BRPI0707857A2

BRPI0707857A2 - eletrodo para um maÇarico de arco de plasma com partida de contato e maÇarico de arco de plasma com partida de contato que emprega tais eletrodos

Info

Publication number: BRPI0707857A2
Application number: BRPI0707857-9A
Authority: BR
Inventors: Jon Mather; Stephen T Eickhoff; Jesse Roberts
Original assignee: Hypertherm Inc
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2011-05-10
Also published as: CN103763846B; EP2442625B2; EP4301098A2; CN102917528B; US20070210035A1; WO2007098145A3; EP2442625A3; EP2442626A3; US8115136B2; EP1989928B1; CN103763846A; US20070210034A1; KR20080094792A; CA2642210A1; CA2642206C; EP1989928A2; WO2007098144A2; US8035055B2; EP2442625B1; EP2442626A2

Abstract

ELETRODO PARA UM MAÇARICO DE ARCO DE PLASMA COM PARTIDA DE CONTATO E MAÇARICO DE ARCO DE PLASMA COM PARTIDA DE CONTATO QUE EMPREGA TAIS ELETRODOS. Um eletrodo para um maçarico de arco de plasma com partida de contato inclui um corpo de eletrodo alongado formado de um material eletricamente condutivo. O corpo de eletrodo é móvel em relação ao maçarico. Um elemento elástico é utilizado para passar substancialmente toda corrente de arco piloto entre um fornecimento de energia, uma conexão de energia em comunicação elétrica com o fornecimento de energia, e o corpo de eletrodo durante operação de arco piloto do maçarico de arco de plasma. O eletrodo e maçarico podem incluir um elemento de contato tendo uma primeira superfície em comunicação elétrica com o contato de força e uma segunda superfície para contato físico e comunicação elétrica com uma superfície de contato correspondente do corpo de eletrodo para passar substancialmente toda corrente de arco transferido entre o fornecimento de energia e o corpo de eletrodo durante modo de arco transferido.

Description

ELETRODO PARA UM MAÇARICO DE ARCO DE PLASMA COM PARTIDA DECONTATO E MAÇARICO DE ARCO DE PLASMA COM PARTIDA DE CONTATO

QUE EMPREGA TAIS ELETRODOS

CAMPO TÉCNICO

A invenção refere-se genericamente a maçaricos dearco de plasma e, mais particularmente, a eletrodos emaçaricos para aplicações de maçarico de arco de plasma compartida de contato.

ANTECEDENTES

Equipamento de processamento de material, comomaçaricos de arco de plasma e lasers são amplamenteutilizados no corte e marcação de materiais metálicosconhecidos como peças de trabalho. Um maçarico de arco deplasma inclui genericamente um corpo de maçarico, umeletrodo montado no interior do corpo, um bocal com umorifício de saída central, conexões elétricas, passagenspara fluidos de controle de arco e resfriamento, um anel emremoinho para controlar os padrões de fluxo de fluido e umfornecimento de energia. Gases- utilizados no maçarico podemser não reativos (por exemplo, argônio ou nitrogênio) oureativos (por exemplo, oxigênio ou ar) . O maçarico produzum arco de plasma, que é um jato ionizado constrito de umgás de plasma com elevada temperatura e elevado momentum.

Um método para produzir um arco de plasma em ummaçarico de arco de plasma é o método de partida decontato. O método de partida de contato envolve estabelecerum contato físico e comunicação elétrica entre o eletrodo eo bocal para criar uma trajetória de corrente entre osmesmos. O eletrodo e o bocal podem cooperar para uma câmarade plasma no interior do corpo de maçarico. Uma correnteelétr ica é fornecida ao eletrodo e bocal, e um gás éintroduzido na câmara de plasma. Pressão de gás acumula atéque a pressão seja suficiente para separar o eletrodo e obocal. A separação faz com que um arco seja formado entre oeletrodo e o bocal na câmara de plasma. 0 arco ioniza o gásintroduzido para produzir um jato de plasma que pode sertransferido para a peça de trabalho para processamento dematerial. Em algumas aplicações, o fornecimento de energiaé adaptado para fornecer uma primeira corrente elétricaconhecida como corrente piloto durante geração do arco j euma segunda corrente conhecida como corrente de arcotransferida quando o jato de plasma foi transferido para apeça de trabalho.

Várias configurações são possíveis para gerar oarco. Por exemplo, o eletrodo pode se mover dentro do corpode maçarico para longe do bocal estacionário. Uma talconfiguração é mencionada como o método de partida decontato "de escapamento de gases " porque a pressão de gásfaz com que o eletrodo se mova para longe da peça detrabalho. Em outra configuração, o bocal pode se mover nosentido oposto do eletrodo relativamente estacionário. Urnatal configuração é mencionada como o método de partida decontato de "escapamento para frente" porque a pressão degás faz com que o bocal se mova em direção à peça detrabalho. Ainda em outra configuração, outros componentesde maçarico (por exemplo, o anel em remoinho) podem sermovidos entre o eletrodo estacionário e bocal.

Certos componentes do equipamento deprocessamento de material deterioram com o passar do tempoa partir do uso. Esses componentes "consumiveis" incluem,no caso de um maçarico de arco de plasma, o eletrodo, anelem remoinho, bocal e anteparo. Além disso, no processo deiniciar o maçarico utilizando o método de partida decontato, vários componentes consumíveis podem se tornardesalinhados, 6 que reduz a vida útil dos componentes bemcomo a precisão e capacidade de repetição de local de jatode plasma. De forma ideal, esses componentes são facilmentesubstituiveis no campo. Não obstante, a substituição decomponentes consumiveis pode resultar em tempo deparalisação e produtividade reduzida.

No método de escapamento de gases de partida decontato de um maçarico de arco de plasma, o eletrodo émovido no sentido oposto ao bocal para iniciar um arcopiloto entre o eletrodo e o bocal. Uma extremidade proximaldo eletrodo (por exemplo, remota a partir da peça detrabalho) engata um contato de força que forma uma parte docorpo de maçarico. O movimento do eletrodo no sentidooposto a partir do bocal também move o contato de força. Ouso repetido do maçarico resulta em desgaste tanto nocontato de força como no eletrodo. A substituição doeletrodo é rotina em operação de maçarico de arco de plasmae o processo é executado rotineiramente. Entretanto, asubstituição do contato de força envolve desmontar o corpode maçarico e pode ser demorada e cara porque o contato deforça não é projetado para ser um componente consumivel.Alguns maçarictís de escapamento de gases envolvem mover ocontato de fprça com relação ao corpo de maçaricorelativamente estacionário. 0 movimento de um tal contatode força e a eficácia do maçarico podem ser afetados pelarigidez ou resistência do cabo de força que conecta ocontato de força com o fornecimento de força.

Por exemplo, a figura 1 é uma seção transversalde um maçarico de arco de plasma de partida de contatoconhecido. O sistema 100 inclui um fornecimento de força(não mostrado) em comunicação elétrica através de um caboque transporta corrente 104 com um contato de força 108 queprovê corrente para o maçarico 112. O maçarico 112 incluium bloco de catódio 116 isolado eletriçamente a partir de ecircundando o contato de força 108. O contato de força 108encosta-se a uma extremidade proximal 120 de um eletrodoeletricamente condutivo 124. Uma mola 128 disposta dentrodo bloco de catódio 116 reage contra uma superfície 132 dobloco de catódio 116 para induzir o contato de força 108 eeletrodo 124 em direção a um bocal eletricamente condutivo136. 0 eletrodo 124 é induzido para contato com o bocal 136pela mola antes da iniciação de um arco para processar umapeça de trabalho (não mostrada).

Uma trajetória de corrente é estabelecida apartir do cabo 104 para o contato de força 108, eletrodo124 e bocal 136. Corrente elétrica pode ser passada aolongo da trajetória de corrente. O eletrodo 124 coopera como bocal 136 para formar uma porção de uma câmara de plasraa140. Um gás de plasma pode ser fornecido à câmara de plasma140 para aumentar a pressão no interior da câmara de plasma140 e superar a força fornecida pela mola 128. A pressãoforça o eletrodo 124 e o contato de força 108 no sentidooposto ao bocal 136. Uma diferença potencial se desenvolveentre o eletrodo 124 (por exemplo, o catódio) e o bocal 136(por exemplo, o anódio) à medida que a folga 144 entre oeletrodo 124 e o bocal 136 aumenta. Um arco (não mostrado)ioniza partículas de gás e é iniciado através da folga 144para processamento de peça de trabalho.

Uma desvantagem do sistema 100 é que é necessárioque o contato d,e força 108 se mova à medida que o eletrodo124 se move para iniciar um arco. À medida que a capacidadede transporte de corrente do cabo 104 aumenta, o tamanho docabo 104 aumenta, porém a flexibilidade do cabo 104diminui. A flexibilidade diminuída do cabo 104 reduz aversatilidade e capacidade de manobra do maçarico 112.

Adicionalmente,' o contato de força 108 e o bloco de catódio116 requerem tolerâncias relativamente justas (por exemplo,com folga relativamente pequena entre o contato de força108 e o bloco de catódio 116). As tolerâncias relativamentejustas posicionam e guiam o contato de força 108 durantemovimento do contato de força 108, por exemplo, duranteiniciação de um arco piloto.

SUMÁRIO

Há necessidade de um eletrodo para uso em ummaçarico de arco de plasma com partida de contato qpeotimize a operação do maçarico sem falha prematura. Alémdisso, há necessidade de um maçarico de partida de contatoque emprega os conceitos da presente invenção paramaximizar o tempo de vida de componente em desenhosexistentes de maçarico. É, portanto, um objetivo dainvenção fornecer um eletrodo de duração mais longa ecomponentes para uso com um eletrodo em um maçarico de arcode plasma. Outro objetivo é fornecer uma configuração quereduza desgaste em componentes do maçarico que não sãoprojetados como consumiveis. Ainda outro objetivo éfornecer características de alinhamento com relação acomponentes de maçarico durante operação de maçarico (porexemplo, arco piloto e modo de arco transferido).

Em um aspecto, um eletrodo para um maçarico dearco de plasma tem uma conexão de força em comunicaçãoelétrica com um fornecimento de força. 0 eletrodo inclui umcorpo de eletrodo alongado formado de um materialeletricamente condutivo e definindo um eixo geométricolongitudinal. O eletrodo inclui um elemento elástico parapassar substancialmente toda corrente de arco piloto entreo fornecimento de força e o corpo de eletrodo duranteoperação de arco piloto do maçarico de arco de plasma. Oelemento elástico executa funções tanto elétrica comomecânica e pode ser mencionado como elemento de funçãodupla do maçarico. O elemento elástico compreende ummaterial eletricamente condutivo para facilitar tantotransportar uma corrente de arco piloto como dissiparaquecimento térmico associado à corrente de arco pilotopara evitar que o elemento elástico funda durante iniciaçãodo arco piloto. 0 material condutivo pode ser selecionado,por exemplo, com base na classificação de corrente domaterial condutivo. 0 elemento elástico compreende atrajetória de resistência mínima e/ou condutância maiselevada para transportar a corrente piloto entre a conexãode força e o corpo de eletrodo. Adicionalmente, áspropriedades mecânicas do elemento elástico facilitammovimento do corpo de eletrodo para partida de contato ciomaçarico de arco de plasma. Em algumas modalidades, oelemento elástico auxilia a alinhar o corpo de eletrodo emrelação ao maçarico.

Em algumas modalidades, o corpo de eletrodo élongitudinalmente móvel em relação ao maçarico. Em algumasmodalidades, o corpo de eletrodo inclui uma superfície dereação disposta em uma relação espaçada relativa a umaextremidade proximal do corpo de eletrodo que é posicionadoremotamente a partir dè uma peça de trabalho. A superfíciede reação é configurada para comunicação elétrica com oelemento elástico eletricamente condutivo. Em algumasmodalidades, a superfície de reação inclui um flangeradialmente estendido formado integralmente com o corpo deeletrodo.

Em algumas modalidades, o elemento elástico éfixado em relação ao corpo de eletrodo. Por exemplo, oelemento elástico pode ser fixado por um encaixe deinterferência diametral ou um encaixe por fricção. Emalgumas modalidades, o elemento elástico é dispostoadjacente a uma extremidade distai do corpo de eletrodo, ea extremidade distai inclui um elemento emissivo. Elmalgumas modalidades, o elemento elástico é formadointegralmente com o corpo de eletrodo. Em algumasmodalidades, a operação de arco piloto inclui iniciação deum arco piloto. Em algumas modalidades, a operação de arcopiloto inclui iniciação de um arco piloto e uma duração detempo após iniciação do arco piloto antes do arco sertransferido para a peça de trabalho ou antes do maçarieoser operado em modo de arco transferido.

Em algumas modalidades, o eletrodo inclui ainiiaum corpo oco para manter o elemento elástico e para receberdeslizavelmente o corpo de eletrodo.

Em outro aspecto, existe um eletrodo para ummaçarieo de arco de plasma. 0 eletrodo inclui um corpo deeletrodo alongado formado de um material eletricamentecondutivo que define um eixo geométrico longitudinal e umaextremidade distai que inclui um elemento emissivo. 0 corpode eletrodo é móvel em relação ao maçarieo. 0 eletrodoinclui um elemento de contato. 0 elemento de contato incluiuma primeira superfície para facilitar comunicação elétricacom um fornecimento de força e uma segunda superfície parafacilitar comunicação elétrica com uma superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo quando omaçarieo é operado em um modo de arco transferido. Asegunda superfície do elemento de contato é caracterizadapela ausência de contato com a superfície de contato docorpo de eletrodo durante iniciação de um arco piloto.

0 corpo de eletrodo pode ser móvel axialmente emrelação ao maçarieo. Em algumas modalidades, a segundasuperfície é configurada para contato físico com asuperfície de contato do corpo de eletrodo quando omaçarieo é operado em modo de arco transferido. Em algumasmodalidades, o corpo de eletrodo inclui uma superfície dereação para contato com um elemento elástico condutivo edisposto em uma relação espaçada em relação a umaextremidade proximal do corpo de eletrodo. A extremidadeproximal é disposta remotamente a partir da extremidadedistai que inclui o elemento emissivo. A superfície dereação pode ser definida por um flange radialmenteestendido formado integralmente com o corpo de eletrodo.

Em algumas modalidades, o eletrodo inclui umelemento elástico eletricamente condutivo em comunicaçãoelétrica com pelo menos um do elemento de contato ou corpode eletrodo. O elemento elástico pode ser formadointegralmente com pelo menos um do corpo de eletrodo ouelemento de contato. Em algumas modalidades, o elementoelástico é disposto adjacente a uma extremidade distai docorpo de eletrodo. O elemento elástico pode ser retido pelocorpo de eletrodo. Em algumas modalidades, o corpo deeletrodo inclui uma superfície de reação formadaintegralmente com o corpo de eletrodo. 0 elemento elásticopode ser disposto entre a superfície de reação e a segundasuperfície do elemento de contato.

Em algumas modalidades, o elemento elástico éconfigurado para passar substancialmente toda corrente dearco piloto entre o fornecimento de energia e o corpo deeletrodo durante operação de arco piloto. 0 elementoelástico pode incluir pelo menos um entre uma mola ou umarame. Em algumas modalidades, pelo menos uma porção doelemento de contato engata deslizavelmente o corpo deeletrodo. Em algumas modalidades, uma porção do elemento decontato pode facilitar a passagem de uma corrente de arcopiloto entre o elemento de contato e o corpo de eletrodoquando o elemento de contato engata deslizavelmente o corpode eletrodo. O elemento de contato pode ser retido pelocorpo de eletrodo. Em algumas modalidades, o elemento decontato inclui um elemento conectivo que define uniasuperfície de alinhamento para refrear movimento radial docorpo de eletrodo. 0 elemento conectivo pode ser formadointegralmente com o elemento de contato. Em algumasmodalidades, o corpo de eletrodo inclui um receptáculodisposto adjacente a uma extremidade proximal do corpo deeletrodo que é distante de uma peça de trabalho. 0receptáculo pode ser configurado para impedir desengate doelemento de contato a partir do corpo de eletrodo.

Em outro aspecto, inste um elemento de contadopara conduzir corrente entre um fornecimento de energia eum eletrodo de maçarico montado de forma deslizável dentrode um corpo de maçarico de um maçarico de arco de plasmacom partida de contato. O elemento de contato inclui umaprimeira superfície para facilitar comunicação elétrica como fornecimento de energia e uma segunda superfície paracomunicação elétrica com uma superfície de contato definidapor uma extremidade proximal do eletrodo de maçarico.

Quando o eletrodo de maçarico está em contato físico com asegunda superfície, pelo menos uma porção de uma correntede arco transferida passa através do elemento de contato eentre o fornecimento de energia e o eletrodo de maçaricopara operar o maçarico em um modo de arco transferido. Oelemento de contato inclui um elemento elásticoeletricamente condutivo disposto adjacente ao corpo deeletrodo para passar substancialmente toda corrente de arcopiloto a partir do fornecimento de energia para o corpo deeletrodo durante uma operação de arco piloto.

Em algumas modalidades, um elemento conectivoestende a partir da segunda superfície para engatar deforma deslizável o corpo de eletrodo. 0 elemento conectivopode ser formado integralmente com a segunda superfície. Emalgumas modalidades, o elemento conectivo inclui uniaterceira superfície configurada para passar uma porção dacorrente de arco transferida entre o fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo quando o maçarico é operadoem modo de arco transferido. Em algumas modalidades, oelemento de contato inclui uma porção de receptáculo paracircundar uma porção de uma extremidade próxima do corpo deeletrodo. 0 elemento elástico pode ser disposto dentro daporção de receptáculo do elemento de contato. Em algumasmodalidades, pelo menos uma entre a primeira superfície Oua segunda superfície define uma superfície anular.

Em algumas modalidades, o elemento de contatoinclui uma terceira superfície para comunicação elétricacom o fornecimento de energia e para passar uma porção deuma corrente de arco transferido entre o fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo quando o maçarico é operadoem um modo de arco transferido. Em algumas modalidades, oelemento de contato inclui uma porção de alinhamento quedefine um eixo geométrico. A porção de alinhamento édisposta em uma relação espaçada com uma extremidadepróxima do corpo de eletrodo e é configurada para refrearmovimento radial do corpo de eletrodo.

Em outro aspecto, um eletrodo para um maçarico dearco de plasma é apresentado. 0 eletrodo inclui um corpo deeletrodo alongado formado de um material eletricamentecondutivo e definindo um eixo geométrico longitudinal. 0corpo de eletrodo inclui uma extremidade distai definindoum furo para receber um elemento emissivo e uma extremidadeproximal definindo uma superfície de contato paracomunicação elétrica com um fornecimento de energia. 0corpo de eletrodo inclui um receptáculo disposto dentro daextremidade proximal do corpo de eletrodo configurado parareceber pelo menos uma porção de um elemento de contato.Uma primeira porção do elemento de contato é fisicamenteremota a partir do corpo de eletrodo durante iniciação deum arco piloto, e a primeira porção do elemento de contatoé para passar substancialmente toda corrente de artransferida entre um fornecimento de energia e o corpo deeletrodo quando o maçarico é operado no modo de arcotransferido. 0 furo e o receptáculo são separados pelocorpo de eletrodo.

Em algumas modalidades, pelo menos uma porção dasuperfície de contato é disposta dentro do receptáculo. 0elemento de contato pode incluir uma configuração anula:?:.Em algumas modalidades, o receptáculo inclui uma porçãocilíndrica e uma superfície de restrição disposta em unaextremidade proximal do receptáculo para reagir contra umaporção do elemento de contato para impedir desengate doelemento de contato a partir do receptáculo. A superfíciede restrição pode ser uma configuração anular.

Em algumas modalidades, a porção cilíndrica édefinida por um primeiro diâmetro, a superfície derestrição inclui um segundo diâmetro, e uma região distcilde um membro conectivo do elemento de contato define umterceiro diâmetro de tal modo que o terceiro diâmetro émaior do que o segundo diâmetro e menor do que o primeirodiâmetro. A região distai pode ser uma extremidade distaido membro conectivo. Em algumas modalidades, o receptáculoinclui uma superfície radialmente dimensionada ao longo deum eixo do receptáculo para restringir movimento radial docorpo de eletrodo. A superfície radialmente dimensionada épara contato físico com a porção do elemento de contatorecebido pelo receptáculo.

Em algumas modalidades, o corpo de eletrodoinclui uma superfície de reação disposta em uma relaçãoespaçada em relação à superfície de contato. A superfíciede ração pode ser um flange radialmente estendido formadointegralmente com o corpo de eletrodo. Em algumasmodalidades, o eletrodo inclui um elemento elásticoeletricamente condutivo que é retido pelo corpo deeletrodo. A superfície de reação pode ser para contato como elemento condutivo elástico. 0 elemento elástico pode serretido por um encaixe de interferência diametral. 0elemento elástico pode ser disposto com o receptáculo.

Em outro aspecto, é fornecido um elemento decontato para conduzir corrente entre um fornecimento deenergia e um corpo de eletrodo montado deslizavelmente cpmum corpo de maçarico de um maçarico de arco de plasma compartida de contato. 0 corpo de eletrodo inclui umaextremidade distai que inclui um elemento emissivo. 0elemento de contato inclui uma primeira superfície parafacilitar comunicação elétrica com o fornecimento deenergia e uma segunda superfície para facilitar comunicaçãoelétrica com a extremidade proximal do corpo de eletrodo. Asegunda superfície não está em contato com a extremidadeproximal durante iniciação de um arco piloto e está emcontato com a extremidade proximal durante um modo de arcotransferido de tal modo que pelo menos uma porção de umacorrente de arco transferido a partir do fornecimento deenergia passa entre as primeira e segunda superfícies doelemento de contato para o corpo de eletrodo quando omaçarico é operado no modo de arco transferido.

Em algumas modalidades, o elemento de contatoinclui um elemento elástico eletricamente condutivodisposto adjacente ao corpo de eletrodo. 0 elementoelástico é para passar substancialmente toda corrente dearco piloto entre o fornecimento de energia e o corpo deeletrodo durante iniciação de arco piloto. 0 elemento decontado pode incluir um membro conectivo disposto entre asegunda superfície e o corpo de eletrodo. Em algumasmodalidades, o membro conectivo é formado integralmente coma segunda superfície. Em algumas modalidades, o membroconectivo define um eixo geométrico e uma superfície dealinhamento em uma relação espaçada com a extremidadeproximal para refrear movimento radial do corpo deeletrodo. Em algumas modalidades, a primeira superfície, asegunda superfície, ou ambas definem uma superfície anulai:.

0 elemento de contato pode incluir uma porção deanel em remoinho. Em algumas modalidades, o elemento decontato é formado integralmente com a porção de anel emremoinho. A porção de anel em remoinho pode transmitirmovimento radial para um gás que flui através do maçaricode arco de plasma. A porção de anel em remoinho pode isolartambém o corpo de eletrodo a partir do bocal e orientar ogás em direção a uma porção do corpo de eletrodo que defineuma pluralidade de aletas. A porção de anel em remoinhotambém pode refrear movimento radial do corpo de eletrodono maçarico. Em algumas modalidades, a porção de anel emremoinho pode executar todas essas funções. As funções nãoexecutadas pela porção de anel em remoinho podem serexecutadas por um ou mais componentes distintos.

Em outro aspecto, é fornecido um maçarico de arcode plasma. O maçarico de arco de plasma inclui umfornecimento de energia para fornecer corrente ao maçarico.O maçarico inclui uma câmara de plasma definida por umbocal e um corpo de eletrodo eletricamente condutivomontado de forma deslizável dentro do maçarico ao longo deum eixo geométrico definido por uma extremidade proximal docorpo de eletrodo e uma extremidade distai do corpo deeletrodo. A extremidade proximal define uma superfície decontato, e a extremidade distai é disposta adjacente a umorifício de saída do bocal. 0 maçarico inclui um contato deenergia disposto em uma posição estacionária em relação àcâmara de plasma. 0 contato de energia está em comunicaçãoelétrica com o fornecimento de energia. 0 maçarico incluium elemento condutivo elástico para passar substancialmentetoda corrente de arco piloto entre o contato de energia e asuperfície de contato do corpo de eletrodo durante operaçãode arco piloto. 0 maçarico inclui um elemento de contato.0 elemento de contato inclui uma primeira superfície emcomunicação elétrica com o contato de força e uma segundasuperfície para comunicação elétrica com uma superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo. 0 elemento decontato é capaz de passar uma corrente de arco transferidoentre o fornecimento de energia e o corpo de eletrododurante modo de arco transferido.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico propende o corpo de eletrodo em direção ao bocal.Em algumas modalidades, o elemento de contato é disposto emuma posição estacionária em relação ao corpo de eletrodo. 0elemento de contato pode ser formado integralmente com ocontato de energia. Em algumas modalidades, o maçaricoinclui um anteparo que define um orifício de saídaposicionado adjacente a um orifício de saída do bocal. 0anteparo pode ser montado em uma tampa de retenção que ésustentada em um corpo de maçarico do maçarico de arco deplasma. Em algumas modalidades, o maçarico inclui um anelem remoinho que transmite movimento radial para gás fluindoatravés do maçarico.

Em outro aspecto, é fornecido um maçarico de arcode plasma. O maçarico de arco de plasma inclui umfornecimento de energia para fornecer corrente ao maçarico.0 maçarico inclui uma câmara de plasma definida por umbocal e um corpo de eletrodo eletricamente condutivomontado deslizavelmente dentro do maçarico ao longo de umeixo geométrico definido por uma extremidade proximal docorpo de eletrodo e uma extremidade distai do corpo deeletrodo. 0 corpo de eletrodo define uma superfície decontato, e a extremidade distai é disposta adjacente a umorifício de saída do bocal. 0 maçarico inclui um contato deenergia disposto em uma posição estacionária em relação auma câmara de plasma e está em comunicação elétrica com ofornecimento de energia. 0 maçarico inclui um elementocondutivo elástico para passar substancialmente toda acorrente dè arco piloto entre o contato de energia e asuperfície de contato do corpo de eletrodo durante operaçãode arco piloto do maçarico de arco de plasma. 0 elementocondutivo elástico propende o corpo de eletrodo em direçãoao bocal.

Em algumas modalidades, o contato de energiainclui uma primeira superfície para facilitar contatofísico e comunicação elétrica com uma segunda superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo quando omaçarico é operado em um modo de arco transferido. Aprimeira superfície do contato de energia é caracterizadopela ausência de contato com a segunda superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo duranteiniciação de um arco piloto.

Em outro aspecto, existe um eletrodo para ummaçarico de arco de plasma em comunicação elétrica com umfornecimento de energia. O eletrodo inclui um corpo deeletrodo alongado formado de um material eletricamentecondutivo e definindo um eixo geométrico longitudinal. Ocorpo de eletrodo inclui uma primeira superfície paracomunicação elétrica com um primeiro elemento condutivopara facilitar passagem de uma corrente de arco pilotoentre o fornecimento de energia e o corpo de eletrododurante iniciação de um arco piloto. 0 corpo de eletrodotambém inclui uma segunda superfície posicionadaremotamente a partir da primeira superfície. A segundasuperfície é capaz de contato físico e comunicação elétricacom uma superfície correspondente de um conato de energiapara facilitar passagem de substancialmente toda correntede ar transferido entre o fornecimento de energia e o corpode eletrodo durante operação de arco transferido. A segundasuperfície do corpo de eletrodo é caracterizada pelaausência de contato com a superfície correspondente Ciocontato de energia durante iniciação do arco piloto.

Em algumas modalidades, o corpo de eletrodo élongitudinalmente móvel em relação ao maçarico. Embora asmodalidades descritas aqui se refiram principalmente aomovimento longitudinal do corpo de eletrodo dentro domaçarico, algumas modalidades apresentam um corpo deeletrodo que é móvel em uma direção diferente dalongitudinal ao longo de um eixo geométrico. Por exemplo, ocorpo de eletrodo pode se mover em uma direção transversala um eixo geométrico longitudinal durante iniciação de umarco piloto ou outra operação de maçarico. 0 corpo deeletrodo pode se mover também de forma rotacional em tornodo eixo geométrico. Em algumas modalidades, outro movimentodo corpo de eletrodo ocorre que é uma combinação demovimento longitudinal, transversal ou rotacional (porexemplo, um movimento de torção ou flexão).

Em outro aspecto, é fornecido um componente demaçarico de plasma para receber um eletrodo. 0 componenteinclui um corpo oco alongado e um membro elásticoeletricamente çondutivo para facilitar comunicação elétricade um arco piloto. O corpo oco alongado tem uma primeiraextremidade e uma segunda extremidade. 0 corpo oco alongadoinclui (a) uma superfície interior, (b) um ou mais de umcontorno, degrau ou flange localizado na superfícieinterior e disposto entre a primeira extremidade e asegunda extremidade do corpo oco, um ou mais entre ocontorno, degrau ou flange definindo uma abertura moldadaadaptada para receber de forma deslizável uma porção deformato complementar do eletrodo, (c) uma primeira aberturana primeira extremidade do corpo oco dimensionada parareceber um elemento de contato elétrico, e (d) uma segundaabertura na segunda extremidade do corpo oco dimensionadapara receber de forma deslizável o eletrodo. 0 membroelástico eletricamente condutivo é disposto dentro do corjpooco, de tal modo que o membro elástico é pelo menosparcialmente mantido dentro do corpo oco por um ou maisentre o contorno, degrau ou flange e em que o membroelástico alinha com a primeira abertura.

Em algumas modalidades, o corpo oco do componenteinclui ainda uma pluralidade de furos adjacentes à segundaabertura do corpo oco para transmitir um fluxo em remoinhoem um gás. Uma modalidade também inclui um elemento decontato disposto na primeira extremidade do corpo oco.Nessa modalidade, o elemento de contato mantém o membroelástico dentro do corpo oco e facilita acoplamentoelétrico entre o membro elástico e um fornecimento deenergia.

Em outro aspecto, é fornecido um eletrodo para ummaçarico de arco de plasma com partida de contato. 0eletrodo inclui um corpo de eletrodo alongado feito de ummaterial eletricamente condutivo e uma segunda extremidadeposicionada adjacente ao corpo de eletrodo. O corpo deeletrodo define um eixo geométrico longitudinal e umaextremidade distai para alojar um elemento emissivo. Asegunda extremidade define uma porção axialmente extensivatendo um primeiro comprimento ao longo de uma primeiradireção e um segundo comprimento ao longo de uma segundadireção. O segundo comprimento da porção axialmenteextensiva sendo maior do que o primeiro comprimento.Em algumas modalidades, a primeira direção e asegunda direção da porção axialmente extensiva definem umasuperfície ortogonal ao eixo geométrico longitudinal. Emcertas modalidades, as primeira e segunda direções sãoperpendiculares. 0 eletrodo pode incluir duas ou maisporções axialmente extensivas, cada porção axialmenteextensiva respectiva tendo um primeiro comprimentorespectivo e um segundo comprimento respectivo maior do queo primeiro comprimento respectivo. Em certas modalidades,duas ou mais porções axialmente extensivas são dispostas émuma configuração equiangular em torno do eixo geométrico.Um valor para a corrente operacional para operação de arcotransferido do maçarico de arco de plasma pode serassociado ao número das duas ou mais porções axialmenteestendidas. Isto é, uma corrente operacional específicapode corresponde a um número específico de porçõesaxialmente extensivas localizadas no corpo de eletrodo.

Em algumas modalidades, a primeira direção e asegunda direção da porção axialmente extensiva estendem-seradialmente para longe a partir do eixo geométrico. Em umamodalidade, as primeira e segunda direções definem umasuperfície que inclui uma primeira região e uma segundaregião. A primeira região está em comunicação elétrica comum elemento elástico para passar substancialmente todacorrente de arco piloto entre as mesmas durante iniciaçãode arco piloto. A segunda região é movida para contatofísico e comunicação elétrica com um contato de energiapara operação de arco transferido. Em certas modalidades, ocontato de energia está em comunicação elétrica com umfornecimento de energia. O contato de energia inclui umaprimeira superfície de contato para contato físico ecomunicação elétrica com a segunda região e uma segundasuperfície de contato para comunicação elétrica com omembro elástico.

Em algumas modalidades, a segunda extremidade e ocorpo de eletrodo são integralmente formados. Em certasmodalidades, o eletrodo inclui ainda um anel em remoinhoque define uma superfície interior disposta em relação a umressalto. 0 ressalto define um perímetro de contornocomplementar para facilitar a passagem do segundocomprimento através do mesmo quando o segundo comprimento1 eperímetro de contorno complementar são alinhados. Em certasmodalidades, o ressalto resiste à passagem da porçãoaxialmente extensiva através do mesmo quando o segundocomprimento e a porção de contorno complementar não sãoalinhadas. O perímetro de contorno complementar podedefinir um terceiro comprimento maior do que o segundocomprimento. Em algumas modalidades, o segundo comprimentoda porção axialmente extensiva é substancialmente igual auma largura do corpo de eletrodo.

Em outro aspecto, é fornecido um anel em remoinhopara um maçarico de arco de plasma com partida de contato.O anel em remoinho inclui (a) um corpo oco formado de ummaterial isolante ao longo de um eixo geométricolongitudinal e definindo uma superfície exterior e umasuperfície interior, (b) uma ou mais passagens de gás seestendendo a partir da superfície exterior para asuperfície interior, e (c) uma porção de ressalto dispostaem relação à superfície interior e definindo uma aberturade contorno capaz de receber uma porção de formatocomplementar de um corpo de eletrodo.

Em algumas modalidades desse aspecto, a porção deressalto permite que a porção de formato complementar docorpo de eletrodo passe através da mesma quando a aberturade contorno e a porção de formato complementar sãoalinhadas. Em certas modalidades, a porção de ressaltoresiste a passagem através da mesma da porção de formatocomplementar do corpo de eletrodo quando a abertura decontorno e a porção de formato complementar não sãoalinhadas. A porção de ressalto pode incluir uma porção dereação para limitar um deslocamento angular do corpo deeletrodo. Em uma modalidade, a abertura de contorno defineum diâmetro interno e um diâmetro externo. O anel emremoinho também pode incluir duas ou mais porções naabertura de contorno dispostas em uma configuraçãoequiangular em torno do eixo geométrico, as duas ou maisporções definidas pelo diâmetro externo da abertura decontorno.

Em outro aspecto, é fornecido um componente paraum maçarico de arco de plasma com partida de contato. 0componente inclui um corpo oco que define um eixogeométrico longitudinal e uma superfície interior do corpo.A superfície interior do corpo inclui um ou mais de umcontorno, degrau ou flange definindo uma abertura moldadacapaz de receber de forma deslizável ao longo do eixogeométrico, uma porção de formato complementar de um corpode eletrodo. A abertura moldada tem um primeiro comprimentoao longo de uma primeira direção e um segundo comprimentoao longo de uma segunda direção. O segundo comprimento émaior do que o primeiro comprimento.

Em algumas modalidades, o componente inclui aindauma porção de anel em remoinho que define uma porçãoexterior, uma porção interior e um ou mais furos que passama partir da porção exterior para a porção interior paratransmitir um movimento em remoinho para um fluido. Aporção de anel em remoinho pode ser formada integralmentecom o corpo oco. Em algumas modalidades, o contorno, degrauou flange contata uma superfície correspondente de umelemento elástico para impedir remoção do elemento elásticoa partir do maçarico.

Em outro aspecto, é fornecido um eletrodo para ummaçarico de plasma com partida de contato. 0 eletrodoinclui um corpo de eletrodo alongado e uma segundaextremidade posicionada adjacente ao corpo de eletrodo. 0corpo de eletrodo alongado é feito de um materikleletricamente condutivo e define um eixo geométricolongitudinal e uma extremidade distai para alojar umelemento emissivo. A segunda extremidade define umaprimeira superfície tendo um primeiro diâmetro centrado emtorno do eixo geométrico longitudinal e uma ou mais regiõesse estendendo de forma proximal a partir da primeirasuperfície. Cada uma das uma ou mais regiões tem uma porçãomoldada para fornecer contato físico e comunicação elétricacom um elemento condutivo elástico para facilitar fluxo deuma corrente piloto.

Em algumas modalidades desse aspecto, a primeirasuperfície da segunda extremidade do eletrodo é movida paracontato físico e comunicação elétrica com uma superfíciecorrespondente de um contato de energia para facilitarpassagem de uma corrente de arco transferido. Em certasmodalidades, o eletrodo inclui ainda uma segunda superfícieposicionada em relação à primeira superfície. A segundasuperfície é movida para contato físico e comunicaçãoelétrica com uma superfície correspondente de um contato deenergia para facilitar passagem de uma corrente de arcotransferido. Em algumas modalidades, a segunda superfície éparalela à primeira superfície e posicionada de formadistai em relação à primeira superfície ou posicionada deforma proximal em relação à primeira superfície.

Em algumas modalidades, uma ou mais regiões quese estendem de forma proximal a partir da primeirasuperfície da segunda extremidade são substancialmenteparalelas ao eixo geométrico longitudinal. Cada uma de umaou mais regiões pode definir um segundo diâmetro menor doque o primeiro diâmetro. Em algumas modalidades, cada umade uma ou mais regiões é diametralmente dispostaeqüidistante a partir do eixo geométrico longitudinal.

Em outro aspecto, é fornecido um eletrodo para ummaçarico de arco com partida de contato. O eletrodo incluium corpo alongado feito de um material eletricamentecondutivo e definindo um eixo geométrico longitudinal e umaextremidade distai para alojar um elemento emissivo e umasegunda extremidade posicionada adjacente ao corpo deeletrodo. A segunda extremidade inclui um meio para engatarde forma deslizável, uma superfície interior de umcomponente do maçarico de arco de plasma ao longo do eixogeométrico, um meio para comunicação elétrica com umelemento elástico durante iniciação de arco piloto parafacilitar fluxo de uma corrente piloto entre os mesmos, eum meio para comunicação elétrica após movimento paracontato físico com um contato de energia durante operaçãode arco transferido.

Em outro aspecto, é fornecido um eletrodo para ummaçarico de arco de plasma com partida de contato. 0eletrodo inclui (a) um corpo de eletrodo alongado feito deum material eletricamente condutivo e definindo uma largurade eletrodo, o corpo alongado é fixável de forma deslizávelem um membro adjacente, (b) uma extremidade distai do corpode eletrodo, (c) um elemento emissivo localizado naextremidade distai do corpo de eletrodo, (d) uma segundaextremidade do corpo de eletrodo tendo uma superfície parareceber uma corrente operacional, e (e) uma porçãoextensiva radial localizada em uma posição entre aextremidade distai e a segunda extremidade do corpo deeletrodo. A porção extensiva radial tem uma superfície parareceber uma corrente de arco piloto. A porção extensivaradial tem uma primeira porção com um primeiro comprimentoe uma segunda porção com um segundo comprimento. 0 segundocomprimento é maior do que a largura de eletrodo e oprimeiro comprimento.

Em outras modalidades da invenção, qualquer umdos aspectos acima pode incluir uma ou mais dascaracterísticas acima. Uma modalidade da invenção podefornecer todas as características e vantagens acima. Essase outras características serão mais completamenteentendidas mediante referência à seguinte descrição edesenhos, que são ilustrativos e não necessariamente emescala.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma seção transversal de um maçaricode arco de plasma com partida de contato conhecido.

A figura 2A é uma vista detalhada de um corpo deeletrodo, um elemento elástico condutivo, e um contato deforça, apresentado em modalidades da invenção.

A figura 2B ilustra uma seção transversal de ummaçarico de arco de plasma com partida de contato exemplarempregando os componentes da figura 2A antes da operação dearco piloto.

A figura 2C ilustra uma seção transversal domaçarico de arco de plasma da figura 2B durante modo dearco transferido.

A figura 3A é uma seção transversal de umamodalidade exemplar de um eletrodo para uso em um maçaricode arco de plasma com partida de contato.

A figura 3B é uma ilustração mais detalhada doscomponentes do eletrodo da figura 3A antes da montagem deuma modalidade do eletrodo.

A figura 4A representa uma seção transversal deum maçarico de arco de plasma com partida de contatoexemplar incluindo componentes ilustrativos em umaconfiguração antes da operação de arco piloto.

A figura 4B ilustra uma seção transversal domaçarico de arco de plasma da figura 4A incluindocomponentes ilustrativos em uma configuração durante modode arco transferido.

A figura 5A representa uma seção transversal deum eletrodo exemplar incluindo um elemento de contato e umelemento condutor elástico disposto dentro de umreceptáculo do corpo de eletrodo.

A figura 5B representa o eletrodo da figura 5Adisposto em um modo de arco transferido.

A figura 6A representa uma seção transversal deum eletrodo exemplar incluindo um elemento de contato eelemento condutor elástico disposto em uma extremidadeproximal do corpo de eletrodo.

A figura 6B representa o eletrodo da figura 6Adisposto em um modo de arco transferido.

A figura 7A representa uma vista parcialmente

detalhada de um elemento de contato exemplar, elementoelástico, e contato de força que incorporam princípios dainvenção.

A figura 7B representa os componentes da figura7A dispostos em uma operação de maçarico de arco de plasma.

A figura 8A representa uma seção transversal deoutra modalidade de um corpo de eletrodo, elementocondutivo elástico e elemento de contato antes dainstalação em um maçarico de arco de plasma.

A figura 8B ilustra a configuração doscomponentes da figura 8A durante modo de arco transferido.

A figura 9 representa uma seção transversal deoutra modalidade de um eletrodo que incorpora a invenção.A figura IOA é uma vista em perspectiva de umelemento de contato exemplar e elemento condutivo elástico.

A figura IOB é uma vista em seção transversal deuma porção de um maçarico de arco de plasma empregando oscomponentes da figura IOA durante operação de arco piloto.

A figura IlA representa um elemento de contatoexemplar para uso em um maçarico de arco de plasma compartida de contato.

A figura IlB representa o elemento de contato dafigura IlA girado 90° em torno de um eixo geométricovertical.

A figura 12A é uma vista em perspectiva parcialem seção transversal de uma montagem para um maçarico dearco de plasma com partida de contato.

A figura 12B é uma vista em perspectiva detalhadada montagem da figura 12A.

A figura 12C é uma vista em elevação de umaporção da montagem da figura 12A.

A figura 13A é uma vista em perspectiva de umeletrodo para um maçarico de arco de plasma com partida decontato.

A figura 13B é uma vista em elevação de umamontagem para uso com o eletrodo da figura 13A.

A figura 14A é uma vista em perspectiva de umeletrodo para um maçarico de arco de plasma com partida decontato.

A figura 14B é uma vista em elevação de umamontagem para uso com o eletrodo da figura 14A.

A figura 15A é uma vista em perspectiva de umeletrodo para um maçarico de arco de plasma com partida decontato.

A figura 15B é uma vista em elevação de umamontagem para uso com o eletrodo da figura 15A.A figura 16 é uma vista em perspectiva de umeletrodo para um maçarico de arco de plasma com partida decontato.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 2A é uma vista detalhada de um corpo deeletrodo, um elemento elástico condutivo, e um contato deforça, apresentados em modalidades da invenção. 0 sistema200 inclui um corpo de eletrodo 202, um elemento condutivoelástico 204, e um contato de força 206 (também mencionadocomo conexão de força) . 0 contato de força 206 está emcomunicação elétrica com um fornecimento de energia (nãomostrado), por exemplo, por um cabo de força (por exemplo,o cabo de força 104 da figura 1) . 0 fornecimento de forçaprovê ao contato de força 206 a corrente elétrica utilizadapara operar um maçarico de arco de plasma, similar aomaçarico 112 da figura 1. O corpo de eletrodo 202 incluiuma superfície de reação 208 que é configurada paracomunicação elétrica com o elemento condutivo elástico 204.A superfície de reação 208 é disposta em uma relaçãoespaçada com uma extremidade proximal 210 do corpo deeletrodo 202. Em algumas modalidades, a superfície dereação 208 define um flange que se estende radialmente apartir do eixo geométrico longitudinal A. Em algumasmodalidades, a superfície de reação 208 é formadaintegralmente com o corpo de eletrodo 202. Por exemplo, asuperfície de reação 208 pode ser fabricada a partir domesmo material que o corpo de eletrodo 202 ou fabricado apartir de um material diferente porém ligado ou fixado aocorpo de eletrodo 202.

A extremidade proximal 210 do corpo de eletrodo202 é disposta opostamente a partir da extremidade distai212. Na modalidade ilustrada, o diâmetro da extremidadedistai 212 é maior do que o diâmetro da extremidadeproximal 210 para permitir que o elemento condutivoelástico 204 circunde a extremidade proximal 210 quandoinstalado no maçarico. Dito de forma diferente, o diâmetroda extremidade próxima 210 é menor do que o diâmetrointerno do elemento condutivo elástico 204. Em outrasmodalidades, a extremidade proximal 210 tem um diâmetroigual ou maior do que aquele da extremidade distai 212. ι

0 contato de energia 206 inclui uma superfície214 para reagir contra o elemento condutivo elástico 204. 0elemento condutivo elástico 204 reage contra a superfícierelativamente estacionária 214 e contra a superfície dereação 208 do corpo de eletrodo relativamente móvel 202para propender o corpo de eletrodo para longe a partir docontato de força 206 durante operação de arco piloto. Ocorpo de eletrodo 202 define uma superfície de contato 216que é configurada para contato físico e comunicaçãoelétrica com uma superfície correspondente 218 do contatode força 206. Durante a porção mencionada por último daoperação de arco piloto e durante modo de arco transferido,a superfície de contato 216 está em uma relação de encontrocom a superfície correspondente 218. A porção 220 docontato de força 206 adjacente à superfície 218 e seestendendo até a superfície 214 define um diâmetro tal queo elemento condutivo elástico 204 circunda a porção 220.

Em algumas modalidades, o contato de força 206pode ser fabricado como parte do contato de força 108 dafigura 1 (por exemplo, por usinagem do contato de força 108para incluir as características do contato de força 206; .Tais modalidades permitem que um usuário empregue osconceitos descritos com relação à fiçjura 2A no sistema demaçarico existente 111 da figura 1. Em algumas modalidades,o contato de força 108 pode ser posicionado na posição cieescapamento de gases da figura 1 por usinagem de umentalhe no contato de força 108 e fixação do contato deforça 108 com relação ao maçarico 112 com um grampo ou umanel de retenção (não mostrado). Desse modo, o contato deforça 108 permanece estacionário em relação ao maçarico 112durante tanto a operação de arco piloto como a operação dearco transferido. Em geral, qualquer uma das modalidadesdescritas aqui pode ser utilizada com o sistema de maçarico112 da figura 1 pela modificação do contato de força 108 qieacordo com os princípios descritos aqui.

O contato de força relativamente estacionário 108requer menos flexibilidade a partir do cabo de força. Umacorrente exemplar apropriada para uso como uma corrente dearco piloto está entre aproximadamente 10 e aproximadamente31 amps. A corrente elétrica durante operação de arcotransferido pode ser até aproximadamente 200 amps.Entretanto, correntes elétricas maiores do queaproximadamente 2 00 amps estão compreendidas no escopo dainvenção, por exemplo, 400 amps. Em algumas modalidades, ocontato de força 108 é fabricado a partir de cobre telúrio,latão, cobre, ou outros materiais apropriados para passarcorrente tanto durante operação de arco piloto comooperação de arco transferido.

Em geral, operação de arco piloto se refere a umaduração de tempo entre a provisão de corrente elétrica parao corpo de eletrodo 202 e a transferência do arco de plasmapara a peça de trabalho. Mais especificamente, operação dearco piloto pode incluir iniciação do arco piloto e algumaduração de tempo após iniciação do arco piloto porém antesda transferência do arco para a peça de trabalho. Algunsdesenhos de maç:arico incluem um mecanismo de segurança paraterminar a operação de arco piloto após uma quantidadepredeterminada de tempo independente de se o arco de plasmafoi transferido para a peça de trabalho. Tais mecanismossão projetados para prolongar a vida operacional decomponentes de maçarico e promover segurança por limitar aquantidade de tempo que o maçarico é operado sem umaaplicação especifica (por exemplo, processamento de umapeça de trabalho).

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é fixado ao corpo de eletrodo 202 ou aocontato de força 206. Em outras modalidades, o elementocondutivo elástico 204 é fixado tanto ao corpo de eletrodo202 como ao contato de força 206. Por exemplo, o elementocondutivo elástico 204 pode ser fixado por soldagem, soldaforte, ligação ou de outro modo fixação ao corpo deeletrodo 202 ou ao contato de força 206. Em algumasmodalidades, o elemento condutivo elástico 204 é fixado àextremidade proximal 208 do corpo de eletrodo 202 por umencaixe de interferência diametral ou outro tipo de encaixepor fricção. Por exemplo, um diâmetro externo daextremidade proximal 208 do corpo de eletrodo pode serlevemente maior do que um diâmetro interno do elementocondutivo elástico 204. Em algumas modalidades, aextremidade proximal 208 do corpo de eletrodo 202 apresentauma porção de extensão (não mostrada) tendo um diâmetrointerno que é menor do que o diâmetro interno do elementocondutivo elástico 204. A porção de extensão pode serformada integralmente com o corpo de eletrodo 202 ou deoutro modo fixada ao corpo de eletrodo 202. Uma talconfiguração permite que o corpo de eletrodo 124 a figura 1seja utilizado, por exemplo, no maçarico 240 da figura 2B.

Em algumas modalidades, a porção 220 do contatode força 206 é afilado ou em um formato troncônico ao longodo eixo geométrico longitudinal A. Em algumas modalidades,o corpo de eletrodo 202 pode incluir um ressaltoradialmente extensivo (não mostrado) tendo um diâmetro queé maior do que o diâmetro interno do elemento condutivoelástico 204 de tal modo que o avanço do elemento condutivoelástico em direção à extremidade distai 212 do corpo deeletrodo 202 além (por exemplo, sobre) do ressaltoradialmente extensivo impede o elemento condutivo elástico204 de desengatar o corpo de eletrodo 202 axialmente èmdireção à extremidade proximal 210.

Em algumas modalidades, uma face distai (nãomostrada) do ressalto é a superfície de reação do corpo deeletrodo 202. Um encaixe de interferência diametral similarpode ser utilizado com relação ao contato de força 206. Porexemplo, o elemento condutivo elástico 204 pode seravançado axialmente no sentido oposto ao corpo de eletrocio202 além da superfície 214 do contato de força de tal modoque a face 222 da superfície 214 oposta à porção 220 impededesengate do elemento condutivo elástico 204 a partir docontato de força. Em algumas modalidades, a interface entrea face 222 e o elemento condutivo elástico 204 estabeleceuma trajetória de corrente a partir do contato de força206.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é disposto em uma relação espaçada com aextremidade distai 212 do corpo de eletrodo 202 em vez daextremidade proximal 210. A extremidade distai 212 incluigenericamente um elemento emissivo (não mostrado) comoháfnio para geração mais eficiente de arco de plasma eprocessamento de peça de trabalho. Em algumas modalidades,o elemento condutivo elástico 204 é formado integralmentecom o corpo de eletrodo 202 ou contato de força 206. Porexemplo, o elemento condutivo elástico 204 pode ser formadodo mesmo material que o corpo de eletrodo 202. Em outrasmodalidades, o elemento condutivo elástico 204 é ligado oufixado ao corpo de eletrodo 202 para impedir desengate apartir do corpo de eletrodo 202 sob condições operacionaisnormais (por exemplo, pressão de gás e/ou a influência deforça gravitacional ou outras forças).

A figura 2B ilustra uma seção transversal de ummaçarico de arco de plasma com partida de contato,exemplar, empregando os componentes e conceitos da figura2A. A configuração da figura 2B ilustra o maçarico 240antes da operação de arco piloto. O maçarico 240 inclui ocorpo de eletrodo 202, elemento condutivo elástico 204, 'econtato de força 206 da figura 2A, montado dentro de ümcorpo de maçarico 242. Um bocal 244 e um anel em remoinho24 6 são também montados no corpo de maçarico 242. O contatode força 206 é posicionado relativamente estacionário comrelação ao corpo de eletrodo móvel 202. O contato de força206 é posicionado opostamente a partir da extremidadedistai 212 do corpo de eletrodo 202 (por exemplo, naextremidade traseira do maçarico 240). A extremidade distai212 do corpo de eletrodo 202 inclui um elemento emissivo248 substancialmente alinhado com um orifício de saída 250do bocal 244. Em algumas modalidades, o elemento emissivo248 e o orifício de saída 250 são substancialmentecentrados em torno do eixo geométrico longitudinal A. Oanel em remoinho 24 6 é posicionado para em parte refrear omovimento radial do corpo de eletrodo 202 dentro do corpode maçarico 242. Por exemplo, o anel em remoinho 246 podeser fabricado para permitir uma folga relativamente pequenaentre o anel em remoinho 24 6 e uma ou mais aletas radiais252 do corpo de eletrodo 202.

O elemento condutivo elástico 204 reage contra asuperfície de reação 208 do corpo de eletrodo 202 e contraa superfície 214 do contato de força 206 para induzir ocorpo de eletrodo 202 para relação de encontro com o bocal244. O gás flui para dentro de uma câmara de plasma 254formada entre o corpo de eletrodo 202 e o bocal 244, e umacorrente piloto é passada a partir do fornecimento deenergia (não mostrado) para o contato de força 206.

Pressão de gás se acumula no interior da câmarade plasma 254 até que a pressão seja suficiente parasuperar a força fornecida pelo elemento condutivo elástico204. A pressão de gás move o corpo de eletrodo 202 nosentido oposto ao bocal 244 e para dentro de uma relação deencontro com o contato de força 206. O corpo de eletrodo202 se move substancialmente ao longo do eixo geométricolongitudinal A. À medida que o corpo de eletrodo 202 émovido no sentido oposto ao bocal 244 por pressão de gás,um arco é gerado ou iniciado na câmara de plasma 254. Oarco ioniza o gás dentro da câmara de plasma 254 pairaformar um arco ou jato de plasma que sai do orifício 250 dobocal 244 e é transferido para a peça de trabalho (nãomostrada).

O elemento condutivo elástico 204 é configuradoou projetado para passar substancialmente toda correntepiloto entre o contato de força 206 e o corpo de eletrodo202. O elemento condutivo elástico 204 pode ser formado deum material que facilita tanto o transporte de correnteelétrica ou carga associada à iniciação de um arco pilotocomo dissipação de calor térmico associado à corrente paraevitar que o elemento condutivo elástico se funda durant.eoperação de arco piloto. Em algumas modalidades, o materialdo elemento condutivo elétrico 204 é selecionado, porexemplo, com base na classificação de corrente do material.Em algumas modalidades, o elemento condutivo elástico 204 éa trajetória de resistência mínima e/ou condutância maiselevada entre o contato de força 206 e o corpo de eletrodo202. Adicionalmente, as propriedades mecânicas do elementocondutivo elástico 206 facilitam movimento do corpo deeletrodo para iniciar contato do maçarico de arco deplasma. Em algumas modalidades, o elemento elástico auxiliaa alinhar o corpo de eletrodo em relação ao maçarico.

0 elemento condutivo elástico 204 pode ser umamola eletricamente condutiva capaz de conduzir de formasegura aproximadamente 31 amps de corrente elétrica por atéaproximadamente 5 segundos ou mais tempo para operação dearco piloto sem fusão ou de outro modo alterar jispropriedades mecânicas da mola. Em algumas modalidades, oelemento condutivo elástico 204 é fabricado a partir de urnaliga de inconel® X-750. Em algumas modalidades, o elementocondutivo elástico 204 é fabricado a partir de açoinoxidável. Po:: exemplo, o elemento condutivo elástico 204pode ser formado de arame de aço inoxidável deendurecimento por precipitação 17/4 (conformando com asespecificações AMS 5604) ou arame de aço inoxidável do tipo302 (conformando com as especificações AMS 5866 ou ASTM A313) . Em algumas modalidades, o elemento condutivo elástico204 é formado de um arame com diâmetro de aproximadamente0,762 mm e define um diâmetro externo de aproximadamente7,62 mm 300/1000 e um comprimento ao longo do eixogeométrico lonçfitudinal A de aproximadamente 12,7 mm.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é revestido ou coberto com prata ou uma ligade prata para reduzir resistência elétrica e/ou melhorar acondutância elétrica. Embora representado aqui como umamola de compressão helicoidal, o elemento condutivoelástico 204 pode incluir outras configurações, porexemplo, uma arruela de mola de onda, uma arruela de molade garra, arruela de mola curva, a mola de compressão dearame plano da variedade de crista-para-crista, ou um discocônico fendilhado. Por exemplo, esses tipos de molas sãoilustradas na patente US no. 5.994.663 cedida a Hypertherm,Inc., de Hanover, New Hampshire, cujo teor é pela presenteincorporada a título de referência. Outras configurações demola estão compreendidas no escopo da invenção.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é um arame disposto na extremidade proximal210 do corpo de eletrodo 202, e um segundo elementoelástico (não mostrado) é disposto na extremidade distai212 do corpo de eletrodo 202. O segundo elemento elásticopropende o corpo de eletrodo em direção à extremidadedistai 204 durante operação de arco piloto e refreiamovimento radial do corpo de eletrodo 202 durante operaçãode maçarico (por exemplo, durante operação de arco piloto edurante processamento de peça de trabalho). Desse modo, osegundo elemento elástico alinha o corpo de eletrodo 202durante operação de maçarico.

A figura 2C ilustra uma seção transversal domaçarico de arco de plasma da figura 2B durante modo dearco transferido. A superfície de contato 216 do corpo deeletrodo 202 engata em contato físico substancialmenteplano com a superfície correspondente 218 do contato deforça 206 para estabelecer comunicação elétrica (porexemplo, a corrente elétrica passa entre o corpo deeletrodo 202 e o contato de força 206 na interface dasuperfície de contato 216 e superfície correspondente 218).Quando a superfície de contato 216 do corpo de eletrodo 202encosta-se à superfície correspondente 218 do contato deforça 206, uma trajetória de corrente é estabelecida de talmodo que uma passa diretamente entre o contato de força 206e o corpo de eletrodo 202. Em algumas modalidades, oelemento condutivo elástico 204 não mais transporta urnaquantidade substancial de corrente elétrica após o corpo deeletrodo 202 ser movido para contato com o contato de força206. Em tais modalidades, o elemento condutivo elástico 204transporta corrente elétrica durante iniciação do arcopiloto, porém pela duração total de operação de arcopiloto. Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 continua a transportar corrente elétrica portoda a duração da operação de arco piloto.

Quando o arco foi transferido para a peça detrabalho, uma corrente de corte é fornecida ao maçarico 240(por exemplo, durante modo de arco transferido). Em algumàsmodalidades, o elemento condutivo elástico 204 nãotransporta uma quantidade substancial de corrente elétricadurante modo de arco transferido. Mais particularmente, atrajetória de corrente diretamente entre o contato de força206 e o corpo de eletrodo 202 tem resistência mais baixae/ou condutância mais elevada do que a trajetória decorrente a partir do contato de força 206 através doelemento condutivo elástico 204 para o corpo de eletrodo202. O desenho ilustrado nas figuras 2A, 2B, e 2C combinafunções duplas, a saber propender o corpo de eletrodo 202em direção ao bocal 244 e fornecer uma trajetória decorrente elétrica entre o contato de força 206 e o corpo deeletrodo 202, para um componente único para reduzir onúmero de componentes consumiveis e simplificar desenho demaçarico.

Desenhos anteriores de maçarico, por exemplo,como revelado na patente CJS 4.791.268, cedida aHypertherm., Inc., de Hanover, New Hamsphire, empregam umamola para fornecer uma força mecânica para propender várioscomponentes de maçarico. Esses desenhos de maçarico tambémempregaram um componente elétrico (por exemplo, um aramenão elástico) para fornecer corrente elétrica tanto paraoperação de arco piloto como operação de arco transferido.Tais desenhos exigiram que o arame, como a trajetóriaprimária de corrente, tenha um diâmetro relativamentegrande para facilitar a passagem de corrente elétrica (porexemplo, até 200 amps) durante operação de arco transferidosem fundir o arame.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é um arame condutivo ou tira de metal parapassar uma corrente elétrica entre o contato de força 206 eo corpo de eletrodo 202 durante operação de arco piloto.

Quando o corpo de eletrodo 202 está no estado deescapamento de gases (por exemplo, superfície 216 do corpode eletrodo 202 está em contato físico e comunicaçãoelétrica com a superfície 218 do contato de força 2061 ,substancialmente toda corrente elétrica para sustentar umarco de plasma em modo de arco transferido é passadadiretamente entre a superfície 216 e a superfície 218. Maisespecificamente, a trajetória de corrente entre asuperfície 216 e a superfície 218 quando as superfícies216, 218 estão em contato físico pode ter uma resistênciamais baixa e/ou condutividade mais elevada do que oelemento condutivo elástico 202. Um tal desenho empregandoum arame em vez de um amola como o elemento condutivoelástico 204 permite um arame tendo um diâmetro menor eflexibilidade aumentada em comparação com o arame de êmboloda patente US 4.791.268. Um arame menor é possível porqueo elemento condutivo elástico 204 das figuras 2A, 2B e 2Cnão transporta a corrente elétrica total associada àoperação de arco transferido.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 204 é uma luva condutiva em comunicação elétricacom o contato de força 206 e o corpo de eletrodo 202 parapassar uma corrente de arco piloto entre os mesmos. Porexemplo, uma tal luva pode ser projetada para encaixar-seestreitamente sobre a extremidade proximal 210 do corpo deeletrodo 202 e sobre a porção 220 do contato de força 206.Em algumas modalidades, um segundo elemento elástico (nãomostrado), por exemplo, uma mola, pode ser utilizado emcombinação com uma luva para fornecer a função mecânica depropender o corpo de eletrodo 202 em direção ao bocal 244.

Em algumas modalidades, tanto o contato de força206 como o elemento condutivo elástico 204 são montados nocorpo de maçarico 242 e são relativamente seguros comrelação ao corpo de eletrodo móvel 202. Por exemplo, quandoo bocal 244 é removido a partir do corpo de maçarico 242,|oelemento condutivo elástico 204 induz o corpo de eletrodo202 para fora do corpo de maçarico 242 (por exemplo, ocorpo de eletrodo 202 é ejetado), e a trajetória decorrente entre o elemento condutivo elástico 204 e o corpode eletrodo 202 é interrompida. Em uma tal modalidade, ocorpo de eletrodo 202 é um componente consumível domaçarico 240. Sm outras modalidades, a combinação do corpode eletrodo 202 e elemento condutivo elástico 204 é umcomponente consumível do maçarico 240, por exemplo, ospedaços podem ser vendidos ou adquiridos juntos como umaembalagem.

A figura 3A é uma seção transversal de urnamodalidade exemplar de um eletrodo para uso em um maçaricode arco de plasma com partida de contato. 0 eletrodo 300inclui um corpo de eletrodo alongado 302 orientado ao lonqode um eixo geométrico longitudinal A. O corpo de eletrodo302 pode ser formado de um material eletricamente condutivocomo cobre telúrio, prata, ligadas de cobre prata, ououtras ligas. 0 corpo de eletrodo 302 inclui urnaextremidade distai 304 que inclui um furo 306 para alojarum elemento ernissivo (não mostrado) e uma extremidadeproximal 308. 0 elemento emissivo pode ser feito de, porexemplo, háfnio e é utilizado para aumentar a vidaoperacional de um maçarico de arco de plasma (não mostrado)e reduzir desgaste sobre o corpo de eletrodo 302. Duranteoperação do maçarico de arco de plasma e processamento depeça de trabalho, a extremidade distai 304 do corpo deeletrodo 302 é posicionado próximo à peça de trabalho (nãomostrada) , e a extremidade proximal 308 é posicionadaremotamente a partir da peça de trabalho. O corpo deeletrodo 302 é móvel ao longo do eixo geométricolongitudinal A quando o eletrodo 300 é montado dentro domaçarico.

O eletrodo 300 inclui um elemento elásticoeletricamente condutivo 310 (também mencionado aqui como oelemento condutivo elástico 310) . O elemento condutivoelástico 310 é configurado para passar substancialmentetoda corrente de arco piloto entre um fornecimento deenergia (não mostrado) e o corpo de eletrodo 302 duranteoperação de arco piloto. O elemento condutivo elástico 310é representado como uma mola helicoidal que engata umflange radialmente estendido 312 (por exemplo, um ressalto)disposto na extremidade proximal 30 6 do corpo de eletrodo302. O flange 312 pode ser uma superfície de reação para oelemento condutivo elástico 310. O contato físico entre oelemento condutivo elástico 310 e o flange 312 do corpo deeletrodo 302 provê uma trajetória de corrente.

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 310 é fixado ao flange 312 (Por exemplo, por soldaforte ou soldagem) de tal modo que o elemento condutivoelástico 310 é retido pelo corpo de eletrodo 302. 0elemento condutivo elástico 310 pode ser retido por umencaixe de interferência diametral ou outro tipo de encaixepor fricção. Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 310 é formado integralmente com o corpo deeletrodo 302 (por exemplo, o corpo de eletrodo 302 e oelemento condutor elástico 310 são fabricados a partir damesma peça de material). O elemento condutivo elástico 310pode ser fixado com relação ao corpo de eletrodo 302 paraimpedir desengate do elemento condutivo elástico 310 apartir do corpo de eletrodo 302 durante operações deprocessamento ou manutenção.

Como ilustrado, o corpo de eletrodo 302 incluiuma série de aletas 314 que são formadas integralmente como corpo de eletrodo 302. As aletas 314 aumentam a áreasuperficial do corpo de eletrodo 302 e funcionam comosuperfícies de transferência de calor para resfriar o corpode eletrodo 302 durante operação de maçarico. As aletas 314também formam um tipo de vedação que permite que um gás deplasma introduzido na câmara de plasma (por exemplo, acâmara de plasma 254 da figura 2B) acumule pressão de gássuficiente para mover o corpo de eletrodo 302longitudinalmente ao longo do eixo geométrico A em direçãoà extremidade proximal 308. Como discutido acima, omovimento do corpo de eletrodo 302 em direção à extremidadeproximal 308 inicia o arco piloto quando uma corrente dearco piloto é passada entre o elemento condutivo elástico310 e o corpo de eletrodo 302.

A colocação das aletas 314 fornece um entalheespiral axialmente ao longo do corpo de eletrodo 302.Aletas exemplares 314 são ilustradas na patente IJS4.902.871 cedida a Hypertherm, Inc., de Hanover, NewHampshire, cujo teor é pela presente incorporada a títulode referência:. As aletas 314 são representadas comoestendendo radialmente a partir do eixo geométricolongitudinal A. Outras configurações de aletas 314 sãopossíveis, por exemplo, estendendo longitudinalmente aolongo do eixo geométrico A, como ilustrado na patente US6.403.915 também cedida a Hypertherm, Inc., de Hanover, newHampshire, cujo teor é pela presente incorporada a títulode referência. Algumas modalidades do eletrodo 300 nãoincluem as aletas 314, e a pressão de gás exerce uma forçacontra uma superfície diferente do corpo de eletrodo 302para mover o corpo de eletrodo durante iniciação de um arcopiloto.

O eletrodo 300 inclui um elemento de contato 316que inclui uma primeira superfície 318 e uma segundasuperfície 320. A primeira superfície 318 é configuradapara comunicação elétrica com um fornecimento de energia(não mostrado) .. Por exemplo, a primeira superfície 318 podeencostar-se a uma superfície correspondente de um contadode força (por exemplo, o contato de força 206 da figura 2A,não mostrado na figura 3A). 0 fornecimento de energia podefornecer corrente elétrica ao elemento de contato 316através do contato de força. A segunda superfície 320 éconfigurada para comunicação elétrica com uma superfície decontato correspondente 322 do corpo de eletrodo 302 apósiniciação do arco piloto e durante modo de arcotransferido. Em algumas modalidades, a primeira superfície318 do elemento de contato 316 é substancialmenteestacionária quando o eletrodo 300 é montado dentro domaçarico (por exemplo, a primeira superfície 318 mantémengate físico ou contato com o contato de força). Oelemento de contato 316 pode ser feito de um materialrelativamente duro e eletricamente condutivo, por exemplo,aço inoxidável, cobre de cromo, níquel ou cobre de berílio.Em algumas modalidades, o elemento de contato 316 é feitode um material mais duro do que o material que forma ocorpo de eletrodo 302. Em algumas modalidades, o elementode contato 316 é revestido com um material relativamenteduro e eletricamente condutivo.

Como representado, o elemento condutivo elástico310 circunscreve a extremidade proximal 308 do corpo deeletrodo 302 e engata a segunda superfície 320 do elementode contato 316. Outras configurações para fornecer umatrajetória de corrente a partir do elemento de contato 316através do elemento condutivo elástico 310 para o corpo deeletrodo 302 estão compreendidas no escopo da invenção. Emalgumas modalidades, um segundo elemento condutivo (nãomostrado) provê uma trajetória de corrente entre o elementode contato 316 e o corpo de eletrodo 302 tendo resistênciamais baixa e/ou condutividade mais elevada do que oelemento condutivo elástico 310. Em tais modalidades, oelemento condutivo elástico 310 propende o corpo deeletrodo no sentido oposto ao elemento de contato 316 (porexemplo, executa uma função mecânica) porém não transportauma quantidade substancial de corrente piloto. Em algumasmodalidades, o elemento condutivo elástico 310 é fixado aoelemento de contato 316 (por exemplo, por solda forte ousoldagem) ou formado integralmente com o elemento decontato 316. Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 310 pode ser disposto entre a segunda superfície320 do elemento de contato 316 e a superfície de contatocorrespondente 322 do corpo de eletrodo. Em algumasmodalidades, a primeira superfície 318 do elemento decontato 316 engata o elemento condutivo elástico 310.

O corpo de eletrodo ilustrado 302 inclui umreceptáculo 324 disposto na extremidade proximal 308 docorpo de eletrodo 302 e separado a partir do furo 306 naextremidade distai 304 pelo corpo de eletrodo 302 (porexemplo, nem c furo 306 nem o receptáculo 324 é um furodireto). Em algumas modalidades, o receptáculo 324 ésubstancialmente alinhado com um eixo geométrico A e defineuma superfície interna 326. O elemento de contato 3|6inclui um elemento conectivo 328 que se estende a partir dasegunda superfície 320. Em algumas modalidades, o elementoconectivo 328 engata de forma deslizável, o corpo deeletrodo 302. Por exemplo, o elemento conectivo 328 incluiuma porção de alinhamento 330 que é substancialmentecoaxial com o eixo geométrico longitudinal A. A porção dealinhamento 330 pode engatar deslizavelmente a superfícieinterna 326 do receptáculo 324. Em algumas modalidades, oengate entre a porção de alinhamento 330 e a superfícieinterna 326 refreia movimento radial do corpo de eletrodo302 ou elemento de contato 316 dentro do maçarico.

O receptáculo 324 pode ser configurado paraimpedir desengate do elemento de contato 316 a partir ciocorpo de eletrodo 302. 0 corpo de eletrodo 302 inclui umasuperfície de restrição 332 disposta na extremidadeproximal do receptáculo 324 para reagir contra uma porçãodo elemento de contato 316 para impedir desengate. Emalgumas modalidades, a superfície de restrição 332 reagecontra o elemento conectivo 328 ou a porção de alinhamento330 do elemento de contato 316 (por exemplo, por um encaixepor interferência diametral). Em algumas modalidades, asuperfície de restrição 332 inclui uma configuração anularou semelhante a anel. A superfície de restrição 332 pocieser disposta dentro do receptáculo 324 de tal modo que asuperfície de restrição não interfere em ou evita que asegunda superfície 320 do elemento de contato 316 contatefisicamente a superfície de contato 322 do corpo deeletrodo 302 em um modo substancialmente plano.

Em algumas modalidades, a primeira superfície318, a segunda superfície 320, ou ambas podem serrevestidas com prata ou uma liga de prata para melhorar ofluxo de corrente elétrica entre o fornecimento de energiae o corpo de eletrodo 302 (por exemplo, por reduzir aresistência elétrica nas superfícies 318 e 320 do elementode contato 316) . Em algumas modalidades, o engatedeslizável entre o elemento de contato 316 e o corpo deeletrodo 302 provê uma trajetória de corrente deresistência mais baixa e/ou condutividade mais elevada doque o elemento condutivo elástico 310. Em tais modalidades,o elemento condutivo elástico 310 propende o corpo deeletrodo no sentido oposto a partir do elemento de contato316 (por exemplo, executa uma função mecânica) porém nãotransporta uma quantidade substancial de corrente piloto.Mais especificamente, o elemento conectivo 328 ou a porçãode alinhamento 330 pode ser fabricado em tolerânciasrelativamente apertadas suficientes para formar umatrajetória de baixa resistência para que corrente elétricapasse para o corpo de eletrodo 302, por exemplo, através doreceptáculo 324. Tolerâncias relativamente apertadas sãonecessárias para evitar ionização ou formação de um arco noespaço entre o elemento conectivo 328 ou porção dealinhamento 330 e receptáculo 324.

A figura 3B é uma ilustração mais detalhada doscomponentes do eletrodo da figura 3A antes da montagem. Afigura 3B ilustra uma vista de close-up da extremidadeproximal 308 do corpo de eletrodo 302. Na modalidadeilustrada, o corpo de eletrodo 302, elemento condutivoelástico 310, e o elemento de contato 316 não formam umamontagem integral. Mais particularmente, o elemento decontato 316 (por exemplo, o elemento conectivo 128 e porçãode alinhamento 130) podem ser livremente desengatados apartir do elemento condutivo elástico 310 e o corpo deeletrodo 302 (por exemplo, o receptáculo 324) . Em algumasmodalidades, o comprimento do elemento conectivo 328 e aporção de alinhamento 330 não excede a profundidade doreceptáculo 324 de tal modo que o elemento de contato não"toque" contra a superfície inferior 334 do receptáculo324 .A extremidade proximal 308 do corpo de eletrodo302 pode definir uma virola 336 adjacente ao receptáculo324 que se estende axialmente ao longo do eixo geométricolongitudinal A. A virola 336 pode ser formada a partir damesma peça de material que o corpo de eletrodo 302. Emalgumas modalidades, o elemento de contato 316 pode serretido com relação ao corpo de eletrodo 302 (por exemplo,uma porção do corpo de eletrodo 302 impede desengate doelemento de contato 316 a partir do corpo de eletrodo 302).Por exemplo, o elemento conectivo 328 e a porção dealinhamento 330 podem ser posicionados dentro doreceptáculo 324. O elemento de contato 316 é pressionadocontra o corpo de eletrodo 302 de tal modo que a segundasuperfície 320 do elemento de contato 316 engate a virola336 à medida que a segunda superfície 320 avança paracontato físico com a superfície de contato 322 do corpo deeletrodo 302.

O engate entre a segunda superfície 320 e virola336 deforma a virola 336 para dentro do receptáculoadjacente 324 para permitir contato físico confrontanteentre a segunda superfície 320 do elemento de contato 318 ea superfície de contato 322 do corpo de eletrodo 302. Avirola deformada 336 pode formar a superfície de restrição332 da figura 3A. Em algumas modalidades, o elemento decontato 316 é prensado contra o corpo de eletrodo 302 aomesmo tempo em que o elemento emissivo é disposto dentro dofuro 306. Por exemplo, durante um processo conhecido comoestampagem, uma força ao longo do eixo geométricolongitudinal A (por exemplo, em direção à extremidadeproximal 308 do corpo de eletrodo 302) é aplicada comrelação ao elemento emissivo para fixar o elemento emissivodentro do furo 30 6. Durante estampagem, uma força orientadade forma oposta (por exemplo, em direção à extremidadedistai 304 do corpo de eletrodo 302) é aplicada parapressionar o elemento de contato 316 contra a extremidadeproximal 308 do corpo de eletrodo 302 para deformar avirola 336. Em algumas modalidades, a força aplicada éaproximadamente 4.450 N de força. Em algumas modalidades,após estampagem, a superfície de restrição 332 poderesistir a aproximadamente 356 N de força antes de falhar(por exemplo, permitindo que o elemento de contato 316 sejadesengatado a partir do corpo de eletrodo 302).

Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 310 é disposto entre o corpo de eletrodo 302 (Porexemplo, em contato físico com o flange 312) e o elementode contato 316 (por exemplo, em contato físico com asegunda superfície 320) antes de deformar a virola 336. 0elemento condutivo elástico 310 pode ser "capturado" entreo elemento de contato 316 e o corpo de eletrodo 302. Asuperfície de restrição 332 pode impedir desengate doelemento de contato montado de forma deslizável 316 apartir do corpo de eletrodo 302. Em algumas modalidades, oeletrodo 300 é montado antes do uso dentro de um maçaricode arco de plasma e pode ser embalado como uma montagemintegral.

Em algumas modalidades, a superfície de restrição332 tem uma configuração anular (por exemplo, quando avirola 336 estende-se axialmente ao longo do eixogeométrico longitudinal A em torno da circunferência doreceptáculo 324). Em outras modalidades, a superfície derestrição 332 é formada ao longo de uma porção dacircunferência do receptáculo 324 menor do que acircunferência inteira. 0 elemento conectivo 328 ou aporção de alinhamento 330 pode ser livremente inserido noreceptáculo 324 sem interferência com a superfície derestrição 336, porém, por exemplo, girar o elemento decontato 316 em torno do eixo geométrico longitudinal Aimpede desengate do elemento de contato 316 por estabelecerinterferência entre a superfície de restrição 332 e oelemento conectivo ou a porção de alinhamento 330.

A figura 4A representa uma seção transversal deum maçarico de arco de plasma com partida de contatoexemplar. A configuração da figura 4A pode ser mencionadacomo a configuração "avançada" ou a configuração de"iniciar". O maçarico 400 inclui um corpo de maçarico 4p2que define uma entrada de gás 404. O maçarico 400 inclui umcontato de força 406 em comunicação elétrica com umfornecimento de energia (não mostrado) que provê umacorrente elétrica para o contato de força 406. O maçarico400 inclui o eletrodo 300 da figura 3A. A primeirasuperfície 318 do elemento de contato 316 é configuradapara contato físico e comunicação elétrica com o contato deforça 306. O elemento condutivo elástico 310 induz o corpode eletrodo 302 para longe a partir do contato de força 306e para dentro de contato físico e comunicação elétrica comum bocal 408. O corpo de eletrodo 302 (por exemplo, aextremidade distai 304 do corpo de eletrodo 302) cooperacom o bocal 4 08 para formar uma porção de uma câmara deplasma 410. O bocal 408 inclui um orifício de saída 412 quepermite que arco ou jato de plasma (não mostrado) saia dacâmara de plasma 410 para transferir para uma peça detrabalho (não mostrada) . Um anteparo 414 é montado em umatampa de retenção 416 que é montada em uma porção 418 docorpo de maçarico 402. O anteparo 414 inclui um orifício desaída 420 que é adjacente ao orifício de saída 412 do bocal408. O orifício de saída 420 permite que o jato de plasmaseja transferido a partir do maçarico 400 para a peça detrabalho. 0 anteparo 414 evita que material que é spattereddurante processamento de peça de trabalho se acumule nobocal 408 e reduza a vida útil do bocal 408 ou eletrodo300. O maçarico 400 também inclui um anel em remoinho 422que define um ou mais orifícios 424 que permitem que um gás(não mostrado) flua para dentro e para fora da câmara deplasma 410.

A operação de arco piloto começa com iniciação deum arco piloto. Uma corrente piloto é passada entre ofornecimento de energia e o contato de força 406. 0 contatode força 406 passa a corrente piloto para o elemento decontato 316 através da interface entre o contato de força406 e a primeira superfície 318 do elemento de contato 316.A corrente piloto passa entre o elemento de contato 316(por exemplo, a segunda superfície 320) e o elementocondutivo elástico 310. A corrente então passa entre oelemento condutivo elástico 310 e o corpo de eletrodo 302 eo bocal 408. Uma corrente exemplar apropriada para uso comouma corrente de arco piloto está entre 22 e 31 amps. Emalgumas modalidades, o contato de força 406 é fabricado apartir de cobre telúrio, latão, cobre, ou outros materiaisapropriados para passar corrente tanto durante operação dearco piloto como operação de arco transferido.

Durante operação de arco piloto, o gás entra nomaçarico 400 através da entrada 404 definida pelo corpo demaçarico 402. 0 gás é dirigido ao longo de uma passagem426 definida pelo corpo de maçarico 402. 0 anel em remoinho422 define um ou mais canais 428 que permitem que o gáspasse a partir da passagem 426 para um espaço 430 definidopelo exterior do anel em remoinho 422 e porção 418. O gásflui através cjos orifícios 424 para dentro da câmara deplasma 410. Pressão de gás na câmara de plasma 410 acumulaaté que a pressão seja suficiente para superar a forçafornecida pelo elemento condutivo elástico 310 e mover ocorpo de eletrodo 302 no sentido oposto ao bocal 408 dessemodo criando um espaço ou folga entre o corpo de eletrodo302 e o bocal 408. Em algumas modalidades, gás na câmara deplasma 410 atua sobre as aletas 314 do corpo de eletrodo302, exercendo uma pressão ao longo do eixo geométricolongitudinal A em direção à extremidade proximal 310 docorpo de eletrodo 302. 0 corpo de eletrodo 302 se move comrelação ao maçarico 400 substancialmente ao longo.do eixogeométrico longitudinal A. Em algumas modalidades, oelemento de contato 316 alinha o corpo de eletrodo 302 porrefrear movimento radial do corpo de eletrodo 302 tantodurante operação de arco piloto como durante modo de arcotransferido. À medida que o corpo de eletrodo 302 é movidono sentido oposto a partir do bocal 408, um potencialelétrico relativo se desenvolve entre o corpo de eletrodo302 e o bocal 408. A diferença de potencial causa um arco(não mostrado) a ser gerado na folga agora presente entre ocorpo de eletrodo 302 e o bocal 408 (por exemplo, porionizar uma trajetória de resistência mínima entre o corpode eletrodo 302 e o bocal 408) . 0 arco ioniza o gás nacâmara de plasma 310 para formar o jato de plasma utilizadono processamento de peça de trabalho.

A figura 4B ilustra uma seção transversal domaçarico de arco de plasma da figura 4A incluindocomponentes ilustrativos após iniciação de arco piloto. Aconfiguração da figura 4B pode ser mencionada como aconfiguração "de escapamento de gases " porque o corpo deeletrodo 302 foi separado a partir do bocal 408. 0 corpo deeletrodo 302 é movido ao longo do eixo geométrico A até quea superfície de contato 322 do corpo de eletrodo 302contata a segunda superfície 320 do elemento de contato316. A primeira superfície 318 do elemento de contato 316mantém contato físico e comunicação elétrica com o contatode força 406 que é relativamente estacionário com relaçãoao corpo de eletrodo 302. Em algumas modalidades, a duraçãode tempo durante o qual o corpo de eletrodo 102 se move aolongo do eixo geométrico A é menor ou igual àaproximadamente 0,3 segundos. Em algumas modalidades, oelemento condutivo elástico 310 transporta correnteelétrica na configuração de escapamento de gases ·(porexemplo, durante operação de arco piloto após iniciação dearco piloto). Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 310 transporta corrente elétrica somente duranteiniciação de arco piloto.

Em geral, o arco é transferido a partir do bocal408 para a peça de trabalho (não mostrada) paraprocessamento de peça de trabalho por posicionar o maçarico400 próximo à peça de trabalho. A peça de trabalho émantida em um potencial elétrico relativamente mais baixodo que o bocal 408. Em algumas modalidades, o arco étransferido durante iniciação de arco piloto (por exemplo,antes da configuração de escapamento de gases da figura4B) . Um fio elétrico (não mostrado) em comunicação com apeça de trabalho pode fornecer um sinal para o fornecimentode energia (não mostrado) com base na transferência do arcopara a peça de trabalho. Quando o corpo de eletrodo 302está na configuração de escapamento de gases , ofornecimento de energia prove uma corrente elétricaaumentada (por exemplo, uma corrente de corte) para omaçarico 400. Um exemplo de um método para aumentar acorrente elétrica para o maçarico é conhecido como "limiteduplo" e é descrito na patente US número 6.133.543 e cedidaa Hypertherm, Inc. de Hanover, New Hampshire, cujarevelação é pela presente incorporada a titulo dereferência.

A corrente de corte pode ser, por exemplo,aproximadamente 100 a aproximadamente 150 amps. A corrent.ede corte é associada à operação do maçarico 400 em modo dearco transferido. Em algumas modalidades, a quantidade decorrente de corte que é fornecida depende da composição dapeça de trabalho ou em propriedades físicas da peça detrabalho (por exemplo, espessura da peça de trabalho ou aprofundidade de um corte) . Em algumas modalidades, o modode arco transferido se refere tanto ao arco sendotransferido para a peça de trabalho como ao fornecimento deenergia que provê a corrente de corrente. Em outrasmodalidades, o modo de arco transferido se refere ao arcosendo transferido para a peça de trabalho.

Quando o corpo de eletrodo 302 está naconfiguração de escapamento de gases , o fornecimento deenergia provê corrente elétrica para o contato de força4 06, para o elemento de contato 316 e para o corpo deeletrodo 302. O elemento de contato 316 permanecerelativamente estacionário com relação ao corpo de eletrodo302 e contato de força 406. Mais particularmente, aprimeira superfície 318 do elemento de contato 316 pode serprojetado para permanecer em contato físico e comunicaçãoelétrica com o contato de força 406 após o eletrodo 300 serinstalado no maçarico 400. Em algumas modalidades, oelemento de contato 316 é fixado em relação ao contato deforça 406, por exemplo por um encaixe por fricção, porexemplo, de tc.l modo que a força gravitacional da terraatuando sobre o corpo de eletrodo 302 seja insuficientepara remover o eletrodo 300 a partir do maçarico 400.Grande parte do desgaste sobre o eletrodo 300 ocorre nainterface entre a segunda superfície 320 do elemento decontato 316 e a superfície de contato 322 do corpo deeletrodo 302 devido ao contato repetido e separação docorpo de eletrodo 302 e elemento de contato 316 duranteoperação (Por exemplo, partida e parada) do maçarico 400. Odesenho do eletrodo 300 reduz a quantidade de desgastesobre o contato de força 406 porque a primeira superfície318 do elemento de contato 316 permanece em contato com ocontato de força 406 para reduzir a formação de um arcoentre o contato de força 406 e a primeira superfície 318. Aformação de um arco entre o contato de força 406 e aprimeira superfície 318 pode criar imperfeiçõessuperficiais que reduzem a vida operacional do contato deforça 406 e eletrodo 300.

A figura 5A representa uma seção transversal deum eletrodo exemplar incluindo um elemento de contato e umelemento condutor elástico disposto no interior de umreceptáculo do corpo de eletrodo. 0 eletrodo 500 inclui umcorpo de eletrodo 502 que define uma extremidade distai 504e uma extremidade proximal 506 opostamente dispostas aolongo do eixo geométrico longitudinal A. A extremidadedistai 504 define um furo 508 para receber um elementoemissivo 510. A extremidade proximal 506 do corpo deeletrodo 502 define um receptáculo 512 em uma configuraçãocilíndrica centrada em torno do eixo geométricolongitudinal Av Em algumas modalidades, uma configuraçãonão cilíndrica para o receptáculo 512 pode ser utilizada. Oreceptáculo 512 é separado a partir do furo 508 pelo corpode eletrodo 502 (por exemplo, o corpo de eletrodo 502 nãotem um furo direto). O receptáculo 512 define uma primeirasuperfície de contato 514 disposta no fundo do receptáculo512. A superfície de contato 514 é configurada paracomunicação elétrica e/ou contato físico com um contato deforça (representado na figura 5B). 0 receptáculo 512 tambémdefine uma segunda superfície de contato 516.

0 eletrodo 500 inclui um elemento de contato 518e um elemento condutivo elástico 520 que são dispostos nointerior do receptáculo 512. 0 elemento de contato 518define uma primeira superfície 522 e uma segunda superfície524. A segunda superfície 524 é configurada para reagircontra o elemento condutivo elástico 520 e contra a segundasuperfície de contato 516 do receptáculo 512. 0 elementocondutivo elástico 520 reage contra a primeira superfíciede contato 514 para induzir o corpo de eletrodo 502 pararelação de encontro com um bocal (não mostrado) guandoinstalado no interior de um maçarico de plasma. Em algumasmodalidades, o elemento condutivo elástico 520 pode reagircontra uma terceira superfície (não mostrada) no interiordo receptáculo 512.

0 elemento de contato 518 define uma configuraçãoanular projetada para circundar um contato de força. Aconfiguração anular provê uma porção de alinhamento 526para refrear movimento radial do corpo de eletrodo 502 porreação contra o contato de força. O elemento de contato 518e o elemento condutivo elástico 520 são retidos com relaçãoao receptáculo 512 por uma porção afilada 528 de diâmetromenor do que o diâmetro do elemento de contato 518. Emalgumas modalidades, a porção afilada 528 é superfície derestrição que impede desengate do elemento de contato 518 eelemento condutivo elástico 520 de desengatar o corpo deeletrodo 502 (por exemplo, o receptáculo 512). Por exemplo,a combinação da porção afilada 528 e elemento de contato518 impede que o elemento condutivo elástico 520 desengateo corpo de eletrodo 502 por um encaixe de interferênciadiametral. Em algumas modalidades, a porção afilada 528define uma configuração anular. Em algumas modalidades, oreceptáculo 512 não inclui uma porção afilada 528, e oelemento de contato 518 e o elemento condutivo elástico 520não são retidos com relação ao receptáculo 512.

A figura 5B representa o eletrodo da figura 5Adisposto em um modo de arco transferido. A figura 5Bilustra um close-up de uma seção transversal da extremidadeproximal 506 do corpo de eletrodo 502 e um contato de força540. O contato de força 540 define uma porção axialmenteestendida 542 configurada para interagir com o receptáculo512 e o elemento de contato do eletrodo 500. A porçãoaxialmente estendida 542 define uma primeira superfíciecorrespondente 544 e uma segunda superfície correspondente546 para comunicação elétrica e/ou contato físico com aprimeira superfície de contato 514 do corpo de eletrodo 502(por exemplo, como definido pelo receptáculo 512) e aprimeira superfície 522 do elemento de contato 518,respectivamente. O contato de força 540 também define umaporção de sede 548 configurada para corresponder à porçãoafilada 528 do corpo de eletrodo 502 para refrear movimentoradial do corpo de eletrodo 502.

Em algumas modalidades, o eletrodo 500 éposicionado dentro de um maçarico de tal modo que aprimeira superfície 522 do elemento de contato 518 estejaem comunicação, elétrica e/ou contato físico com a segundasuperfície correspondente 546 do contato de força 540 paraformar uma interface que permanece relativamenteestacionária com relação ao corpo de eletrodo 502 duranteoperação do maçarico. A segunda superfície 524 do elementode contato 518 é inicialmente remota a partir da segundasuperfície de contato 516 do receptáculo 512, e a primeirasuperfície correspondente 544 do contato de força é remotaa partir da superfície de contato 514 do corpo de eletrodo 502.

Durante operação de arco piloto, uma correntepiloto passa entre o fornecimento de energia (não mostrado)e o contato de força 540. A corrente piloto passa a partirdo contato de força 540 para o elemento de contato 518 e apartir do elemento de contato 518 através do elementocondutivo elástico 520 para o corpo de eletrodo 502, de talmodo que o elemento condutivo elástico 518 transportesubstancialmente a corrente de arco piloto inteira. Àmedida que o corpo de eletrodo 502 é movido no sentidooposto ao bocal (não mostrado) para gerar um arco, asegunda superfície de contato 516 se move para contato coma segunda superfície 524 do elemento de contato 516, e aprimeira superfície de contato 514 se move para contato coma primeira superfície correspondente 544 do contato deforça 540. Substancialmente toda corrente de corte épassada a partir do contato de força 540 através doelemento de contato 516 para o corpo de eletrodo 502 ediretamente para o corpo de eletrodo, durante operação dearco transferido, o elemento condutivo elástico 520 nãotransporta uma quantidade substancial de corrente.

Em algumas modalidades, a primeira superfíciecorrespondente 54 4 ou a segunda superfície correspondente54 6 passa substancialmente toda a corrente elétrica duranteoperação de arco transferido para o corpo de eletrodo 502.Múltiplas superfícies correspondentes 544, 546 podemreduzir desgaste físico sobre a primeira superfície decontato 514 cio corpo de eletrodo 502 ou a primeirasuperfície 522 do elemento de contato 518. Uma talconfiguração resulta em desgaste reduzido por reduzir acarga mecânica associada ao contato físico entre o contatode força 540 & cada entre o elemento de contato 518 e ocorpo de eletrodo 502. Desgaste reduzido pode prolongar avida do eletrodo 500.

A figura 6A representa uma seção transversal deum eletrodo exemplar incluindo um elemento de contato eelemento condutor elástico disposto em uma extremidadeproximal do corpo de eletrodo. 0 eletrodo 600 inclui umcorpo de eletrodo 602 que define uma extremidade distai 604e uma extremidade proximal 606 opostamente disposta aolongo do eixo geométrico longitudinal A. A extremidadedistai 604 define um furo 608 para receber um elementoemissivo 610. O eletrodo 600 inclui um elemento de contato612 e um elemento condutivo elástico 614. 0 elemento decontato 612 define uma primeira superfície de contato 616configurada para comunicação elétrica e/ou contato físicocom um contato de força (vide a figura 6B) e uma segundasuperfície de contato 618 para comunicação elétrica e/oucontato físico com uma superfície correspondente 620 docorpo de eletrodo 602. A extremidade proximal 606 do corpode eletrodo 602 define uma superfície de contato 622 papacomunicação elétrica e/ou contato físico com o contato deforça. O corpo de eletrodo 602 define uma superfície dereação 624 para reagir contra o elemento condutivo elástico614 para fornecer uma força de propensão contra asuperfície de reação 624 e o corpo de eletrodo 602. Aextremidade proximal 606 do corpo de eletrodo 602 defineuma primeira superfície de restrição 626 para impedirdesengate do elemento de contato 612 e elemento condutivoelástico 614 (por exemplo, por um encaixe de interferênciadiametral). Em algumas modalidades, o corpo de eletrodo 602não inclui a superfície de restrição 624, e o elemento decontato 612 e/ou elemento condutivo elástico 614 sãodesengatáveis com relação ao corpo de eletrodo 602. Emalgumas modalidades, o elemento condutivo elástico 614 éfixado em um entre o corpo de eletrodo 602 ou o elemento decontato 612 ou ambos.

O elemento de contato 614 define uma configuraçãoanular e inclui uma porção de alinhamento 628 que refreiamovimento radial do corpo de eletrodo 602. Por exemplo, aporção de alinhamento 628 pode interagir com uma porçãoaxialmente extensível 630 da extremidade proximal 606 docorpo de eletrodo 602. A porção 630 define um diâmetrolevemente menor do que o diâmetro da porção de alinhamento628 de tal modo que a porção 630 possa engatardeslizavelmente a porção de alinhamento 628 ao longo doeixo geométrico longitudinal A sem uma perturbação radialsignificativa.

A figura 6B representa o eletrodo da figura 6Adisposto em um modo de arco transferido. A configuração dafigura 6B inclui um contato de força 640 posicionado emrelação à extremidade proximal 606 do corpo de eletrodo602. O contato de força 640 define uma abertura 642 paradentro da qual a extremidade proximal 606 do corpo deeletrodo 602 avança à medida que o corpo de eletrodo 602 semove no sentido oposto ao bocal (não mostrado) sob pressãode gás. A abertura 642 é adjacente a uma porção dereceptáculo 644 que está substancialmente centrada em tornodo eixo geométrico longitudinal A. A porção de receptáculo644 define uma primeira superfície de contato 646 paracomunicação elétrica e/ou contato físico com o elemento decontato 612 e uma segunda superfície de contato 648 paracomunicação elétrica e/ou contato físico com a superfíciede contato 622 do corpo de eletrodo 602. A porção dereceptáculo 64 4 é dimensionada para receber o elemento decontato 612 e o elemento condutivo elástico 614 além de umaporção da extremidade proximal 606 do corpo de eletrodo602. Em algumas modalidades, a porção de receptáculo 644 édimensionada para receber somente a extremidade proximal606 do corpo de eletrodo 602.

durante instalação, o eletrodo 600 é posicionadode tal modo que a primeira superfície 616 esteja emcomunicação elétrica e/ou contato físico com a primeirasuperfície de contato 64 6 do contato de força 640 paraformar uma interface que é relativamente estacionária comrelação ao corpo de eletrodo 602 durante operação demaçarico. A segunda superfície 618 do elemento de contato612 é inicialmente fisicamente remota a partir dasuperfície correspondente 620 do corpo de eletrodo, e asuperfície de contato 622 do corpo de eletrodo 602 éinicialmente fisicamente remota a partir da segundasuperfície de contato 648 do contato de força 640.

Durante operação de arco piloto, uma correntepiloto passa entre o fornecimento de força (não mostrado) eo contato de força 640. A corrente piloto passa a partir docontato de força 640 para o elemento de contato 612 e apartir do elemento de contato 612 através do elemento'condutivo elástico 614 para o corpo de eletrodo 602, de talmodo que o elemento condutivo elástico 614 transportesubstancialmente a corrente de arco piloto inteira. Àmedida que o corpo de eletrodo 602 é movido para longe apartir do bocal (não mostrado) para gerar um arco, asuperfície correspondente 620 move-se para comunicaçãoelétrica e/ou contato físico com a segunda superfície 618do elemento de contato 612, e a superfície de contato 622se move para comunicação elétrica e/ou contato físico com asegunda superfície de contato 648 do contato de força.Substancialmente toda corrente de corte é passada a partirdo contato de força 640 através do elemento de contato 612para o corpo de eletrodo 602 e diretamente para o corpo deeletrodo 602. durante operação de arco transferido, oelemento condutivo elástico 614 não transporta umaquantidade substancial da corrente.

Em algumas modalidades, a primeira superfíciecorrespondente 64 6 ou a segunda superfície correspondente648 passa substancialmente toda a corrente elétrica duranteoperação de arco transferido para o corpo de eletrodo 602.Múltiplas superfícies correspondentes 646, 648 podemreduzir desgaste físico sobre a primeira superfície decontato 622 do corpo de eletrodo 602 ou a primeirasuperfície de contato 616 do elemento de contato 612. Umatal configuração resulta em desgaste reduzido por reduzir acarga mecânica associada ao contato físico entre o contatode força 640 e cada um entre o elemento de contato 612 e ocorpo de eletrodo 602. O desgaste reduzido pode prolongar; avida do eletrodo 600.

A figura IA representa uma vista parcialmentedetalhada de um elemento de contato exemplar, elementoelástico, e contato de força que incorporam princípios dainvenção. A conexão de força de duas peças 7 00 inclui umcontato de força 702, um elemento de contato 704 e umelemento elástico 706, substancialmente alinhados ao longodo eixo geométrico longitudinal A. O contato de força 702define uma abertura 708 adjacente a uma cavidade 710 parareceber uma porção axialmente extensiva 712 do elemento decontato 704. O diâmetro da porção 712 é levemente menor doque o diâmetro da cavidade 710. Um segundo elementoelástico 714 é radialmente dimensionado ao longo de umaextensão axial da porção 712 para fornecer fricçãosuficiente com relação à cavidade 710 para impedir que aporção 712 e o elemento de contato 704 desengatem o contatode força 702 (por exemplo, um encaixe por fricção) erefreie movimento radial do elemento de contato 704. Emalgumas modalidades, o segundo elemento elástico 714 é umamola Louvertac™, por exemplo, fabricada com cobre deberílio e vendida por Tyco Electronics Corp., deHarrisburg, Pensilvânia. Outras ligas de cobre também estãocompreendidas no escopo da invenção. Em algumasmodalidades, o' segundo elemento elástico 714 é revestidocom um metal condutivo, por exemplo, ouro, prata, níquel ouestanho. Em algumas modalidades, o segundo elementoelástico 714 é eletricamente condutivo e passa uma porçãoda corrente elétrica fornecida por um fornecimento deenergia (não mostrado) entre o contato de força 702 e oelemento de contato 704. O elemento elástico 706 podepassar uma corrente de arco piloto entre o fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo durante iniciação de um arcopiloto.

0 contato de força 702 define uma superfície 716adjacente à abertura 708 para passar corrente elétrica parauma primeira superfície correspondente 718 do elemento decontato 704 onde a primeira superfície 718 é adjacente àporção extensiva 712. 0 elemento de contato 704 tambéminclui uma segunda superfície 720 oposta à primeirasuperfície 718 para reagir contra o primeiro elementoelástico 706. 0 elemento de contato 704 inclui uma porção722 que se projeta axialmente a partir da segundasuperfície 720 e define um diâmetro menor do que umdiâmetro interno do elemento elástico 706 de tal modo que oelemento elástico 706 circunde a porção 722. A porção 722 éconfigurada para comunicação elétrica com uma extremidadeproximal de um corpo de eletrodo de maçarico (nãomostrado). A porção 722 define uma superfície de perímetro724 e uma superfície extrema 726. Em algumas modalidades, asuperfície de perímetro 724, a superfície extrema 726 ouambas engatam superfícies correspondentes do corpo deeletrodo. O elemento elástico 706 é acoplado a umcomponente 728. O componente 728 é projetado para reagircontra uma superfície correspondente (não mostrada) docorpo de eletrodo para fornecer uma força axial dirigidapara a extremidade distai (não mostrada) do corpo deeletrodo (por exemplo, no sentido oposto ao contato deforça 700) . Pressão de gás reage contra uma superfície dereação de gás do corpo de eletrodo e supera a força axialpara mover o corpo de eletrodo axialmente em direção àextremidade proximal até que a superfície de perímetro 724,a superfície extrema 726 ou ambas reajam contra porçõescorrespondentes do corpo de eletrodo durante operação dearco transferido.

Em algumas modalidades, o componente 728 éformado integralmente e do mesmo material que o elementoelástico 706. Em algumas modalidades, o componente 728 é umcomponente separado e/ou formado a partir de um materialdiferente que é fixado ao elemento elástico 706. !Ocomponente 728 é representado como uma arruela anularacoplada ao elemento elástico 706. Outras configurações docomponente 728 podem ser utilizadas, por exemplo, uma placacircular ou um desenho de dedal que circunscreve uma porçãoexterna axial adjacente do elemento elástico 706 (porexemplo, um desenho similar ao elemento de contato 904discutido abaixo com relação à figura 9). Taisconfigurações permitem que o elemento elástico 706 sejaoculto a partir da perspectiva do corpo de eletrodo, de talmodo que o corpo de eletrodo e o componente 728 se movamsubstancialmente juntos em relação ao contato de força 702.Mais especificamente, o componente 728 é estacionário emrelação ao corpo de eletrodo e móvel em relação ao elementode contato 704 e o contato de força 702.

Em algumas modalidades, uma primeira superfície(não mostrada) do componente 728 está voltada para umasuperfície correspondente do corpo de eletrodo e umasegunda superfície (não mostrada) do componente 728 estávoltada para a superfície externa 726 do elemento decontato 704. Durante operação de arco transferido, asegunda superfície do componente 728 está em contato físicocom a superfície extrema 726 do elemento de contato 704, ea primeira superfície do componente 728 está em contatofísico com o corpo de eletrodo para fornecer uma trajetóriade corrente elétrica a partir do fornecimento de força parao corpo de eletrodo através do contato de força 702 eelemento de contato 704.

Em algumas modalidades, o elemento elástico 706não é eletricamente condutivo, e um elemento condutivo (nãomostrado) provê uma trajetória de corrente elétrica para ocomponente 728 durante operação de arco piloto. 0 elementocondutivo pode ser um arame ou uma tira condutivaposicionada para conectar eletricamente o componente aoelemento de contato 704 ou o contato de força 702, porexemplo, por solda forte, soldagem ou de outro modoestabelecer contato elétrico entre o elemento de contato704 ou o contato de força 702 e o elemento condutivo.

Durante operação de arco transferido, umacorrente de arco transferido pode ser passada através decontato físico entre o elemento de contato 704 (porexemplo, através da superfície de perímetro 724, asuperfície extrema 726, ou ambas) e o corpo de eletrodo.Uma tal configuração permite que um elemento condutivo comuma classificação de corrente relativamente baixa se;iautilizado para passar a corrente piloto para o corpo deeletrodo, que permite que um elemento condutivorelativamente pequeno seja utilizado. Um elemento condutivopequeno é vantajoso para reduzir interferência física ent}:eo elemento condutivo e as partes móveis do sistema demaçarico (por exemplo, o elemento elástico 706 e o corpo deeletrodo). Substancialmente toda corrente operacional (porexemplo, corrente piloto e corrente de arco transferido) épassada para o corpo de eletrodo através do componente 728.

Δ figura 7B representa os componentes da figura7A dispostos em uma operação de maçarico de arco de plasmei.A porção 712 do elemento de contato 704 é avançada paradentro da cavidade 710, e o segundo elemento elástico 714reage contra uma superfície interna (não mostrada) dacavidade 710 para impedir desengate do elemento de contato704 utilizando fricção. A primeira superfíciecorrespondente 718 do elemento de contato 704 assentacontra ou está em contato físico com a superfície 716adjacente à cavidade 710 para fornecer uma trajetória decorrente a partir do contato de força 702 para o elementode contato 704. Em algumas modalidades, o elemento <jiecontato 704 ou o elemento elástico 706 pode ser substituídosem substituir o contato de força 702. Como a interfaceentre o contato de força 702 e o elemento de contato 704(por exemplo, a interface entre a superfície 716 e asuperfície correspondente 718) é estacionária em relação aocontato de força 702, o contato de força 702 não sedesgasta tão rapidamente quanto nas configurações nas quaisa trajetória de corrente e a interface física coincidem. Emalgumas modalidades, o elemento de contato 704, e o contatode força 702 podem formar um corpo unitário (por exemplo,fabricado a partir da mesma peça de material) em vez decomo duas peças separadas. A configuração das figuras 7A e7B pode ser empregada em maçaricos de arco de plasma compartida de contato existentes, por exemplo, como mostradona figura 1, pela substituição do contato de força unitário108 com a conexão de força de duas peças 700 e pelasubstituição do bloco de catódio 116 para facilitar aconexão de força 700. A conexão de força 700 pode serfixada relativamente estacionária com relação ao corpo deeletrodo, por exemplo, por um grampo ou um pino, comodiscutido acima.

A figura 8A representa uma seção transversal deoutra modalidade de um corpo de eletrodo, elementocondutivo elástico, e elemento de contato antes dainstalação dentro de um maçarico de arco de plasma. 0eletrodo 800 inclui um corpo de eletrodo 802, um elementode contato 804 e um elemento condutivo elástico 806substancialmente alinhado com relação ao eixo geométricolongitudinal A. A figura 8A ilustra uma extremidadeproximal 808 do eletrodo 800 que pode ser disposta dentrode um corpo de maçarico de arco de plasma (não mostrado). Ocorpo de eletrodo 802 apresenta um ressalto 810 que seestende radialmente a partir do corpo de eletrodo 802. :0ressalto 810 define uma primeira superfície 812 e umasegunda superfície 814. Em algumas modalidades, a primeirasuperfície 812 atua como uma superfície de restriçãoconfigurada para contatar uma superfície correspondente 816do elemento de contato 804 e evitar desengate do elementode contato 804 a partir do corpo de eletrodo 802 napresença de uma força axialmente orientada (por exemplo,fornecida pelo elemento condutivo elástico 806, pressão degás ou em alguns casos, gravidade). A segunda superfície814 do ressalto 810 é configurada para engatar uraasuperfície 818 do elemento condutivo elástico 806 paraformar uma interface de reação.

O elemento de contato 804 define uma primeirasuperfície 820 e uma segunda superfície 822. A primeirasuperfície 820 é projetada ou configurada para assentarcontra ou casar com uma superfície correspondente (nãomostrada) de um contato de força (não mostrado) paraestabelecer contato físico e comunicação elétrica. Asegunda superfície 822 do elemento de contato 804 éprojetada ou configurada para corresponder a uma superfície826 definida pelo corpo de eletrodo 802. Em algumasmodalidades, o elemento condutivo elástico 806 engata asegunda superfície 822 do elemento de contato 804 parafornecer forças axialmente orientadas. O elemento decontato 804 define um receptáculo 828. O receptáculo 828 édimensionado para permitir que o elemento condutivoelástico 806 seja disposto em torno de uma porção 830 docorpo de eletrodo 802 e disposto dentro do receptáculo 828do elemento de contato.

Em algumas modalidades, durante operação de arcopiloto, a primeira superfície 820 do elemento de contato804 está em comunicação elétrica (e/ou contato físico) como contato de força. 0 contato de força provê uma correnteelétrica para a primeira superfície 820 que é transferidaatravés do elemento de contato 804 para a segundasuperfície 822. A corrente pode passar entre o elemento decontato 804 e o elemento condutivo elástico 806 através dainterface entre o elemento condutivo elástico 806 e asegunda superfície 822. O elemento condutivo elástico 806provê uma trajetória de corrente para passar corrente entreo contato de força e o corpo de eletrodo 802. Por exemplo,a corrente passa entre o corpo de eletrodo 802 e o elementocondutivo elástico 806 na interface entre a superfície 818e a segunda superfície correspondente 814 do ressalto 810.Em geral, o receptáculo 828, o elemento condutivo elástico806 e/ou a superfície 812 cooperam para refrear movimentoradial do corpo de eletrodo 802 quando o eletrodo 800 émontado com o iuaçarico de arco de plasma.

A figura 8B ilustra a configuração doscomponentes da figura 8A durante modo de arco transferido.Durante modo de arco piloto, pressão de gás reage contra ocorpo de eletrodo 802 para superar a indução do elementocondutivo elástico 806 em uma direção axialmente para longea partir da extremidade proximal 808 para mover o corpo deeletrodo 802, especificamente a superfície 826 para contatocom a segunda superfície correspondente 822 do elemento decontato 804. Nessa configuração, a comunicação elétricapode ser estabelecida diretamente entre o elemento decontato 804 e o corpo de eletrodo 802, e a correnteelétrica pode ser aumentada para operação de arcotransferido. Em algumas modalidades, o elemento de contato804 define uma superfície extrema 840 que é remota a partirde uma superfície 842 do corpo de eletrodo 802. Em algumasmodalidades, a superfície extrema 840 contata ou "toca" porreação contra a superfície 842 para fornecer uma segundatrajetória de corrente entre o elemento de contato 804 e ocorpo de eletrodo 802.

A figura 9 representa uma seção transversal cieoutra modalidade de um eletrodo que incorpora a invenção. Oeletrodo 900 inclui um corpo de eletrodo 902, um elementode contato 904 e um elemento condutivo elástico 906substancialmente alinhado ao longo do eixo geométricolongitudinal A. O corpo de eletrodo 902 define umasuperfície radialmente estendida 908 que pode reagir contrauma superfície 910 do elemento condutivo elástico 906 paraimpedir desengate (por exemplo, captura) do elementocondutivo elástico 906 a partir do corpo de eletrodo 902. Oelemento condutivo elástico 906 ou a superfície 910 podeser avançado axialmente ao longo do eixo geométricolongitudinal A e forçado ou pressionado sobre a superfície908 para formar um encaixe de interferência diametral.Outros tipos de encaixes podem ser utilizados para impedirdesengate do elemento condutivo elástico 906 a partir docorpo de eletrodo 902.

O elemento de contato 904 define um receptáculo912, uma primeira superfície 914 para comunicação elétricae/ou contato físico com uma superfície correspondente de umcontato de força de um maçarico de arco de plasma (nãomostrado) e uma segunda superfície 916 para comunicaçãoelétrica e/ou contato físico com uma superfíciecorrespondente 918 do corpo de eletrodo 902. O receptáculo912 pode ser dimensionado de tal modo que um diâmetrointerno do receptáculo seja levemente menor do que umdiâmetro externo do elemento condutivo elástico 906. 0elemento de contato 904 e o receptáculo 912 podem serpressionados ou forçados sobre o elemento condutivoelástico 906 para estabelecer uma fricção ou outro tipo deencaixe entre uma porção do elemento condutivo elástico 906e receptáculo 912. Em algumas modalidades, juntas ouencaixes alternativos ou adicionais podem ser utilizadospara fixar o elemento de contato 904 ao elemento condutivoelástico 906 e eletrodo 900. Em geral, o receptáculo 912coopera com o elemento condutivo elástico 906 para refrearradialmente o corpo de eletrodo 902 quando o eletrodo 900 émontado dentro do maçarico de arco de plasma.

A figura 10A é uma vista em perspectiva de umelemento de contato exemplar e elemento condutivo elásticoque incorporam princípios da invenção. O sistema 1000inclui um elemento de contato 1002 e um elemento condutivoelástico 1004 disposto dentro de um receptáculo 1006 doelemento de contato 1002. O elemento de contato 1002 incluium flange 1008 que define um ou mais furos diretos 1010para facilitar passagem de gás em torno do sistema 1000. Emalgumas modalidades, os furos diretos 1010 transmitem ummovimento em remoinho para gás à medida que o gás se moveem torno de um corpo de eletrodo, por exemplo, pararesfriar o corpo de eletrodo ou um maçarico de arco deplasma. Em algumas modalidades, o elemento condutivoelástico 1004 é fixado ou preso (por exemplo, por ligação)ao elemento de contato 1002. Em algumas modalidades, oelemento condutivo elástico 1004 é formado integralmentecom o elemento de contato 1002.

A figura 10B é uma vista em seção transversal deuma porção de um maçarico de arco de plasma empregando oscomponentes da figura IOA durante operação de arco piloto.0 maçarico 1020 inclui o elemento de contato 1002, oelemento condutivo elástico 1004, um corpo de eletrodo1022, e um contato de força 1024 substancialmente alinhadoao longo do eixo geométrico longitudinal A. Em algumasmodalidades, o contato de força 1024 está em comunicaçãoelétrica com um fornecimento de energia (não mostrado). Ocontato de força 1024 é circundado por um componente demaçarico 1026 que coopera com uma superfície exterior 10£8do elemento de contato 1004 para definir uma passagem degás 1030. O gás pode ser fornecido para gerar o arco deplasma e para processamento de peça de trabalho, comodiscutido acima com relação à figura 2A. Pressão de gásdentro do maçarico 1020 é aliviada pelo fluxo em torno docorpo de eletrodo 1022 (por exemplo, por remoinho em tornodo corpo de eletrodo 1022 guiado pelas aletas 1032) emdireção ao contato de força 1024. 0 gás pode fluir atravésdos furos 1010 no elemento de contato 1004 e ao longo dapassagem de gás 1030 para longe a partir do corpo deeletrodo 1022.

Na modalidade ilustrada, o flange 1008 é dispostoentre uma superfície 1034 do componente de maçarico 1026 euma superfície 1036 do anel em remoinho 1038. Em algumasmodalidades, o sistema 1000 da figura 10A é um componenteconsumível e é instalado dentro do maçarico 1020, e o corpode eletrodo 1022 é substituído mais freqüentemente do que osistema 1000. Isso permite, por exemplo, que o corpo deeletrodo 1022 seja consumido e mudado facilmente e semdesmontar o maçarico 1020. Em algumas modalidades, osistema 1000 é fixado com relação ao contato de força 1024por um encaixe de interferência. Por exemplo, o sistema1000 é localizado dentro do maçarico 1020, e o anel emremoinho 1038 é fixado (por exemplo, por rosqueamento) emrelação a uma superfície externa 1040 do componente demaçarico 1026 para axial e/ou radialmente fixar o flange1008 com relação ao componente de maçarico 1026, contato deforça 1024 e/ou o maçarico 1020. Em algumas modalidades, oflange reage com ou senta contra outros componentes domaçarico 1020.

Um ou mais componentes do sistema 1000 pode serintegrado com o anel em remoinho 1038. Por exemplo, oflange 1008 pode ser ligado ou de outro modo fixado ao anelem remoinho 1038 para formar um componente unitário. Emalgumas modalidades, o elemento de contato 1002 é formadodo mesmo material que o anel em remoinho 1038 durante ausinagem ou processo de fabricação. 0 elemento elástico1004 pode ser fixado à combinação de elemento de contato1002-anei em remoinho 1038, por exemplo por um encaixe deinterferência diametral ou outros métodos de fixação. Emalgumas modalidades, o elemento elástico 1004 não é fixadoao elemento de contato 1002 ou ao anel em remoinho 1038.

0 corpo de eletrodo 1022 pode ser movido (porexemplo, por pressão de gás) em direção ao contato de força1024 de tal rnodo que uma superfície 1042 do corpo deeletrodo 1022 engate uma superfície correspondente 1044 doelemento de contato 1002 para estabelecer comunicaçãoelétrica e contato físico. Corrente elétrica associada àoperação de arco transferido do maçarico 1020 passa entre ocorpo de eletrodo 1022 e o elemento de contato 1002.

A figura 11A representa um elemento de contatoexemplar para uso em um maçarico de arco de plasma compartida de contato. 0 elemento de contato 1100 inclui urnaprimeira superfície 1102, uma segunda superfície 1104, umaporção extensiva 1106 e uma porção de restrição 1108. Aprimeira superfície 1102 é configurada para comunicaçãoelétrica com um contato de força de um maçarico de arco deplasma (não mostrado). Por exemplo, a comunicação elétricapode ser estabelecida por contato físico com uma superfíciecorrespondente (não mostrada) do contato de força. Asegunda superfície 1104 é configurada para comunicaçãoelétrica com um corpo de eletrodo (não mostrado), umelemento condutivo elástico ou ambos. Por exemplo, acomunicação elétrica pode ser estabelecida com o corpo deeletrodo por contato físico entre a segunda superfície 1104e uma superfície correspondente do corpo de eletrodo. Emalgumas modalidades, contato físico entre o contato deforça e a primeira superfície 1102 e contato físico entre ocorpo de eletrodo e a segunda superfície estabelece urnatrajetória para que corrente flua entre o contato de força(por exemplo, o fornecimento de energia) e o corpo deeletrodo.

A porção extensiva 2206 do elemento de contato éadjacente à porção de restrição 1108. Em algumasmodalidades, a porção extensiva e a porção de restriçãosão formadas integralmente (por exemplo, a partir do mesmomaterial). A porção extensiva 1106 se projetaortogonalmente a partir da segunda superfície 1104. Comorepresentado, a porção extensiva 1106 define uma seçãotransversal circular tendo um diâmetro, porém outrasgeometrias são possíveis. A largura w da porção derestrição 1108 excede o diâmetro da porção extensiva 1106,e a espessura t: da porção de restrição 1108 é menor do queo diâmetro.

A fiçfura IlB representa o elemento de contato dafigura IlA girado 90° em torno de um eixo geométricovertical. Em algumas modalidades, a porção de restrição1108 e a porção extensiva 1106 são avançadas para dentro deum receptáculo de um corpo de eletrodo (não mostrado) emuma primeira orientação tal como aquela da figura IlB. Umaabertura adjacente ao receptáculo é dimensionada parapermitir que a porção de restrição 1108 e a porçãoextensiva 1106 entrem no receptáculo. Entretanto, a rotaçãodo elemento de contato 1100 em torno de um eixo geométricovertical (por exemplo, como representado na figura IA) ,posiciona o elemento de contato 1100 de tal modo que aporção de restrição 1108 reaja contra uma porção doreceptáculo para impedir desengate do elemento de contato apartir do corpo de eletrodo. 0 elemento de contato 1100pode ser fixado a um corpo de eletrodo em outros modos, porexemplo, por rosqueamento ou por um encaixe deinterferência.

A figura 12A é uma vista em perspectiva parcialem seção transversal de uma montagem 1200 para um maçaricode arco de plasma com partida de contato. A montagem 1200inclui um eletrodo 1204, um corpo oco 1208, um elementoelástico 1212, e um contato de força 1216. O eletrodo 1204inclui um corpo de eletrodo 1220 que inclui uma extremidadedistai 1224 para alojar um elemento emissivo 1228. Oeletrodo 1204 também inclui uma extremidade 1232posicionada remotamente a partir da extremidade distai1224. A extremidade 1232 é posicionada em relação àextremidade distai 1224 (por exemplo, adjacente ao corpo deeletrodo 1220). O corpo de eletrodo 1220 inclui um conjuntode entalhes no formato de espiral 1236 para orientar fluxode gás ou facilitar resfriamento da montagem 1200. Oeletrodo 1204 pode mover ao longo do eixo geométrico Aquando a montagem 1200 é instalada dentro de um maçarico(não mostrado), por exemplo, para engatar deslizavelmenteuma superfície interior 1240 do corpo oco 1208. 0 corpo oco1208 inclui uma porção frontal 1244 e uma porção traseira1248. Em uma modalidade, a porção frontal 1248 inclui um oumais furos 1252 a partir de uma superfície exterior 1256para a superfície interior 1240. Os furos 1252 podemtransmitir um movimento em remoinho em relação ao eixogeométrico A para um gás que flui através da montagem 1200.

Um corpo oco 1208 tendo tais furos 1252 para gerar um fluxode gás em remoinho é comumente mencionado como um anel emremoinho. Deve ser reconhecido que um anel em remoinho ésimplesmente uma variação de um corpo oco 1208 e o sistemarevelado aqui é capaz de funcionar no corpo oco 1208 ouconfiguração de anel em remoinho. Deve ser reconhecidotambém que o corpo oco pode ser uma porção integralmenteformada de um maçarico.

A extremidade 1232 do eletrodo 1204 inclui umaporção 1260 que se estende axialmente ao longo do eixogeométrico A. A porção 12 60 inclui um primeiro comprimento1264 (ou distância) ao longo de uma primeira direção (porexemplo, radialmente no sentido oposto ao eixo geométricoA) e um segundo comprimento 1268 (ou distância) ao longo deuma segunda direção (por exemplo, radialmente no sentidooposto ao eixo geométrico A e perpendicular à primeiradireção). O corpo oco 1208 inclui um ressalto 1272 dispostoem relação à superfície interior 1240 (por exemplo,definido na superfície interior 1240). O ressalto 1272 podeser também mencionado como um contorno, degrau ou flange epode ter várias geometrias em relação à superfície interior1240 (por exemplo, semicircular, triangular, retangular ougeometrias poligonais não regulares). O ressalto 1272define uma primeira porção 1276 e uma segunda porção 1280.A primeira porção 1276 e a segunda porção 1280 cooperampara formar uma abertura com contorno através da qual aporção 1260 do eletrodo 1240 pode se mover. Maisespecificamente:, a segunda porção 1280 é localizada a uniadistância a partir do eixo geométrico A suficiente parafacilitar passagem deslizável do segundo comprimento 1268através da mesma. A primeira porção 1276 coopera com asegunda porção 1280 para definir uma abertura tendo umaranhura 1284 de tamanho suficientemente maior do que oprimeiro comprimento 1264 para facilitar passagemdeslizável do primeiro comprimento 1264 através da mesma. Oeletrodo 1204 é instalado dentro do maçarico no corpo oco1208 de tal modo que a porção 1260 possa se moveraxialmente ao longo do eixo geométrico A e de formareciproca através da abertura definida pela primeira porção1276 e segunda porção 1280.

A porção 1260 também inclui uma superfície 1288que inclui uma primeira região 1290 para comunicaçãoelétrica com o elemento elástico 1212 e uma segunda região1292 para comunicação elétrica com o contato de força 1216,por exemplo, via contato físico com uma superfíciecorrespondente 12 94 do contato de força 1216. O elementoelástico 1212 induz de forma elástica o eletrodo 1204 emdireção à extremidade distai 1224. O eletrodo 1204 éimpedido de ser ejetado a partir do maçarico por um bocal(não mostrado) que está em contato físico com a extremidadedistai 1224 quando o bocal é instalado. 0 bocal é fixado aomaçarico de modo que a porção 1260 (por exemplo, via aprimeira região 1290) está em contato físico com o elementoelástico 1212. Por exemplo, a instalação do bocal induz aporção 1260 através da ranhura 1284 e posiciona a primeiraregião 1290 em contato físico com o elemento elástico 1212.Quando o bocal é instalado, o elemento elástico écomprimido.

O elemento elástico 1212 é posicionado entre oressalto 1272 e um flange 1296 do contato de força 1216. Oelemento elástico 1212 está retido ou capturado entre ocorpo oco 1208 (por exemplo, via ressalto 1272) e o contatode força 1216 (por exemplo, via flange 1296). 0 ressalto1272 retém, desse modo, o elemento elástico 1212 e facilitaacesso pelo eletrodo 1204 para o elemento elástico 1212 econtato de força 1216.

O contato de força 1216 está em comunicaçãoelétrica com um fornecimento de força (não mostrado).durante iniciação de arco piloto, o fornecimento de energiaprovê uma corrente de arco piloto para o contato de força1216, e a corrente flui a partir do flange 1296 através doelemento elástico 1212 para a primeira região 1290 doeletrodo 1204. Um gás de plasma (não mostrado) flui emtorno do eletrodo durante iniciação de arco piloto, e o gásde plasma aumenta a pressão de fluido no eletrodo 1204. Apressão move o eletrodo 1204 axialmente em direção aocontato de força 1216 e para contato físico. A separaçãofísica do eletrodo 1204 e o bocal gera um arco piloto emuma câmara de plasma (não mostrada) formada entre o bocal eo eletrodo 1204. A pressão move o eletrodo 1204 paracontato físico e comunicação elétrica com o contato deforça 1216 para operação de arco transferido. Quando oeletrodo 1204 está em contato com o contato de força, aporção 1260 é disposta dentro da ranhura 1284.

Durante operação de arco transferido, corrente dearco transferido flui a partir do fornecimento de energiaatravés do contato de força 1216 para o eletrodo 1204 viacontato físico entre a segunda região 1292 da superfície1280 da porção 1260 e a superfície correspondente 1294 docontato de força 1216. Pressão de gás é aumentada duranteoperação de arco transferido para formar um jato de plasmapara processar uma peça de trabalho (não mostrada).

Embora a montagem 1200 seja ilustrada para aprimeira região 1290 para contatar fisicamente o elementoelástico 1212 diretamente, outras configurações sãopossíveis. Por exemplo, o elemento elástico 1212 podeincluir uma superfície de contato separada (não mostrada),como uma placa semelhante à arruela, anular, fixada aoelemento elástico 1212 para contato físico e comunicaçãoelétrica com o eletrodo 1204. Similarmente, a superfíciecorrespondente 1294 do contato de força 1216 pode serrevestida ou coberta com um material de tal modo que oeletrodo 1204 esteja em contato com a placa ou revestimentoem vez do próprio contato de força 1216. Tais configuraçõesestão compreendidas no escopo da invenção. !

Em algumas modalidades, a porção frontal 1244 e aporção traseira 1248 do corpo oco 1208 são integralmenteformadas (Por exemplo, fabricadas a partir da mesma peça dematerial) . Em algumas modalidades, a porção frontal 1244 ea porção traseira 1248 são formadas de materiaisdiferentes, por exemplo, a porção frontal 1244 pode serfeita de um material isolante, e a porção traseira 1248pode ser feita de um material condutivo.

Em algumas modalidades, a ranhura 1284 tem umadimensão ou tamanho que é substancialmente maior do que oprimeiro comprimento 12 64 para facilitar algum deslocamentoangular do eletrodo 1204 em torno do eixo geométrico Adentro do corpo oco 1208 (por exemplo, enquanto a porção1260 está disposta dentro da ranhura 1284). A ranhura 1284pode resistir também ao deslocamento angular do eletrodo1204 em torno do eixo geométrico A, por exemplo, por reaçãocontra a porção 1260 para impedir deslocamento angular. Emalgumas modalidades, a primeira região 1290 e a segundaregião 1292 da superfície 1288 não são coplanares ou nãoformam regiões da mesma superfície. Por exemplo, a primeiraregião 1290 pode ser posicionada axialmente remota dasegunda região 1292, de tal modo que a porção 1260 doeletrodo 1204 inclua um degrau axial, flange ou ressalto(não mostrado).

A figura 12B é uma vista em perspectiva detalhadada montagem 1200 da figura 12A com uma porção do corpo oco1208 recortada. A vista da figura 12B ilustra o eletrodo1204, o corpo oco 1208, o elemento elástico 1212, e ocontato de força 1216 em uma configuração não montada antesda instalação em um maçarico de arco de plasma (nãomostrado). durante montagem, o eletrodo 1204 engatadeslizavelmente o corpo oco 1208, de tal modo que nenhumarosca é necessária para fixar o eletrodo 1204 ao corpo oco1208. Uma superfície 1297 do elemento elástico 1212 éilustrada. A superfície 1297 está em contato com o ressalto1272 do corpo oco 1208 quando o elemento elástico 1212 éposicionado dentro do maçarico. A primeira região 1290 émovida através da ranhura 1284 e para contato físico ecomunicação elétrica com pelo menos uma porção dasuperfície 1297 do elemento elástico 1212.

A figura 12C é uma vista em elevação de umaporção da montagem 1200 da figura 12A. A figura 12Crepresenta o corpo oco 1208, o contato de força 1216, e asuperfície 1297 do elemento elástico 1212. O eletrodo 1204não é mostrado, porém é feita referência a váriascaracterísticas do eletrodo 1204 como representado nafigura 12A. O corpo oco 1208 inclui o ressalto 1272. Oressalto 1272 define uma primeira porção 1276 e uma segundaporção 12 80 que cooperam para formar uma abertura comcontorno através da qual a porção 1260 do eletrodo 1204pode se mover. Como representado, a primeira porção 1276 ea segunda porção 1280 cooperam para formar as ranhuras1284A e 1284B na abertura através da qual a porção 1260 doeletrodo 1204 pode se mover (por exemplo, por deslizamentode forma recíproca) quando o eletrodo 1204 é instalado nomaçarico. Em uma tal configuração, as ranhuras 1284A e1284Β no corpo oco 1208 têm um formato complementar aoformato da porção 1260 do eletrodo. O formato das ranhuras1284A e 1284B é complementar em que são moldados parareceber a porção 1260 do eletrodo. Entretanto, o formatodas ranhuras 1284A e 1284B não necessita casar com oformato da porção 1260 do eletrodo. Em vez disso, o formatodas ranhuras 1284A e 1284B necessita somente ser capaz depermitir folga da porção 1260 do eletrodo.

Em algumas modalidades, a primeira porção 1276 ea segunda porção 1280 cooperam para formar uma abertura comcontorno tendo uma ranhura 1284A ou 1284B, porém não ambas.Cada uma das ranhuras 1284A e 1284B é definida por duasporções 1285 que são paralelas entre si. As porções 1285também podem definir outras geometrias ou orientações, porexemplo, as porções 1285 podem ser radialmente orientadasem relação ao eixo geométrico A (por exemplo, para formaruma ranhura triangular 1284). As porções 1285 também podemser circulares, semicirculares ou de outro modo curvas. Emgeral, as porções 1285 podem definir qualquer geometria quepermita que a porção 1260 do eletrodo passe através doressalto 1272 (por exemplo, através da abertura definidapela primeira porção 1276 e segunda porção 1280).

A distância di a partir do eixo geométrico A paraa segunda porção 1280 é maior do que a distância dz apartir do eixo geométrico A até a primeira porção 1276. Adistância d3 a partir do eixo geométrico A até a o elementoelástico 1212 é maior do que a distância d2 e menor do quea distância di. Em algumas modalidades, a distância d3 podeser menor do que a distância d2 (por exemplo, quando umaplaca anular (não mostrada) é fixada ao elemento elástico1212) . A distância d4 a partir do eixo geométrico A até ocontato de força 1216 é menor do que a distância d3 parafacilitar passagem da segunda região 1292 através doelemento elástico 1212 e para contato físico e comunicaçãoelétrica com a superfície correspondente 1294 do contato deforça 1216.

Em algumas modalidades, o eletrodo 1204 não semover além do ressalto, por exemplo, quando a porção 1260 eas ranhuras 1284A e 1284B não estão alinhadas. Em taisconfigurações, a porção 1260 contata o ressalto 1272, queresiste a passagem da porção 12 60 através da mesma. Emalgumas modalidades, o eletrodo 1204 pode ser posicionadode forma fixa dentro do maçarico. Por exemplo, a porção1260 pode ser passada inteiramente através do ressalto 1272para contato com o elemento elástico 1212 (por exemplo, viaa primeira região 1290). A porção 1260 comprime o elementoelástico 1212. O elemento elástico 1212 induz o eletrodo1204 em direção à extremidade distai 1224. Apósdeslocamento angular da porção 1260 em torno do eixogeométrico A, uma superfície proximal (não mostrada) doressalto 1272 resiste ao movimento distai do eletrodo 1204.A interação entre a porção 1260 e a superfície proximal doressalto 1272 evita que o elemento elástico 1212 ejete oeletrodo 1204 a partir do corpo oco 1208 e/ou maçarico.

Em algumas modalidades, a porção 1260 tem umaconfiguração circular centrada em torno do eixo geométricoA. Em tais modalidades, a porção 1260 inclui uma primeiraregião 1290 (por exemplo, um perímetro externo anular daconfiguração circular) para contato físico e comunicaçãoelétrica com o elemento elástico 1212 e uma segunda região1292 (por exemplo, uma região disposta dentro do perímetroexterno anular) para comunicação elétrica e contato físicocom o contato de força 1216. Como discutido acima, aprimeira região 1290 e a segunda região 1292 podem sercoplanares (por exemplo, porções da mesma superfície) ounão coplanares (por exemplo, porções de superfíciesdiferentes). Em uma modalidade alternativa, a primeiraregião 1290 pode ser uma porção extensiva radial separada(não mostrada) posicionada ao longo do comprimento do eixogeométrico longitudinal A do eletrodo 1204, como um pinoque se estende radialmente através do eletrodo 1204. Aporção extensiva radial funciona do mesmo modo que aprimeira região 1290, pela provisão de um mecanismo paraacoplar eletricamente o eletrodo 1204 a um elementoelástico 1212 para conduzir um arco piloto. Em umamodalidade, a porção extensiva radial é um ressaltoalongado ou um pino que pode passar através do ressalto1272, enquanto ainda permite que o elemento elástico 1212seja mantido dentro do corpo oco 1208. Em uma talmodalidade, o ressalto 1272 é posicionado mais para baixodo comprimento axial do corpo oco 1208 em direção àextremidade distai do eletrodo.

A figura 13A é uma vista em perspectiva de umeletrodo 1300 para um maçarico de arco de plasma compartida de contato. O eletrodo 1300 é similar ao eletrodo1204 representado na figura 12A. O eletrodo inclui umaextremidade distai 1304 e uma segunda extremidade 1308. Asegunda extremidade 1308 inclui uma porção extensa 1312 quese estende axialmente ao longo do eixo geométrico A. Aporção extensiva 1312 define três porções 1316A, 1316B e1316C (também denominadas "aletas"), todas as quaisestende-se para longe a partir do eixo geométrico A. Cadauma das três porções 1316A, 1316B e 1316C definem umprimeiro comprimento Ii e um segundo comprimento I2 que émaior do que o primeiro comprimento Ii. Em algumasmodalidades, os valores para o primeiro comprimento Ii esegundo comprimento I2 de cada uma das três porções 1316A,1316B e 1316C são iguais. Os valores para o primeirocomprimento Ii e segundo comprimento I2 também podem serdiferentes para cada uma das três porções 1316A, 1316B e1316C. Os comprimentos 1χ e I2 são representados comoorientados perpendicularmente entre si. Em algumasmodalidades, os comprimentos Ii e I2 podem ser orientadosem outras configurações, por exemplo, radialmente paralonge a partir do eixo geométrico A em direção a pontos1320A e 1320B, respectivamente. Outras direções para oscomprimentos 1χ e I2 também são possíveis.

Como representado, cada uma das três porções1316A, 1316B e 1316C são dispostas em torno do eikogeométrico A em uma configuração equiangular (por exemplo,um ângulo θ entre cada uma das porções 1316A, 1316B e 1316Cé de aproximadamente 120°). Entretanto, as três porções1316A, 1316B e 1316C podem ser dispostas em outrasconfigurações angulares em torno do eixo geométrico A quenão são equiangulares.

Cada uma das três porções 1316A, 1316B e 1316Cinclui uma primeira região respectiva 1324A, 1324B e 1324Cpara comunicação elétrica e/ou contato físico com umasuperfície correspondente (não mostrada) de um elementoelástico (não mostrado) . Cada uma das três porções 1316A,1316B e 1316C inclui uma segunda região respectiva 1328A,1328B e 1328C para comunicação elétrica e/ou contato físicocom uma superfície correspondente (não mostrada) de umcontato de força (não mostrado).

Como representado, a primeira região 1324A, 1324Be 1324C de cada porção 1316A, 1316B e 1316C é representadacomo coplanar com a respectiva segunda porção 1328A, 1328Be 1328C. Em algumas modalidades, a primeira região 1324A,1324B e 1324C não é coplanar com a segunda regiãorespectiva 1328A, 1328B e 1328C. Em algumas modalidades, assegundas regiões 1328A, 1328B e 1328C não são coplanarescom a segunda região mutuamente. Em algumas modalidades, umsubconjunto das três porções, por exemplo 1316A e 1316B,está em comunicação elétrica com o elemento elástico, e asoutras porções, por exemplo, 1316C, não está em comunicaçãoelétrica com o elemento elástico. As porções, por exemplo,1316C, não em comunicação elétrica com o elemento elásticopodem fornecer características de alinhamento ou áreasuperficial aumentada para aperfeiçoar resfriamento doeletrodo. A porção 1316C pode ser ainda movida para contatofísico e comunicação elétrica com o contato de forçadurante operação de arco transferido. Em algumasmodalidades, a primeira região 1324A, 1324B e 1324C ou asegunda região 1328A, 1328B e 1328C, ou ambas, podemcoincidir com a porção extensiva 1312. Por exemplo,corrente piloto e/ou corrente de arco transferido podefluir entre um. fornecimento de energia e o eletrodo 1300através de comunicação elétrica com a porção extensiva 1312(por exemplo, através de um contato elétrico deslizantediscutido acima).

A figura 13B é uma vista em elevação de umamontagem 1340 para uso com o eletrodo 1300 da figura 13A. Amontagem 1340 inclui um corpo oco 1344, um elementoelástico 1348, e um contato de força 1352. A montagem ésimilar à montagem 1200 representada na figura 12C. Amontagem 1340 é configurada para uso com o eletrodo 1300 dafigura 13A. Mais especificamente, o corpo oco 1344 incluium ressalto 1356 que tem uma primeira porção 1360 e umasegunda porção 1364 que cooperam para formar uma aberturacom contorno tendo três ranhuras 1368A, 1368B e 1368C. Aabertura e as três ranhuras 1368A, 1368B e 1368C facilitammovimento das porções correspondentes 1316A, 1316B e 1316Catravés da abertura e para contato físico e comunicaçãoelétrica com o elemento elástico 1348. Como discutidoacima, o tamanho de ranhuras 1368A, 1368B e 1368C érepresentado como aproximadamente o mesmo tamanho que asporções 1316A, 1316B e 1316C; entretanto, as ranhuras1368A, 1368B e 1368C podem ser maiores (por exemplo,circunferencialmente maiores) do que as porçõescorrespondentes 1316A, 1316B e 1316C.

As figuras 14A-14B, 15A-15B e 16 representammodalidades alternativas de eletrodos e montagens queoperam similarmente àquelas descritas acima.

A figura 14A é uma vista em perspectiva de umeletrodo 1400 para um maçarico de arco de plasma compartida de contato. O eletrodo 1400 inclui quatro porções1404A, 1404B, 1404C e 1404D.

A figura 14B é uma vista em elevação de umamontagem 1420 para uso com o eletrodo 1400 da figura 14A. Amontagem 1420 inclui um corpo oco 1424 incluindo umressalto 1428 com uma primeira porção 1432 e uma segundaporção 1436 definindo uma abertura com contorno com quatroranhuras 1440A, 1440B, 1440C e 1440D para facilitarpassagem das quatro porções correspondentes 1404A, 1404B,1404C e 1404D através da abertura com contorno e paracontato físico e/ou comunicação elétrica com o elementoelástico 1444 e o contato de força 1448.

A figura 15A é uma vista em perspectiva de umeletrodo 1500 para um maçarico de arco de plasma compartida de contato. O eletrodo 1500 inclui cinco porções1504A, 1504B, 1504C, 1504D e 1504E.

A figura 15B é uma vista em elevação de umamontagem 1520 para uso com o eletrodo 1500 da figura 15A. Amontagem 1520 inclui um corpo oco 1524 incluindo umressalto 1528 definindo uma abertura com contorno parafacilitar a passagem das cinco porções correspondentes1504A, 1504B, 1504C, 1504D e 1504E através da abertura comcontorno e para contato físico e/ou comunicação elétricacom um elemento elástico 1532 e contato de força 1536. 0eletrodo 1500 pode ser utilizado em um modo similar àqueledescrito acima para o eletrodo 1204 da figura 12A, eletrodo1300 da figura 13A e o eletrodo 1400 da figura 14A.

Um valor para a corrente operacional do maçaricode arco de plasma pode ser relacionado ou associado aonúmero de porções (por exemplo, as três porções 1316A-1316C da figura 13A, as quatro porções 1404A-1404D dafigura 14A, ou as cinco porções 1504A-1504E da figura 15A)que um eletrodo especifico inclui. Por exemplo, um eletrodocom as três porções 1316A-1316C pode ser utilizado em ummaçarico operando a aproximadamente 60 amps duranteoperação de arco transferido. Um eletrodo com quatroporções 1404A-1404D pode ser utilizado em um maçarico queopera a aproximadamente 80 Amps durante operação de arcotransferido. Um eletrodo com cinco porções 1504A-1504E podeser utilizado em um maçarico que opera em aproximadamente100 Amps durante operação de arco transferido. Os eletrodosempregando os desenhos representados nas figuras 13A, 14A e15A podem ser utilizados em maçaricos configurados com umaabertura contornada como representado nas figuras 13B, 14Be 15B, respectivamente. Em algumas modalidades, um eletrodopode incluir mais de cinco porções.

Por correlacionar o número de aletas com acorrente operacional de maçarico, o uso do eletrodo corretopara uma dada corrente operacional do maçarico pode serassegurado. Como exemplo, na operação de um maçarico de 60Amps, o uso de um corpo oco 1344 com três ranhuras 1368A,1368B e 1368C receberá um eletrodo de 60 Amps com um númerocorrespondente de porções (ou "aletas"), por exemplo, astr~es porções 1316A-1316C. Por outro lado, se um usuáriotentar utilizar um eletrodo de 100 Amps, por exemplo, umeletrodo 1500 com cinco porções 1504A-1504E, em um maçaricode 60 amps configurado com as tr~es ranhuras 1368A, 1368B e1368C, o eletrodo 1500 e o corpo oco 1344 não casariam. Ascinco porções 1504A-1504E são impedidos de passar atravésdas três ranhuras 1368A-1368C. Pelo emprego de um talsistema, o maçarico especifico pode ser otimizado para umeletrodo especifico. Em algumas modalidades, um usuário édesse modo impedido de utilizar um eletrodo com cincoaletas (por exemplo, o eletrodo 1500) com um maçarico quenão é otimizado para aquele eletrodo (por exemplo, ummaçarico tendo três ranhuras 1368A-1368C). Além disso, umeletrodo (por exemplo, o eletrodo 1300) tendo um númeromenor de aletas (por exemplo, três porções 1316A-1316-C) éimpedido de ser usado com um maçarico que emprega maisranhuras (por exemplo, as cinco ranhuras do corpo oco1524), que aumenta a vida operacional do eletrodo porotimizar a quantidade de corrente que flui através doeletrodo.

A figura 16 é uma vista em perspectiva de iameletrodo 1600 para um maçarico de arco de plasma compartida de contato. O eletrodo 1600 inclui uma extremidadedistai 1604 e uma segunda extremidade 1608. A segundaextremidade 1608 inclui uma porção extensiva 1612 quedefine uma superfície 1616 tendo um diâmetro di. Duasregiões 1620A e 1620B estendem a partir da superfície 1616ao longo de um eixo geométrico A. As regiões 1620A e 1620Bdefinem, individualmente uma superfície extrema respectiva1624A e 1624B. As superfícies extremas 1624A e 1624B podemser utilizadas para contato físico e comunicação elétricacom uma superfície correspondente de um elemento elástico(por exemplo, a superfície 1297 do elemento elástico 1212da figura 12C) . A corrente para iniciação de arco pilotoflui entre o elemento elástico (não mostrado) e o eletrodo1600 através das superfícies 1624A e 1624B e as regiões1620Α e 1620Β. À medida que o eletrodo 1600 é movido em umadireção proximal (por exemplo, no sentido oposto àextremidade distai 1604) durante iniciação de arco piloto,as regiões 1620A e 1620B comprimem o elemento elástico. Asuperfície 1616 é movida para contato físico e comunicaçãoelétrica com uma superfície correspondente (não mostrada)de um contato de força (não mostrado), como a superfície1294 do contato de força 1216 da figura 12A para operaçãode arco transferido.

As regiões 1620A e 1620B definem tambémsuperfícies extensivas respectivas 1628A e 1628B. Asregiões 1620A e 1620B podem passar através das ranhuràs1284A e 1284B da figura 12C (por exemplo, as ranhuras 1284Ae 1284B definidas pela primeira porção 1276 e segundaporção 1280 do ressalto 1272). As porções extensivas 1628Ae 1628B podem reagir contra as ranhuras 1284A e 1284B pa^aimpedir ou resistir a deslocamento angular do eletrodo 1600em torno do eixo geométrico A dentro do maçarico. Coiyiorepresentado, ais regiões 1620A e 1620B são substancialmenteparalelas ao eixo geométrico A. Outras configurações oualinhamentos das regiões 1620A e 1620B podem serutilizados. Cada uma das regiões 1620A e 1620B define umdiâmetro d2 que é menor do que o diâmetro di.

Em algumas modalidades, uma segunda porçãoextensiva (não mostrada) estende-se a partir da superfície1616 e define uma segunda superfície (não mostrada). Asegunda superfície pode ser paralela à superfície 1616. Asegunda porção extensiva pode estender-se de forma distai(por exemplo, em direção à extremidade distai 1604) paradefinir uma cavidade (não mostrada) dentro da segundaextremidade 1608 em relação à superfície 1616. A segundaporção extensiva pode estender-se de forma próxima (porexemplo, no sentido oposto a partir da extremidade distai1604) para definir uma porção cilíndrica ou semelhante apedestal (não mostrada). Em tais modalidades, a segundasuperfície pode ser movida para contato físico ecomunicação elétrica com uma superfície correspondente docontato de força para operação de arco transferido.

As regiões 1620A e 1620B são dispostasdiametralmente opostas entre si e eqüidistantes a partir doeixo geométrico A. Em algumas modalidades, o eletrodo 1600inclui mais de duas regiões 1620A e 1620B (por exemplo,três, quatro ou cinco regiões, para uso com as montagens1340, 1420 e 1520 das figuras 13B, 14B e 15B,respectivamente). Em algumas modalidades, o eletrodo 1600inclui somente uma região 1620A ou 1620B. Em taismodalidades, as regiões 1620A ou 1620B pode ser paralela oualinhada ao eixo geométrico A. O ressalto (por exemplo, oressalto 1272) pode definir uma abertura tendo uraacircunferência substancialmente contínua (por exemplo, sema ranhura 128 4) em uma tal modalidade. O diâmetro daabertura pode ser menor do que um diâmetro externo doelemento elástico e maior do que um diâmetro interno doelemento elástico para impedir remoção do elemento elásticoa partir do maçarico. A região 1620A ou 1620B define umdiâmetro menor do que o diâmetro da abertura porém maior doque o diâmetro interno do elemento elástico para facilitarcontato entre a região 1620A ou 1620B e elemento elástico,Embora a invenção tenha sido particularmentemostrada e descrita com referência a modalidadesespecíficas, deve ser entendido por aqueles versados natécnica que várias alterações em forma e detalhe podem serfeitas na mesma sem se afastar do espírito e escopo dainvenção como definido pelas reivindicações apensas. Porexemplo, embora algumas superfícies tenham sidorepresentadas como planas, superfícies tendo outrasgeometrias não planas, como geometrias esféricas,hemisféricas, cônicas e/ou cilíndricas podem ser utilizadassem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Claims

1. Eletrodo para um maçarico de arco de plasma emcomunicação elétrica com um fornecimento de energia, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo alongado formado de ummaterial eletricamente condutivo, o corpo de eletrododefinindo um eixo geométrico longitudinal; eum elemento elástico para passar substancialmentetoda corrente de arco piloto entre o fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo durante uma operação de arcopiloto do maçarico de arco de plasma.

2. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque o corpo de eletrodo compreende ainda uma superfície dereação disposta em uma relação espaçada em relação a umaextremidade proximal do corpo de eletrodo que é posicionadaremotamente a partir de uma peça de trabalho e configuradapara comunicação elétrica com o elemento elásticoeletricamente condutivo.

3. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 2, emque a superfície de reação compreende um flange estendidoradialmente formado integralmente com o corpo de eletrodo.

4. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque o elemento elástico é fixado em relação ao corpo deeletrodo.

5. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 4, emque o elemento elástico é fixado por um encaixe deinterferência diametral.

6. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque o elemenco elástico é disposto adjacente a umaextremidade distai do corpo de eletrodo, a extremidadedistai incluindo um elemento emissivo.

7. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque o elemento elástico é formado integralmente com o corpode eletrodo.

8. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque a operação de arco piloto compreende iniciação de umarco piloto.

9. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo ainda um corpo oco para manter o elementoelástico e receber de forma deslizável o corpo de eletrodo.

10. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 9, emque o corpo oco é um anel em remoinho.

11. Eletrodo para um maçarico de arco de plasma,o eletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo alongado formado de ummaterial eletricamente condutivo definindo um eixogeométrico longitudinal e uma extremidade distai incluindoum elemento emissivo, em que o corpo de eletrodo é móvel emrelação ao maçarico; eum elemento de contato incluindo uma primeirasuperfície para facilitar comunicação elétrica com umfornecimento de energia e uma segunda superfície parafacilitar comunicação elétrica com uma superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo quando omaçarico é operado em um modo de arco transferido, em que asegunda superfície do elemento de contato é caracterizadapela ausência de contato com a superfície de contato docorpo de eletrodo durante iniciação de um arco piloto.

12. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que a segunda superfície é configurada para contatofísico com a superfície de contato do corpo de eletrodoquando o maçarico é operado em modo de arco transferido.

13. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que o corpo de eletrodo compreende ainda uma superfíciede reação para contato físico com um elemento elásticocondutivo, a superfície de reação disposta em uma relaçãoespaçada em relação a uma extremidade proximal do corpo deeletrodo e disposta remotamente a partir da extremidadedistai.

14. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 13,em que a superfície de reação é definida por um flangeradialmente estendido formado integralmente com o corpo deeletrodo.

15. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,compreendendo ainda um elemento elástico eletricamentecondutivo em comunicação elétrica com pelo menos um entre oelemento de contato ou o corpo de eletrodo.

16. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o elemento elástico é formado integralmente com pelomenos um entre o corpo de eletrodo ou o elemento decontato.

17. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o elemento elástico é disposto adjacente a umaextremidade distai do corpo de eletrodo.

18. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o elemento elástico é retido pelo corpo de eletrodo.

19. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o corpo de eletrodo compreende ainda uma superfíciede reação formada integralmente com o mesmo e o elementoelástico é disposto entre a superfície de reação e asegunda superfície do elemento de contato.

20. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o elemento elástico é configurado para passarsubstancialmente toda corrente de arco piloto entre ofornecimento de energia e o corpo de eletrodo duranteoperação de arco piloto.

21. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 15,em que o elemento elástico compreende pelo menos um entreuma mola ou um arame.

22. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que pelo menos uma porção do elemento de contato engatadeslizavelmente o corpo de eletrodo.

23. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 22,em que uma porção do elemento de contato facilita apassagem de uma corrente de arco piloto entre o elemento decontato e o corpo de eletrodo quando o elemento de contatoengata deslizavelmente o corpo de eletrodo.

24. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que o elemento de contato é retido pelo corpo deeletrodo.

25. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que o elemento de contato compreende ainda um elementoconectivo que define uma superfície de alinhamento pa:j:arefrear movimento radial do corpo de eletrodo.

26. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 25,em que o elemento conectivo é formado integralmente com oelemento de contato.

27. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 11,em que o corpo de eletrodo compreende ainda um receptáculodisposto adjacente a uma extremidade proximal do corpo deeletrodo que é remoto de uma peça de trabalho, oreceptáculo configurado para impedir desengate do elementode contato.

28. Elemento de contato para conduzir correnteentre um fornecimento de energia e um corpo de eletrodomontado deslizavelmente dentro de um corpo de maçarico deum maçarico de arco de plasma com partida de contato, oelemento de contato compreendendo:uma primeira superfície para facilitarcomunicação elétrica com o fornecimento de energia;uma segunda superfície configurada paracomunicação elétrica com uma superfície de contato definidapor uma extremidade proximal do corpo de eletrodo, em quequando o corpo de eletrodo está em contato físico com asegunda superfície pelo menos uma porção de uma corrente dearco transferido passa através do elemento de contato eentre o fornecimento de energia e o corpo de eletrodo paraoperar o maçarico em um modo de arco transferido; eum elemento elástico eletricamente condutivodisposto adjacente ao corpo de eletrodo para passarsubstancialmente toda corrente de arco piloto a partir ciofornecimento de energia para o corpo de eletrodo duranteuma operação de arco piloto de um maçarico de arco deplasma.

29. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 28, compreendendo ainda um elemento conectivoque se estende a partir da segunda superfície para engatardeslizavelmente o corpo de eletrodo.

30. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 29, em que o elemento conectivo é formadointegralmente com a segunda superfície.

31. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 29, em que o elemento conectivo compreendeainda uma terceira superfície configurada para passar umaporção da corrente de arco transferido entre o fornecimentode energia e o corpo de eletrodo quando o maçarico éoperado em modo de arco transferido.

32. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 28, compreendendo ainda uma porção dereceptáculo para circundar uma porção de uma extremidadeproximal do corpo de eletrodo.

33. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 28, em que o elemento elástico é dispostodentro da porção de receptáculo.

34. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 28, em que pelo menos uma entre a primeirasuperfície ou segunda superfície define uma superfícieanular.

35. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 289, compreendendo ainda uma terceirasuperfície para. comunicação elétrica com o fornecimento deenergia e para passar uma porção de uma corrente de arcotransferido entre o fornecimento de energia e o corpo deeletrodo quando o maçarico é operado em um modo de arcotransferido.

36. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 28, compreendendo ainda uma porção dealinhamento que define um eixo geométrico, a porção dealinhamento disposta em uma relação espaçada com umaextremidade proximal do corpo de eletrodo e configuradapara refrear movimento radial do corpo de eletrodo.

37. Eletrodo para um maçarico de arco de plasma,o eletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo alongado formado de ummaterial eletricamente condutivo e definindo um eixogeométrico longitudinal, o corpo de eletrodo incluindo:uma extremidade distai que define um furo parareceber um elemento emissivo;uma extremidade proximal que define umasuperfície de contato para comunicação elétrica com umfornecimento de energia; eum receptáculo disposto dentro da extremidadeproximal do corpo de eletrodo para receber pelo menos umaporção de um elemento de contato de tal modo que umaprimeira porção do elemento de contato é fisicamente remotaa partir do corpo de eletrodo durante iniciação de um arcopiloto, a primeira porção para passar substancialmente todacorrente de arco transferido entre um fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo quando o maçarico é operadoem um modo de arco transferido, de tal modo que o furo oreceptáculo são separados pelo corpo de eletrodo.

38. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que pelo menos uma porção da superfície de contato édisposta no interior do receptáculo.

39. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 38,em que o elemento de contato compreende uma configuraçãoanular.

40. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que o receptáculo compreende ainda:uma porção cilíndrica; euma superfície de restrição disposta em umaextremidade proximal do receptáculo para reagir contra umaporção do elemento de contato para impedir desengate doelemento de contato a partir do receptáculo.

41. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 40,em que a superfície de restrição compreende umaconfiguração anular.

42. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 40,em que a porção cilíndrica é definida por um primeirodiâmetro, a superfície de restrição compreende um segundodiâmetro, e uma região distai de um elemento conectivo doelemento de contato define um terceiro diâmetro, de talmodo que o terceiro diâmetro é maior do que o segundodiâmetro e menor do que o primeiro diâmetro.

43. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 42,em que a região distai é uma extremidade distai do elementoconectivo.

44. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que o receptáculo compreende ainda uma superfícieradialmente dimensionada ao longo de um eixo geométrico doreceptáculo para refrear movimento radial do corpo deeletrodo.

45. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 44,em que a superfície radialmente dimensionada é para contatofísico com a porção do elemento de contato recebido peloreceptáculo.

46. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que o corpo de eletrodo compreende ainda uma superfíciede reação para contato com um elemento elástico condutivp,a superfície de reação disposta em uma relação espaçada emrelação à superfície de contato.

47. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 46,em que a superfície de reação compreende um flangeradialmente estendido formado integralmente com o corpo deeletrodo.

48. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,compreendendo ainda um elemento elástico eletricamentecondutivo que é retido pelo corpo de eletrodo.

49. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 48,em que o elemento elástico é retido por um encaixe deinterferência diametral.

50. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 48,em que o elemento elástico é disposto dentro doreceptáculo.

51. Elemento de contato para conduzir correnteentre um fornecimento de energia e um corpo de eletrodomontado deslizavelmente dentro de um corpo de maçarico deum maçarico de arco de plasma com partida de contato, ocorpo de eletrodo incluindo uma extremidade distai queinclui um elemento emissivo, o elemento de contatocompreendendo:uma primeira superfície para facilitarcomunicação elétrica com o fornecimento de energia; euma segunda superfície para facilitar comunicaçãoelétrica com uma extremidade proximal do corpo de eletrodo,em que a segunda superfície não está em contato com aextremidade proximal durante iniciação de um arco piloto eestá em contato com a extremidade proximal durante um modode arco transferido, de tal modo que pelo menos uma porçãode uma corrente de arco transferido a partir dofornecimento de energia passa entre as primeira e segundasuperfícies do elemento de contato para o corpo de eletrodoquando o maçarico é operado no modo de arco transferido.

52. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 51, compreendendo ainda um elemento elásticoeletricamente condutivo disposto adjacente ao corpo deeletrodo para passar substancialmente toda corrente de arcopiloto entre o fornecimento de energia e o corpo deeletrodo durante iniciação de arco piloto.

53. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 51, compreendendo ainda um elemento conectivodisposto entre a segunda superfície e o corpo de eletrodo.

54. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 53, em que o elemento conectivo é formadointegralmente com a segunda superfície.

55. elemento de contato, de acordo com areivindicação 53, em que o elemento conectivo define umeixo geométrico e uma superfície de alinhamento em umarelação espaçada com a extremidade proximal para refrearmovimento radial do corpo de eletrodo.

56. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 51, em que a primeira superfície, a segundasuperfície ou ambas definem um espaço anular.

57. 'Elemento de contato, de acordo com areivindicação 51, compreendendo ainda uma porção de anel emremoinho para pelo menos um entre transmitir movimentoradial para um gás que flui através do maçarico de arco deplasma, refrear movimento do corpo de eletrodo em relaçãoao maçarico, eletricamente isolar o corpo de eletrodo apartir de um bocal do maçarico, orientar o gás para umapluralidade de aletas no corpo de eletrodo, ou qualquercombinação dos mesmos.

58. Elemento de contato, de acordo com areivindicação 57, em que o elemento de contato é formadointegralmente com a porção de anel em remoinho.

59. Maçarico de arco de plasma, compreendendo:um fornecimento de energia para fornecer correnteao maçarico;uma câmara de plasma definida por um bocal e umcorpo de eletrodo eletricamente condutivo montadodeslizavelmente dentro do maçarico ao longo de um eixogeométrico definido por uma extremidade proximal do corpode eletrodo e uma extremidade distai do corpo de eletrodo,a extremidade proximal definindo uma superfície de contatoe a extremidade distai disposta adjacente a um orifício desaída do bocal;um contato de força disposto em uma posiçãoestacionária em relação à câmara de plasma, o contato deforça em comunicação elétrica com o fornecimento deenergia;um elemento condutivo elástico para passarsubstancialmente toda corrente de arco piloto entre ocontato de força e a superfície de contato do corpo deeletrodo durante operação de arco piloto do maçarico dearco de plasma; eum elemento de contato incluindo uma primeirasuperfície para comunicação elétrica com uma superfície decontato correspondente do corpo de eletrodo e uma segundasuperfície em contato físico com o contato de força parapassar substancialmente toda corrente de arco transferidoentre o fornecimento de energia e o corpo de eletrododurante modo de arco transferido.

60. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, em que o elemento condutivo elásticopropende o corpo de eletrodo em direção ao bocal.

61. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, compreendendo ainda um segundo elementoelástico para propender o corpo de eletrodo em direção aobocal.

62. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, em que o elemento de contato é dispostoem uma posição estacionária em relação ao corpo deeletrodo.

63. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, em que o elemento de contato é formadointegralmente com o contato de força.

64. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, compreendendo ainda:um anteparo que define um orifício de saídaposicionado adjacente a um orifício de saída do bocal, oanteparo montado em uma tampa de retenção sustentada em umcorpo de maçarico do maçarico de arco de plasma.

65. Sistema de maçarico, de acordo com areivindicação 59, compreendendo ainda:um anel em remoinho que transmite movimentoradial para um gás que flui através do maçarico.

66. Maçarico de arco de plasma, compreendendo:um fornecimento de energia para fornecer correnteao maçarico;uma câmara de plasma definida por um bocal e umcorpo de eletrodo eletricamente condutivo montadodeslizavelmente dentro do maçarico ao longo de um eixogeométrico definido por uma extremidade proximal do corpode eletrodo e uma extremidade distai do corpo de eletrodo,o corpo de eletrodo definindo uma superfície de contato e aextremidade distai disposta adjacente a um orifício desaída do bocal;um contato de força disposto em uma posiçãoestacionária em relação à câmara de plasma, o contato deforça em comunicação elétrica com o fornecimento deenergia; eum elemento condutivo elástico para passarsubstancialmente toda corrente de arco piloto entre : ocontato de força e a superfície de contato do corpo deeletrodo durante operação de arco piloto do maçarico çiearco de plasma de tal modo que o elemento condutivoelástico propende o corpo de eletrodo em direção ao bocal.

67. Maçarico de arco de plasma, de acordo com areivindicação 66, em que o contato de força inclui umaprimeira superfície para facilitar contato físico ecomunicação elétrica com uma segunda superfície de contatocorrespondente do corpo de eletrodo quando o maçarico éoperado em um modo de arco transferido, em que a primeirasuperfície do contato de força é caracterizada pelaausência de contato com a segunda superfície de contatocorrespondente do corpo de eletrodo durante iniciação de umarco piloto.

68. Eletrodo para um maçarico de arco de plasmaem comunicação elétrica com um fornecimento de energia, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo alongado formado de ummaterial eletricamente condutivo e definindo um eixogeométrico longitudinal, em que o corpo de eletrodocompreende:uma primeira superfície para comunicação elétricacom um primeiro elemento condutivo para facilitar passagemde uma corrente de arco piloto entre o fornecimento deenergia e o corpo de eletrodo durante iniciação de um arcopiloto; euma segunda superfície posicionada remotamente apartir da primeira superfície, a segunda superfície paracontato físico e comunicação elétrica com uma superfíciecorrespondente de um contato de força para facilitarpassagem de substancialmente toda corrente de arcotransferido entre o fornecimento de energia e o corpo deeletrodo durante uma operação de arco transferido, em que asegunda superfície do corpo de eletrodo é caracterizadapela ausência de contato com uma superfície correspondentedo contato de força durante iniciação do arco piloto.

69. Componente de maçarico de plasma para receberdeslizavelmente um eletrodo, o componente compreendendo:um corpo oco alongado tendo uma primeiraextremidade e uma segunda extremidade, o corpo ococompreendendo:uma superfície interior,um ou mais de um contorno, degrau ou flangelocalizado na superfície interior e disposto entre aprimeira extremidade e a segunda extremidade do corpo oco,um ou mais do contorno, degrau ou flange definindo umaabertura moldada adaptada para receber de forma deslizáveluma porção de formato complementar do eletrodo,uma primeira abertura na primeira extremidade docorpo oco dimensionada para receber um elemento de contatoelétrico, euma segunda abertura na segunda extremidade docorpo oco dimensionada para receber de forma deslizável oeletrodo; eum elemento elástico eletricamente condutivo parafacilitar comunicação elétrica de um arco piloto, oelemento elástico disposto dentro do corpo oco, de tal modoque o elemento elástico seja pelo menos parcialmentemantido dentro do corpo oco por um ou mais entre umcontorno, degrau ou flange, e em que o elemento elásticoalinha-se com a primeira abertura.

70. Componente de maçarico de plasma, de acordocom a reivindicação 69, em que o corpo oco compreende aindauma pluralidade de furos adjacentes à segunda abertura docorpo oco para transmitir um fluxo em remoinho em um gás.

71. Componente de maçarico de plasma, de acordocom a reivindicação 69, compreendendo ainda um elemento decontato disposto na primeira extremidade do corpo oco, émque o elemento de contato mantém o elemento elástico dentrodo corpo oco e facilita acoplamento elétrico entre oelemento elástico e um fornecimento de energia.