されている。更に、電極4とノズル5との間に作動 ガスを供給するための手段6を備え、かつ電極4とノズル5を冷却するための冷 却水通路を有するものである。
【0003】 このようなトーチ1には、電極4と被加工物7の間にノズル5を介してアーク 放電を発生するために、電極4とノズル5の間に絶縁破壊を起こすための高周波 発生回路8と、メインアークを発生させる直流電源9が接続されている。直流電 源9は、図5に示すように、絶縁破壊Aに引続いて電極4とノズル5の間にパイ ロットアークBを発生し、パイロットアークBの先導によって電極4と被加工物 7の間に電気的導通が確保されると、パイロットアークBを遮断し電極4と被加 工物7の間にメインアークCを形成する。
【0004】
上記構成のプラズマトーチにおいて、プラズマアークを発生し被加工物を切断 したり溶接したりすると、アークの発生にともない電極4が徐々に消耗していき 、ついには使用不可能になり電極4の交換が必要になる。電極4の交換の頻度が 高くなると、ランニングコストが高くなり、また、交換作業のため作業能率も低 下してしまう問題点があり、これまで電極4の耐久性向上がプラズマトーチ1の 大きな課題になっている。
【0005】 近年、プラズマ切断においては、軟鋼板の切断に作動ガスとして酸素を含むガ スを使用する例があり、これは作動ガスとして窒素やアルゴンなどの不活性ガス を使用するプラズマ切断に比較して、切断速度が速いことや切断品質が優れてい ることにより、広く使われている。
【0006】 作動ガスとして酸素を含むガスを使用する場合、従来の電極材料であるタング ステンを使用すると、タングステンの酸化物は融点が下がるため耐久性が極端に 短く、実際には使用することはできなかった。これを解消するために電極材料に ハフニュウム(Hf)を使いそれを、銅製の電極ホルダに埋め込んだものを電極 として使用することが米国特許(US 3597649)に示されている。しか し、この電極をもってしても、不活性ガスを作動ガスとして使う場合のタングス テンを使用した電極に比較して消耗が早く、電極寿命の向上が望まれていた。
【0007】 この問題を解決するために、いくつかの試みがなされている。例えば、特開昭 61−271800号公報には、電極先端部とノズルの内外面をニッケル(Ni )またはクロム(Cr)を含む電気メッキを施すことにより、アークが不安定に なることを防いで電極の寿命を向上する方法が示されている。また、特開平4− 14772号公報には、電極材料(Hf)と銅ホルダの間に、金合金あるいは銀 合金で形成されるスペーサを設置することにより、電極材料と銅ホルダの間の熱 伝導を改善し、電極の寿命の向上を図る方法が示されている。
【0008】 しかしながら、これらの方法によっても電極寿命は満足いくものではなく、特 に頻繁にアークの発停を繰返す場合には、寿命が極端に短くなる問題点があった 。考案者等の研究によると、電極の消耗はアーク起動時の状況に大きく係わって いることが明かとなった。すなわち、プラズマアークを起動する手順は、図5に 示すように、まず最初に高周波電圧により電極4とノズル5の間に絶縁破壊Aを 起こしパイロットアークBを発生する。この時、絶縁破壊Aは電極4とノズル5 が最も接近している箇所で起こり、そこで発生したパイロットアークBは作動ガ スの流れに従って移動していく。それに対応して電極4側とノズル5側いずれか の放電点も下流側に移動していく。電極側放電点(陰極点)は電極先端部中央の 電極材料部2まで移動していくと、そこに気流の動きで固定される。また、ノズ ル側はノズル内面をノズルオリフィス部に向って移動していき、そこで通過して ノズル出口に達する。
【0009】 その後、このパイロットアークBの先導によって被加工物7との間に、電気的 導通が確保されメインアークCが形成されると、ノズル5につながるパイロット アークの給電ラインが遮断されメインアークCだけの放電になり、切断あるいは 溶接が可能な状態になる。
【0010】 このアーク起動の一連の動作において、特に、絶縁破壊Aに引き続くパイロッ トアークBの発生段階において、電極側の放電点(陰極点)がノズル電極間の最 近接点から、電極先端中央の電極材料2のところまで移動していく過程に、電極 の消耗が大きく係わっていることがわかった。つまり、陰極点が電極先端中央の 電極材料に達するまでに要する時間が長くなるほど、電極消耗は速くなることが わかった。これは、電極材料以外のところ、つまり銅製の電極ホルダ部に陰極点 が存在すると、銅は熱電子放出をする事が出来ないため溶融沸騰し銅蒸気を発生 することで放電点を形成するので、電極ホルダの消耗が進む。電極ホルダが消耗 すると電極材料まで放電点が移動した後も、アークが安定せず電極材料の消耗が 加速されるからである。
【0011】 本考案の第1の目的は、アークの発停回数が多い場合でも、電極寿命を大幅に 向上することが可能な電極構造としたプラズマアークトーチとすることにある。
【0012】 また、プラズマアークトーチを用いた切断作業では、切断開始時に溶融金属( ドロス)が吹き上がり、トーチ先端部にこれが付着したり、切断中のドロスの付 着によりトーチの劣化、溶損が発生しやすい。また、この付着したドロスを介し てトーチ先端部が被加工物と導通し、ダブルアーク状態の不正放電が起ってトー チを損傷する問題があった。あるいは放電用の電極部材が溶損してその一部がノ ズル等に付着して同様にダブルアークを生じたり、ノズルのオリフィス孔を変形 あるいは塞ぐことによって切断作業に支障をきたすおそれがあった。
【0013】 本考案の第2の目的は、このような不具合により結局はトーチの寿命を減退し てしまうことに鑑み、不正放電の発生を有効に防止するとともに、トーチの耐熱 性を向上させて寿命を向上させることができるようにしたプラズマアークトーチ を提供することにある。
【0014】
上記第1の目的に対し、本考案者らは、アーク起動の一連の動作において、特 に、絶縁破壊Aに引き続くパイロットアークBの発生段階において、電極側の放 電点(陰極点)がノズル電極間の最近接点から、電極先端中央の電極材料2のと ころまで移動していく過程に、電極の消耗が大きく係わっているとの観点から、 電極消耗を抑制するためには、陰極点を電極材料の表面に速やかに移動させてや れば良いとの知見を得たものである。考案者等の研究によれば、陰極点の移動速 度は陰極点が形成されている材質に依存しており、いくつかの材料を調べた結果 、
【0015】 金(Au)>銀(Ag)>銅(Cu)>ニッケル(Ni) の順番で移動速度が速くなることがわかった。
【0016】 そこで、本考案に係るプラズマアークトーチは、電極ホルダに高融点の電極材 料を埋め込んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとともに同軸的に 覆って作動ガスの供給をなすノズルを備え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させ てパイロットアークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおいて、前記 パイロットアークの発生部位における電極ホルダ面に金あるいは銀を含む金属層 を設けた構成とした。また、第2には、前記パイロットアークの発生部位におけ る電極ホルダ面とノズルの両者に金あるいは銀を含む金属層を設けた構成とした ものである。
【0017】 また、上記第2の目的に対し、作動ガスとして酸素を含むガスを使用すること から、酸化による保護皮膜を形成させることにより耐熱性を向上させるようにす ればよいとの知見を得た。また、同時に、ドロスの付着があった場合に付着部分 での電気絶縁を高くすることにより不正放電を防止できるとの知見によってなさ れたものである。このような観点から、本考案は、電極ホルダに高融点の電極材 料を埋め込んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとともに同軸的に 覆って酸素を含む作動ガスの供給をなすノズルを備え、前記電極とノズルとを絶 縁破壊させてパイロットアークを発生するようにしたプラズマアークトーチにお いて、前記電極ホルダもしくはノズルをアルミニウムまたはアルミニウム合金に より形成したものである。また、前記電極ホルダもしくはノズルをアルミニウム またはアルミニウム合金により形成し、その表面部に陽極酸化皮膜を形成するよ うに構成した。更に、被加工物に対面するトーチ構成部材をアルミニウムまたは アルミニウム合金により形成し、その表面部に陽極酸化皮膜を形成した構成とし た。
【0018】
上記第1の目的に対応する考案構成によれば、電極ホルダ先端部を、金あるい は銀を含む皮膜で覆うことで、陰極点がノズル電極の最近接点から電極先端中央 の電極材料表面まで速やかに移動し、ホルダ部の消耗を少なくすることができ、 その結果電極寿命を向上させることができるのである。
【0019】 また、上記第2の目的に対応する考案構成によれば、作動ガスを酸素を含むガ スとしてノズルから供給すると、アルミニウムあるいはその合金からなる電極の 表面、特に電極材料の周囲部分が酸化されてアルミナ(Al2O3)となって強 固な皮膜が形成され、電極を保護する。また、電極に対向するノズル部分も同様 に保護皮膜が形成される。またこの材料の表面に積極的に陽極酸化皮膜を形成し ておくことにより、これが溶損を防止し、寿命を向上させることができる。更に 、被加工物に対面するトーチキャップ等のトーチ構成部材を同様な構成とするこ とによりドロス付着があっても互いに電気絶縁されるので、不正放電を生じるこ とがなく、やはり寿命の向上作用が得られる。
【0020】
以下に本考案に係るプラズマトーチの具体的実施例を図1を参照して説明する 。図1は第1の目的に対応する第1実施例に係るプラズマアークトーチの構成例 を示す。この図に示すように、プラズマトーチ10は高融点の電極材料12を銅 材料からなる電極ホルダ14に埋め込んだ電極16と、前記電極16の先端部分 にこれを同軸的に覆うように取り付けられた銅製のノズル18とを有し、この電 極16とノズル18とは電気絶縁されている。電極16の先端部分は裁頭円錐状 に形成され、先端の平坦部中央に電極材料12が埋め込まれている。ノズル18 は電極16の形状に合わせ、電極16との間に作動ガス通路20を形成しつつ、 電極円錐面に対応した絞り部18Aと設け、その先端にノズルオリフィス18B を開口させ、当該オリフィス18Bに電極材料12が対向するようにしている。 このようなトーチ10には、図示しないが、電極16とノズル18の間に絶縁破 壊を起こすための高周波発生回路と、メインアークを発生させる直流電源が接続 されている。直流電源により、絶縁破壊に引続いて電極16とノズル18の間に パイロットアークを発生し、パイロットアークの先導によって電極16と被加工 物の間に電気的導通が確保されると、パイロットアークを遮断し電極16と被加 工物の間にメインアークを発生させるようにしている。また、電極16とノズル 18を冷却する冷却水通路22が形成されている。ノズル18の外周部分には冷 却水通路を形成する内側キャップ24Aと、更にその外周側に第2の作動ガス通 路26を形成するように装着された外側キャップ24Bが設けられている。
【0021】 このような構成において、第1実施例では、図2(1)に示したように、パイ ロットアークの発生部位における電極ホルダ面に金あるいは銀を含む金属皮膜層 28を設けた構成としたものである。すなわち、電極16とノズル18の対面部 であって、その距離が最短となる箇所30から電極材料12に至るホルダ14の 外表面に金あるいは銀を含む金属皮膜層28を形成している。電極ホルダ14の 表面に金や銀の皮膜を作る方法としては、メッキや蒸着あるいは溶射等の手段が 有効である。この時、電極材料12の表面に、金あるいは銀の皮膜があっても無 くてもいずれでも良い。
【0022】 図2(2)は第2実施例のプラズマアークトーチ10Aである。これは金ある いは銀を含む金属で構成された部材28Aを予め製作し、それを銅製のホルダ1 4の基部にロー付け、あるいは拡散接合により取り付けることで製作できる。
【0023】 図2(3)は第3実施例に係るトーチ10Bを示しており、これは電極ホルダ 14の基部に対して、先端部を金あるいは銀を含む金属層28Bを鋳込むことで 形成している。
【0024】 図2(4)は第4実施例に係るプラズマアークトーチ10Cを示している。こ の実施例は金属皮膜層28を、電極16のみならず、ノズル18のパイロットア ーク発生領域にも形成したものである。
【0025】 これらの実施例においては、望ましくは、金あるいは銀を含む金属層28、2 8A、28B、28Cの厚みは電極材料12の埋め込み深さ程度の厚みがあるほ うがよい。これは、電極16の先端部が金あるいは銀で構成されていても、やは りアークの起動に従って電極ホルダ部14は消耗していく。電極16は電極材料 12が消耗して無くなるまでは使用でき、それにともなって、電極ホルダ14の 先端部も電極材料12の埋め込み深さ程度はその表面が消耗する。このことから 、電極材料12が無くなるまで、アーク起動時の陰極点の移動速度が低下しない ためには、金あるいは銀の皮膜の厚みは電極材料12の埋め込み深さ程度は必要 である。
【0026】 また、本実施例では作動ガスとして酸素を含むガスを使い、ハフニュウムやジ ルコニュウムを電極材料として使う場合に常に有効であるが、それだけでなく、 不活性ガスを使用する場合のタングステンを電極材料として使う場合にも有効で ある。
【0027】 このような第1〜第4実施例では、絶縁破壊に続いて発生されるパイロットア ークの陰極点が絶縁破壊点位置から電極16に設けた金あるいは銀を含む金属層 28に沿って電極材料12まで移動するが、その移動速度は速くなり、したがっ てパイロットアークによる電極消耗を少なくすることができる。また、ノズル1 8側にも上記金属層28を形成することにより、ノズル18側の放電点移動も速 くなり、これに応じて電極16側の陰極点の移動も容易になるので、より効果的 に寿命向上を図ることができる。
【0028】 また、これらの実施例に係るプラズマアークトーチによれば、電極材料と銅製 の電極ホルダに銀合金のスペーサを配置したもの(特開平4−14772号)に 比較して、アーク起動時に陰極点が形成される部分には銅の表面が残るようなこ とがないので、寿命向上効果が大きい。また、実施例では、少なくとも電極16 の表面部分のみに金あるいは銀を含む金属層28を形成するようにし、電極ホル ダ14全体を高価な金あるいは銀で構成することが無いので、製作コストを大き く上昇させることなく寿命増大を図ることができる。すなわち、本実施例では、 金あるいは銀の表面を必要とするのは、アーク起動時に陰極点が形成される可能 性のある電極ホルダ先端部の、ノズルと対抗しておりノズルとの距離が最小とな る位置よりも下流側(ノズルオリフィス側)である。従って、最低限その箇所が 金あるいは銀であれば良い。したがって残りの部分は、安価で加工し易く熱伝導 の良い銅あるいはアルミで構成すれば良いため、電極ホルダ全体を金や銀などの 高価な金属で構成する場合に比較して、低コストで製造することができる。
【0029】 次に図3には第2の目的に対応するプラズマアークトーチの要部構成を示して いる。図3(1)は第5実施例を示しており、これは電極ホルダ14の全体をア ルミニウム材料によって形成し、更に電極材料12以外の放電が発生する表面部 分に陽極酸化(Al2O3)処理した皮膜32を形成したものである。陽極酸化 法としては硫酸法、しゅう酸法、クロム酸法、その他の有機酸法がある。一般的 に陽極酸化皮膜は多孔性であるため、耐食性を更に向上させるために封孔処理を 行う。これは陽極酸化皮膜を高温の水との反応により水和反応を進行させ、ベー マイト化して封孔をなすものである。陽極酸化皮膜32の厚さは数μ〜100μ 程度が可能であるが、トーチ部品としては50〜100μが良好である。このよ うな陽極酸化皮膜32の硬度、融点、電気抵抗をトーチ部品の構成材料として用 いる銅あるいは鋼と比較すると次表のようになる。
【0030】
【表1】
【0031】 この表から理解できるように、陽極酸化皮膜32は耐熱性や電気絶縁性に優れ た特徴を具備しており、プラズマアークトーチの構成部品に適用することで寿命 向上効果を期待できる。
【0032】 図3(2)は第6実施例に係るもので、これは第5実施例が陽極酸化皮膜32 を電極ホルダ14の放電発生部表面に形成しているのに対し、皮膜32を更にホ ルダ上方外表面まで延長して形成した点が異なる。保護皮膜をホルダ14のほぼ 全体表面に施しているので、溶損低減効果が高く、溶損電極が飛散してノズル1 8に付着し不正放電が生じることを有効に防止できる。
【0033】 更に、図3(3)は第7実施例を示している。これはノズル18をアルミニウ ムもしくはその合金材料により形成し、その先端部外表面およびノズルオリフィ ス18B内面にも陽極酸化被膜32を施した例である。ノズル18の上端部の通 電部分は当然ながら被膜32を形成しない。このようにノズル18の通電部以外 の部分にも陽極酸化被膜32を形成することにより、当該被膜32により耐熱性 を向上させることができる。
【0034】 図3(4)は第8実施例を示し、これはノズル18の外側に取り付けられる内 側キャップ24Aを対象とし、このキャップ24Aをアルミニウムもしくはその 合金により形成し、先端部外表面に陽極酸化被膜32を施したものである。図3 (5)は第9実施例を示しており、これはシールド用の外側キャップ24Bを対 象に、このキャップ24Bをアルミニウムもしくはその合金により形成し、被加 工物に対面する先端部表面に陽極酸化被膜32を施したものである。これらも同 様に耐熱性の向上と、不正放電を防止し、特に切断作業時にドロスが付着しても 高い電気絶縁作用により被加工物との間でアークを発生させることが防止され、 ダブルアークへの防止機能が高い。
【0035】 ところで、上記第5〜9実施例ではトーチ部品をアルミニウムもしくはその合 金により形成した上で、それらの表面に陽極酸化被膜32を形成しているが、こ れは作動ガスとして酸素を含むガスを用いる場合には、陽極酸化皮膜32を省略 できる。すなわち、プラズマ切断の開始するとアークは電極16とノズル18と の間で発生し、最終的には被加工物に到達して切断を行うが、作動ガスが酸素雰 囲気の場合、電極ホルダ14の放電が行われる部位、特に電極材料12の周囲部 分が酸化されてアルマイト化されて強固なアルミナ皮膜が形成され、電極16を 保護するものとなる。また、ノズル18の電極16に対向する部分およびノズル オリフィス18B部分も同様に酸化されて保護酸化皮膜を形成する。したがって 、作動ガスとして酸素雰囲気のガスを利用する場合には電極16やノズル18な どをアルミニウムもしくはその合金により形成することだけでも充分に寿命向上 を期待できるのである。
【0036】
以上説明したように、本考案は第1にパイロットアークの発生部位における電 極ホルダ面、もしくはパイロットアークの発生部位における電極ホルダ面とノズ ルの両者に、金あるいは銀を含む金属層を設けた構成とすることにより、アーク の発停回数が多い場合でも、電極寿命を大幅に向上することが可能になり、ラン ニングコストや作業能率を改善することができる電極構造をもつプラズマアーク トーチとすることができる。
【0037】 また、第2に電極ホルダもしくはノズルをアルミニウムまたはアルミニウム合 金により形成し、あるいはこれに加えてその表面部に陽極酸化層を形成し、また は被加工物に対面するトーチ構成部材をアルミニウムまたはアルミニウム合金に より形成するとともにその表面部に陽極酸化層を形成した構成としたことにより 、不正放電の発生を有効に防止するとともに、トーチの耐熱性を向上させて寿命 を向上させることができるという効果が得られる。
【図1】実施例に係るプラズマアークトーチの断面構成
図である。
図である。
【図2】第1〜第4実施例の要部を示す断面図である。
【図3】第5〜第9実施例の要部を示す断面図である。
【図4】プラズマアーク溶断装置の構成図である。
【図5】従来のプラズマアークトーチの説明断面図であ
る。
る。
10 プラズマアークトーチ 12 電極材料 14 電極ホルダ 16 電極 18 ノズル 20 作動ガス通路 22 冷却水通路 24A、24B トーチキャップ 26 2次作動ガス通路 28 金属皮膜層 32 陽極酸化皮膜
フロントページの続き (72)考案者 山口 義博 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)考案者 新垣 淑隆 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)考案者 高林 有一 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内
Claims (5)
- 【請求項1】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面に金あるいは銀を含む金属層を設けたことを特徴と
するプラズマアークトーチ。 - 【請求項2】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って作動ガスの供給をなすノズルを備
え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイロットア
ークを発生するようにしたプラズマアークトーチにおい
て、前記パイロットアークの発生部位における電極ホル
ダ面とノズルの両者に金あるいは銀を含む金属層を設け
たことを特徴とするプラズマアークトーチ。 - 【請求項3】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って酸素を含む作動ガスの供給をなすノ
ズルを備え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイ
ロットアークを発生するようにしたプラズマアークトー
チにおいて、前記電極ホルダもしくはノズルをアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金により形成したことを特徴
とするプラズマアークトーチ。 - 【請求項4】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って酸素を含む作動ガスの供給をなすノ
ズルを備え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイ
ロットアークを発生するようにしたプラズマアークトー
チにおいて、前記電極ホルダもしくはノズルをアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金により形成し、その表面部
に陽極酸化層を形成したことを特徴とするプラズマアー
クトーチ。 - 【請求項5】 電極ホルダに高融点の電極材料を埋め込
んで構成された電極と、この電極と電気絶縁されるとと
もに同軸的に覆って酸素を含む作動ガスの供給をなすノ
ズルを備え、前記電極とノズルとを絶縁破壊させてパイ
ロットアークを発生するようにしたプラズマアークトー
チにおいて、被加工物に対面するトーチ構成部材をアル
ミニウムまたはアルミニウム合金により形成し、その表
面部に陽極酸化層を形成したことを特徴とするプラズマ
アークトーチ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993012325U JP2591371Y2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | プラズマアークトーチ |
PCT/JP1994/000270 WO1994019137A1 (en) | 1993-02-24 | 1994-02-23 | Plasma arc torch |
DE4490957T DE4490957T1 (de) | 1993-02-24 | 1994-02-23 | Plasmabrenner |
US08/507,461 US5628924A (en) | 1993-02-24 | 1994-02-23 | Plasma arc torch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993012325U JP2591371Y2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | プラズマアークトーチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0666876U true JPH0666876U (ja) | 1994-09-20 |
JP2591371Y2 JP2591371Y2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=11802166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1993012325U Expired - Fee Related JP2591371Y2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | プラズマアークトーチ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5628924A (ja) |
JP (1) | JP2591371Y2 (ja) |
DE (1) | DE4490957T1 (ja) |
WO (1) | WO1994019137A1 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009515291A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-04-09 | フェニックス ソリューションズ カンパニー | 耐腐食性コリメータを有するプラズマトーチ |
KR100909330B1 (ko) * | 2001-03-09 | 2009-07-24 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치, 복합전극, 전극 제조 방법 및 복합전극 냉각 방법 |
KR100927175B1 (ko) * | 2003-04-11 | 2009-11-18 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치용 전극 및 이를 포함한 플라즈마 아크 토치 |
JP2012245544A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | プラズマ溶接トーチ |
KR101686540B1 (ko) * | 2015-06-16 | 2016-12-14 | 황원규 | 수랭식 플라즈마 토치 |
KR20170012473A (ko) * | 2015-01-30 | 2017-02-02 | 고마쓰 산기 가부시키가이샤 | 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 |
JP2018162520A (ja) * | 2018-05-21 | 2018-10-18 | エリコン メテコ(ユーエス)インコーポレイテッド | ライニングされた長寿命プラズマ・ノズル |
KR20200040366A (ko) | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 곽현만 | 텅스텐 전극 |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07130490A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-05-19 | Komatsu Ltd | プラズマトーチ |
US5783792A (en) * | 1995-03-08 | 1998-07-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Welding gun arm and method of manufacturing same |
US5857888A (en) * | 1996-10-28 | 1999-01-12 | Prometron Technics Corp. | Method of manufacturing a plasma torch eletrode |
US5906758A (en) * | 1997-09-30 | 1999-05-25 | The Esab Group, Inc. | Plasma arc torch |
US6020572A (en) * | 1998-08-12 | 2000-02-01 | The Esab Group, Inc. | Electrode for plasma arc torch and method of making same |
US6156995A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-05 | The Esab Group, Inc. | Water-injection nozzle assembly with insulated front end |
US6268583B1 (en) * | 1999-05-21 | 2001-07-31 | Komatsu Ltd. | Plasma torch of high cooling performance and components therefor |
DE29921694U1 (de) | 1999-12-09 | 2001-04-19 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH, 33803 Steinhagen | Plasmadüse |
AT408079B (de) * | 2000-01-11 | 2001-08-27 | Hoffmann Hans | Schweissbrenner und stromdüse |
DE10047696A1 (de) * | 2000-09-25 | 2002-04-18 | Dilthey Ulrich | Plasma-Pluspolbrenner für hohe Leistungsbereiche |
US6452130B1 (en) | 2000-10-24 | 2002-09-17 | The Esab Group, Inc. | Electrode with brazed separator and method of making same |
US6657153B2 (en) | 2001-01-31 | 2003-12-02 | The Esab Group, Inc. | Electrode diffusion bonding |
US6420673B1 (en) | 2001-02-20 | 2002-07-16 | The Esab Group, Inc. | Powdered metal emissive elements |
US6528753B2 (en) | 2001-05-31 | 2003-03-04 | The Esab Group, Inc. | Method of coating an emissive element |
US6423922B1 (en) | 2001-05-31 | 2002-07-23 | The Esab Group, Inc. | Process of forming an electrode |
US6483070B1 (en) | 2001-09-26 | 2002-11-19 | The Esab Group, Inc. | Electrode component thermal bonding |
US6563075B1 (en) | 2001-12-20 | 2003-05-13 | The Esab Group, Inc. | Method of forming an electrode |
MXPA04010281A (es) * | 2002-04-19 | 2005-06-08 | Thermal Dynamics Corp | Electrodo de soplete de plasma de arco. |
DE10323014B4 (de) * | 2003-04-23 | 2007-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Düse für Plasmabrenner |
WO2007050689A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-05-03 | Nd Industries, Inc. | Protective coating and coated welding tip and nozzle assembly |
US20070173907A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-26 | Thermal Dynamics Corporation | Hybrid electrode for a plasma arc torch and methods of manufacture thereof |
US8097828B2 (en) * | 2006-05-11 | 2012-01-17 | Hypertherm, Inc. | Dielectric devices for a plasma arc torch |
US9662747B2 (en) | 2006-09-13 | 2017-05-30 | Hypertherm, Inc. | Composite consumables for a plasma arc torch |
US8981253B2 (en) | 2006-09-13 | 2015-03-17 | Hypertherm, Inc. | Forward flow, high access consumables for a plasma arc cutting torch |
US9560732B2 (en) | 2006-09-13 | 2017-01-31 | Hypertherm, Inc. | High access consumables for a plasma arc cutting system |
US10098217B2 (en) | 2012-07-19 | 2018-10-09 | Hypertherm, Inc. | Composite consumables for a plasma arc torch |
US10194516B2 (en) | 2006-09-13 | 2019-01-29 | Hypertherm, Inc. | High access consumables for a plasma arc cutting system |
ITBO20060793A1 (it) * | 2006-11-22 | 2008-05-23 | Cebora Spa | Torcia al plasma |
US8772667B2 (en) | 2007-02-09 | 2014-07-08 | Hypertherm, Inc. | Plasma arch torch cutting component with optimized water cooling |
KR20090108705A (ko) * | 2007-02-09 | 2009-10-16 | 하이퍼썸, 인크. | 최적화된 수냉각을 갖는 플라즈마 아크 토치 커팅 부품 |
US8829385B2 (en) * | 2007-02-09 | 2014-09-09 | Hypertherm, Inc. | Plasma arc torch cutting component with optimized water cooling |
EP2174744B1 (en) * | 2007-08-03 | 2016-05-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser working nozzle |
JP5589222B2 (ja) * | 2009-11-04 | 2014-09-17 | 株式会社安川電機 | 非消耗電極式アーク溶接装置 |
US9987703B2 (en) * | 2012-12-17 | 2018-06-05 | Fuji Engineering Co., Ltd. | Plasma spraying apparatus |
DE102014009308A1 (de) * | 2014-06-26 | 2015-12-31 | Iht Automation Gmbh & Co. Kg | Schweiß- oder Schneidwerkzeug |
US10639748B2 (en) * | 2017-02-24 | 2020-05-05 | Lincoln Global, Inc. | Brazed electrode for plasma cutting torch |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3597649A (en) * | 1968-02-15 | 1971-08-03 | David Grigorievich Bykhovsky | Device for plasma-arc treatment of materials |
US3590212A (en) * | 1969-05-23 | 1971-06-29 | Miller Electric Mfg | Anodized aluminum welding torch |
US3909581A (en) * | 1972-05-08 | 1975-09-30 | Mallory & Co Inc P R | Disposable resistance welding electrode |
JPS526932A (en) * | 1975-07-07 | 1977-01-19 | Nissin Electric Co Ltd | Optical voltage converter |
AU549184B2 (en) * | 1981-06-25 | 1986-01-16 | Institut Elektrosvarki Imeni E.O. Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr | Method and flux for electroslag welding |
JPS61271800A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | 株式会社ダイヘン | プラズマア−クト−チ |
NO163412B (no) * | 1988-01-25 | 1990-02-12 | Elkem Technology | Plasmalanse. |
JP2631574B2 (ja) * | 1990-10-08 | 1997-07-16 | 小池酸素工業株式会社 | アーク加工用非消耗電極 |
JP2578688B2 (ja) * | 1990-10-29 | 1997-02-05 | 小池酸素工業株式会社 | アーク加工用非消耗電極の製造方法 |
US5239162A (en) * | 1992-01-30 | 1993-08-24 | Retech, Inc. | Arc plasma torch having tapered-bore electrode |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP1993012325U patent/JP2591371Y2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-23 DE DE4490957T patent/DE4490957T1/de not_active Ceased
- 1994-02-23 WO PCT/JP1994/000270 patent/WO1994019137A1/ja active Application Filing
- 1994-02-23 US US08/507,461 patent/US5628924A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100909330B1 (ko) * | 2001-03-09 | 2009-07-24 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치, 복합전극, 전극 제조 방법 및 복합전극 냉각 방법 |
KR100933480B1 (ko) * | 2001-03-09 | 2009-12-23 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치, 복합전극, 전극 제조 방법 및 복합전극 냉각 방법 |
KR100927175B1 (ko) * | 2003-04-11 | 2009-11-18 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치용 전극 및 이를 포함한 플라즈마 아크 토치 |
KR100940385B1 (ko) * | 2003-04-11 | 2010-02-02 | 하이퍼썸, 인크. | 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브, 냉각제 튜브를 포함하는 플라즈마 아크 토치 및 냉각제 튜브의 정렬을 위한 방법 |
JP2009515291A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-04-09 | フェニックス ソリューションズ カンパニー | 耐腐食性コリメータを有するプラズマトーチ |
JP2012245544A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | プラズマ溶接トーチ |
US10625364B2 (en) | 2015-01-30 | 2020-04-21 | Komatsu Industries Corporation | Insulation guide for plasma torch, and replacement part unit |
KR20170012473A (ko) * | 2015-01-30 | 2017-02-02 | 고마쓰 산기 가부시키가이샤 | 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 |
KR20180112880A (ko) * | 2015-01-30 | 2018-10-12 | 고마쓰 산기 가부시키가이샤 | 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 |
KR101686540B1 (ko) * | 2015-06-16 | 2016-12-14 | 황원규 | 수랭식 플라즈마 토치 |
JP2018162520A (ja) * | 2018-05-21 | 2018-10-18 | エリコン メテコ(ユーエス)インコーポレイテッド | ライニングされた長寿命プラズマ・ノズル |
KR20200040366A (ko) | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 곽현만 | 텅스텐 전극 |
KR20240024879A (ko) | 2018-10-10 | 2024-02-26 | 곽현만 | 텅스텐 전극 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1994019137A1 (en) | 1994-09-01 |
US5628924A (en) | 1997-05-13 |
DE4490957T1 (de) | 1997-07-31 |
JP2591371Y2 (ja) | 1999-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0666876U (ja) | プラズマアークトーチ | |
US3930139A (en) | Nonconsumable electrode for oxygen arc working | |
US6133542A (en) | Process for coating or welding easily oxidized materials and plasma torch for carrying out this process | |
US5951888A (en) | Plasma electrode with arc-starting grooves | |
US6191381B1 (en) | Tapered electrode for plasma arc cutting torches | |
US4304984A (en) | Non-consumable electrode for plasma-arc welding | |
KR20200058454A (ko) | 플라즈마 아크 토치 헤드, 레이저 절단 헤드 및 플라즈마 레이저 절단 헤드, 조립체를 위한 노즐, 플라즈마 아크 토치 헤드, 이를 포함하는 플라즈마 아크 토치, 이를 포함하는 레이저 절단 헤드, 및 이를 포함하는 플라즈마 레이저 절단 헤드 | |
US5857888A (en) | Method of manufacturing a plasma torch eletrode | |
JPH04261714A (ja) | 放電加工により加工片を切削するためのワイヤ電極 | |
US20020157944A1 (en) | Electrode for the electrochemically fineboring workpieces and method for producing the same | |
US3546422A (en) | Device for plasma arc treatment of materials | |
AU2020416708B2 (en) | Methods for operating a plasma torch | |
JPS597545B2 (ja) | 鋼の消耗電極式ア−ク溶接方法 | |
KR200379475Y1 (ko) | 다전극 서브머지드 아크 용접용 콘택트 팁의 구조 | |
JPH0544797B2 (ja) | ||
JPH11207464A (ja) | ガスシールドアーク溶接用コンタクトチップ | |
JPH08112674A (ja) | 非導電体の切断方法 | |
JPS5924919B2 (ja) | プラズマア−ク溶接用非消耗電極およびその製造法 | |
JPH07303971A (ja) | プラズマスポット溶接用トーチ | |
JP3189678B2 (ja) | プラズマアーク溶接用ノズルおよびプラズマアーク溶接方法 | |
JPH058047A (ja) | プラズマトーチのノズル | |
JP4368606B2 (ja) | プラズマトーチ用電極およびプラズマ切断方法 | |
SU841870A1 (ru) | Неплав щийс электрод дл плаз-МЕННОй ОбРАбОТКи | |
CN114430705B (zh) | 包括电极的电弧或等离子焊炬或等离子割炬、该电极及其制备方法及等离子切割方法 | |
JP2000117447A (ja) | プラズマトーチ用電極の製造方法、プラズマトーチ用電極のためのインサートの製造方法、およびプラズマトーチ用電極のためのインサート |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |