EP0144267A2 - Torche de soudage ou coupage et procédé d'allumage d'un arc pour cette torche - Google Patents

Torche de soudage ou coupage et procédé d'allumage d'un arc pour cette torche Download PDF

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EP0144267A2
EP0144267A2 EP84402439A EP84402439A EP0144267A2 EP 0144267 A2 EP0144267 A2 EP 0144267A2 EP 84402439 A EP84402439 A EP 84402439A EP 84402439 A EP84402439 A EP 84402439A EP 0144267 A2 EP0144267 A2 EP 0144267A2
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La Soudure Autogene Francaise
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • H05H1/3489—Means for contact starting

Definitions

  • the present invention relates to the ignition of an arc for a welding or cutting torch, more particularly plasma cutting, of the type comprising a coaxial electrode located inside a metal nozzle for guiding a gas escaping through a orifice aligned with said electrode.
  • this ignition is carried out by the device of high frequency discharges which are established in the gas in the course of circulation between the electrode and the nozzle.
  • These auxiliary means for creating high-frequency discharges prove to be expensive, in particular for low-power plasma cutting torches. It has been proposed to mount, in the torch body, the electrode and the nozzle with axial displacement from a position of maximum spacing corresponding to the normal spacing in operation up to a position of mutual contact, to connect the electrode to a negative terminal of a direct current source, to bring the nozzle to the potential of a positive terminal of said direct current source, to carry out the axial displacement of the electrode with respect to the nozzle until bring into mutual contact and then move the electrode away from the nozzle so as to cause the creation of an arc in the plasma gas flowing in the space between electrode and nozzle.
  • the electrode is slidably mounted in the torch body and more precisely the electrode is screwed into a thread of the torch body, so that the approach of the electrode towards the nozzle and the removal of the electrode, which causes the creation of the arc, is carried out by operating a knurled button, which has the drawback of being very slow and creating damage on the nozzle, due to maintenance for a fairly long period of time of an arc which can only be transferred to the work immediately after complete removal of the electrode.
  • the object of the present invention is to provide a method of igniting an arc for a welding or cutting torch, which is particularly quick to implement, and a welding or cutting torch which is particularly simple to carry out.
  • a terminal of the current source is connected exclusively to the part to be treated, the electrical potentialing of the torch nozzle being exclusively carried out by direct contact between said nozzle and said part, the mutual axial displacement between electrode and nozzle being produced by a free sliding assembly of the nozzle in the torch body, this nozzle being urged into its correct working position by an elastic force, the approximation of the electrode and the nozzle being effected by direct support of the torch nozzle against said part and the operation d priming includes, first during a reduction of the contact pressure, as indicated above, the creation of an arc between electrode and nozzle, then after separation of the torch from the part, immediate transfer of this arc towards the room itself.
  • a welding torch of the type recalled above is characterized in that the assembly with mutual axial movement of the electrode and of the nozzle is carried out by a free sliding assembly of the nozzle in the torch body with an elastic means urging the nozzle to its maximum spacing position.
  • a cutting torch comprises, in a torch body whose front end 1 is seen, an axial electrode 2 with an emissive insert 3 forming between it and the torch body an annular passage 4 for a plasma gas.
  • a nozzle 5 having in its front part 5 'a discharge orifice 6 aligned, coaxial with the electrode 2.
  • This nozzle 5 is mounted by its cylindrical external face 7 sliding on an internal cylindrical surface 8 of a nozzle holder 9 screwed at 10 onto the torch body 1, the cylindrical seat 8 ends with an internal shoulder 11 against the water abuts a projecting part towards the outside 12 of the nozzle.
  • This part 12 when it bears against the stop 11 determines the correct axial spacing of the nozzle 5 relative to the electrode 2 during the cutting operation.
  • This correct position of the nozzle is ensured by the pressure exerted by a compression spring 13 resting on the one hand in a nozzle groove 14 and in a clearance 15 from the torch body 1.
  • the plasma gas is supplied into the space between the electrode and the nozzle and flows through the orifice 6.
  • the cutting generator 19 is connected by its negative pole to the electrode 2 and by its positive pole to the workpiece 16, which at this time is located at a certain distance from the welding torch.
  • the operator approached the cutting torch of the part 16 in a direction normal to the plane of the part, first bringing the front face 5 ′ of the nozzle 5 into contact with the part 16 and then continuing its pressure by causing the torch body 1 and the electrode 2 to move relative to the nozzle 5, then immobilized, against the action of the compression spring 13 until the electrode 2 comes into contact with the internal face of the nozzle 5.
  • the current generator is in short-circuit and the current flows from the part 16 towards the nozzle 5, and from the nozzle 5 towards the electrode 2.

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Abstract

L'invention concerne notamment le coupage plasma.
La tuyère 5 est montée à coulissement libre dans le corps de torche de façon à venir en contact avec l'électrode si la torche est appliquée contre la pièce 16.
En dégageant la torche, un arc s'allume entre électrode et tuyère, puis est transféré vers la pièce.
Application notamment aux torches plasma de faible puissance.

Description

  • La présente invention concerne l'allumage d'un arc pour torche de soudage ou coupage, plus particulièrement coupage plasma, du genre comprenant une électrode coaxialewent disposée à l'intérieur d'une tuyère métallique de guidage d'un gaz s'échappant par un orifice aligné avec ladite électrode.
  • Généralement, cet allumage est réalisé par l'artifice de décharges haute fréquence qui s'établissent dans le gaz en cours de circulation entre l'électrode et la tuyère. Ces moyens auxiliaires de création de décharges haute fréquence se révèlent coûteux, notamment pour les torches de coupage plasma de faible puissance. On a bien proposé de monter, dans le corps de torche, l'électrode et la tuyère à déplacement axial depuis une position d'écartement maximal correspondant à l'écartement normal en opération jusqu'à une position de contact mutuel, de brancher l'électrode à une borne négative d'une source de courant en continu, de porter la tuyère au potentiel d'une borne positive de ladite source de courant continu, de procéder au déplacement axial de l'électrode par rapport à la tuyère jusqu'à les amener en contact mutuel et ensuite d'écarter l'électrode de la tuyère de façon à provoquer la création d'un arc dans le gaz plasmagène circulant dans l'espace entre électrode et tuyère. Selon cette façon de faire, l'électrode est montée à coulissement dans le corps de torche et plus précisément on a monté l'électrode à vissage dans un filetage du corps de torche, de sorte que l'approche de l'électrode vers la tuyère et le retrait de l'électrode, qui provoque la création de l'arc, s'effectuent par manoeuvre d'un bouton moleté, ce qui présente l'inconvénient d'être très lent et créateur de damages sur la tuyère, du fait de l'entretien pendant un laps de temps assez long d'un arc qui ne peut être transféré de suite sur la pièce qu'après retrait complet de l'électrode.
  • La présente invention a pour objet de réaliser un procédé d'allumage d'un arc pour torche de soudage ou coupage, qui est particulièrement rapide à mettre en oeuvre, et une torche de soudage ou coupage qui est particulièrement simple à réaliser.
  • Selon l'invention, une borne de la source de courant est raccordée exclusivement à la pièce à traiter, la mise sous potentiel électrique de la tuyère de torche étant exclusivement réalisée par contact direct entre ladite tuyère et ladite pièce, le déplacement axial mutuel entre électrode et tuyère étant réalisé par un montage à coulissement libre de la tuyère dans le corps de torche, cette tuyère étant sollicitée dans sa position de travail correcte par une force élastique, le rapprochement de l'électrode et de la tuyère s'effectuant par appui direct de la tuyère de torche contre ladite pièce et l'opération d'amorçage comprend, d'abord lors d'une réduction de la pression d'appui, comme indiqué plus haut, la création d'un arc entre électrode et tuyère, puis après écartement de la torche de la pièce, transfert immédiat de cet arc vers la pièce elle-même.
  • On comprend que, grâce au montage à coulissement libre de la tuyère sur le corps de torche, l'opération d'allumage est quasi instantanée, très simple à réaliser puisqu'il suffit d'assurer une légère pression manuelle sur le corps de torche et, en outre, le transfert d'arc sur la pièce est également immédiat.
  • Une torche de soudage du type rappelé ci-dessus est caractérisée en ce que le montage à débattement axial mutuel de l'électrode et de la tuyère est réalisé par un montage à coulissement libre de la tuyère dans le corps de torche avec un moyen élastique sollicitant la tuyère vers sa position d'écartement maximal.
  • L'invention sera maintenant décrit en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 est une vue en coupe axiale de la tête d'une torche de soudage dans un position inopérative ;
    • - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1 avec la torche dans la première phase d'allumage d'arc ;
    • - la figure 3 est une vue identique à la figure 2, la torche étant dans la deuxième phase d'allumage d'arc ;
    • - la figure 4 est une vue identique à la figure 3, la torche étant dans la phase finale d'allumage d'arc ;
  • En se référant aux figures 1 à 4, une torche de coupage selon l'invention comporte, dans un corps de torche dont on voit l'extrémité frontale 1, une électrode axiale 2 avec un insert émissif 3 ménageant entre elle et le corps de torche un passage annulaire 4 pour un gaz plasmagène. En bout du corps de torche est montée une tuyère 5 présentant dans sa partie frontale 5'un orifice de décharges 6 aligné, coaxial à l'électrode 2. Cette tuyère 5 est montée par sa face externe cylindrique 7 à coulissement sur une portée cylindrique interne 8 d'un porte-tuyère 9 vissé en 10 sur le corps de torche 1, la portée cylindrique 8 se termine par un épaulement interne 11 contre leauel vient buter une partie en saillie vers l'extérieur 12 de la tuyère. Cette partie 12, lorsqu'elle est en appui contre la butée 11 détermine l'écartement axial correct de la tuyère 5 par rapport à l'électrode 2 pendant l'opération de coupage. Cette position correcte de la tuyère est assurée par la pression exercée par un ressort de compression 13 s'appuyant d'une part dans une gorge de tuyère 14 et dans un dégagement 15 du corps de torche 1.
  • En fonctionnement, partant de la figure 1, le gaz plasmagène est alimenté dans l'espace entre électrode et tuyère et s'écoule au travers de l'orifice 6. Le générateur de coupage 19 est branché par son pôle négatif à l'électrode 2 et par son pôle positif à la pièce à couper 16, qui à ce moment se situe à une certaine distance de la torche de soudage.
  • Selon la figure 2, l'opérateur a approché la torche de coupage de la pièce 16 selon une direction normale au plan de la piéce d'abord en amenant en contact la face frontale 5' de la tuyère 5 sur la pièce 16 puis en poursuivant sa pression en faisant déplacer le corps de torche 1 et l'électrode 2 relativement à la tuyère 5, alors immobilisée, contre l'action du ressort de compression 13 jusqu'à ce que l'électrode 2 vienne en contact avec la face interne de la tuyère 5. A ce moment, le générateur de courant est en court-circuit et le courant s'écoule de la pièce 16 vers la tuyère 5, et de la tuyère 5 vers l'électrode 2. En procédant à une légère réduction de la pression exercée par l'opérateur, on voit à la figure 3 que le corps de torche s'éloigne quelque peu de la pièce 16 entraînant ainsi l'électrode 2, alors que la tuyère 5 reste toujours en contact avec la pièce 16 sous l'effet du ressort de compression 13. Il en résulte la formation d'un arc aléatoire entre l'électrode 2 et la tuyère 5, comme représenté en 20, cet arc s'allonge jusqu'à ce que le porte-tuyère 9 solidaire du corps de torche 1 vienne en butée par sa face 11 contre la partie 12 de la tuyère 5. A partir de ce moment, tout recul complémentaire de la torche de soudage entraîne la tuyère à se dégager quelque peu de la pièce à couper, ce qui permet à l'opération de coupage de ccmrencer sans aucune autre précaution.
  • Au lieu d'utiliser un ressort de compression pour écarter la tuyère de l'électrode, on peut également se contenter de l'effet de poussée du gaz plasmagène sur la tuyère qui tend à l'écarter de l'électrode. L'invention s'applique aussi bien au coupage qu'au soudage.

Claims (5)

1. - Procédé d'allumage d'un arc pour torche de soudage ou coupage du genre comprenant une électrode coaxialement disposée à l'intérieur d'une tuyère métallique de guidage d'un gaz s'échappant par un orifice aligné avec ladite électrode, selon lequel on monte dans le corps de torche l'électrode et la tuyère à débattement axial relatif depuis une position d'écartement maximal correspondant à l'écartement normal en opération jusqu'à une position de contact mutuel, on branche l'électrode à une borne d'une source de courant, on porte la tuyère au potentiel de l'autre borne de la dite source de courant, on procède au déplacement axial de l'électrode par rapport à la tuyère jusqu'à les amener en contact mutuel et ensuite on écarte l'électrode de la tuyère de façon à provoquer la création d'un arc dans le gaz circulant dans l'espace entre électrode et tuyère, caractérisé en ce que ladite borne de la source de courant est raccordée exclusivement à la pièce à traiter, en ce que la mise sous potentiel électrique de ladite tuyère de torche est exclusivement réalisée par contact direct entre ladite tuyère et ladite pièce, en ce que le déplacement axial mutuel entre électrode et tuyère est réalisé par un montage à coulissement libre de la tuyère dans le corps de torche, en ce que cette tuyère est sollicitée dans sa position de travail correcte par une force élastique, en ce que le rapprochement de l'électrode et de la tuyère s'effectue par appui direct de la tuyère de torche contre ladite pièce et en ce que l'opération d'amorçage comprend, d'abord lors d'une réduction de la pression d'appui, comme indiqué plus haut, la création d'un arc entre électrode et tuyère, puis après écartement de la torche de la pièce, transfert immédiat de cet arc vers la pièce elle-même.
2. - Torche de coupage du genre comprenant une électrode coaxialenent disposée à l'intérieur d'une tuyère métallique de guidage d'un gaz comportant un orifice aligné avec ladite électrode, avec, dans le corps de torche, un montage à débattement axial mutuel de l'électrode et de la tuyère depuis une position d'écartement maximal correspondant à l'écartement normal en opération jusqu'à une position de contact mutuel, caractérisée en ce que le montage à dëbattement axial mutuel de l'électrode et de la tuyère est réalisé par un montage à coulissement libre de la tuyère dans le corps de torche avec un moyen élastique sollicitant la tuyère vers sa position d' écartement maximal.
3. - Torche de coupage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen élastique est constitué par le gaz exerçant une poussée sur la tuyère.
4. - Torche de coupage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen élastique est un ressort de compression interposé entre la tuyère et le corps de torche.
5. - Torche de counage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la position d'écartement maximal est assurée par une butée de tuyère ménagée dans un porte tuyère.
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