EP0144267B1 - 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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EP0144267B1
EP0144267B1 EP84402439A EP84402439A EP0144267B1 EP 0144267 B1 EP0144267 B1 EP 0144267B1 EP 84402439 A EP84402439 A EP 84402439A EP 84402439 A EP84402439 A EP 84402439A EP 0144267 B1 EP0144267 B1 EP 0144267B1
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electrode
torch
arc
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Gérard Marhic
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Lincoln Electric Company France SA
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La Soudure Autogene Francaise
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3489—Means for contact starting

Definitions

  • the present invention relates to the ignition by short circuit of an arc for a welding or cutting torch, more particularly plasma cutting. It relates firstly to a welding or cutting torch of the kind comprising in a torch body an electrode coaxially disposed inside a metal nozzle for guiding a gas comprising an orifice aligned with said electrode, with, in the torch body, a mutual axial displacement assembly of the electrode and of the nozzle between a position of mutual contact and a position of maximum spacing which corresponds to the normal spacing in operation, the latter position being taken under action elastic means.
  • the ignition of the plasma torches 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.
  • the electrode is slidably mounted in the torch body and, more precisely, the screw electrode is mounted in a thread of the body of the torch. torch, so that the approach of the electrode towards the nozzle, eppuié on a workpiece connected to the positive terminal of said current source and the withdrawal of the electrode, which causes the creation of the arc, s '' perform by operating a knurled button, which has the drawback of being very slow and creating damage to the nozzle, due to the maintenance for a fairly long period of time of an arc which cannot be transferred to the workpiece only after complete removal of the electrode.
  • the object of the present invention is to provide a welding or cutting torch which is particularly simple to make and use, and a method of igniting an arc for such a welding or cutting torch, which are particularly rapid and convenient to enforce.
  • a welding or cutting torch of the kind recalled above is characterized in that the mounting with mutual axial movement of the electrode and of the nozzle is carried out by a mounting with free sliding of the nozzle in the body torch, the electrode being fixed, said elastic means urging the nozzle towards its position of maximum spacing.
  • the electrode is connected to a terminal of a current source, and a part to be treated at its other terminal; the nozzle is supported on this part so as to bring the nozzle of the electrode closer to their mutual contact; and the contact pressure is reduced, which causes the creation of an arc between the electrode and the nozzle, then, after separation of the torch from the part, the immediate transfer of this arc to the part itself.
  • 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 port 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 surface 8 ends with an internal shoulder 11 against which abuts a projecting part towards the outside laughing 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 by bringing the front face 5 ′ of the nozzle 5 into contact with the part 16 and then continuing its pressure by moving the torch body 1 and the electrode 2 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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Description

  • La présente invention concerne l'allumage par court-circuit d'un arc pour torche de soudage ou coupage, plus particulièrement de coupage plasma. Elle concerne en premier lieu une torche de soudage ou coupage du genre comprenent dans un corps de torche une électrode coaxialement 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 entre une position de contact mutuel et une position d'écartement maximal qui correspond à l'écartement normal en opération, cette dernière position étant prise sous l'action d'un moyen élastique.
  • Généralement, l'allumage des torches à plasma 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 créaction de décharges haute fréquence se révèlent coûteux, notamment pour les torches de coupage plasma de faible puissance. C'est pourquoi on a 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.
  • Dans un premier exemple de cette façon de faire (FR-A-2.385.483), 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, eppuyée sur un pièce à traiter branchée à la borne positive de ladite source de courant 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 dommages sur la tuyère, du fait de l'entretien pendant un laps de temps assez long d'un arc qui ne peut être transféré sur la pièce qu'après retrait complet de l'électrode.
  • Dans une autre tentative (US-A-3.242.305), l'électrode est encore montée coulissante dans le corps de torche, et un gaz auxiliaire est utilisé pour pousser l'électrode vers la tuyère et créer le court-circuit. La structure de la torche devient très compliquée et coûteuse.
  • On a encore proposé (US-A-2.898.441) d'actionner l'électrode au moyen d'un bouton-poussoir. Outre les problèmes d'étanchéïté, communs à toutes ces solutions à électrode mobile, le maniement est peu commode lors de l'allumage de l'arc.
  • La présente invention a pour but de fournir une torche de soudage ou coupage qui soit particulièrement simple à réaliser et à utiliser, et un procédé d'allumage d'un arc pour une telle torche de soudage ou coupage, qui sont particulièrement rapide et commode à mettre en oeuvre.
  • Selon l'invention, une torche de soudage ou coupage du genre 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, l'électrode etant fixe, ledit moyen élastique sollicitant la tuyère vers sa position d'écartement maximal.
  • 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 immédiat.
  • Selon la procédé d'allumage suivant l'invention, que la torche ainsi définie permet de mettre en oeuvre: on branche l'électrode à une borne d'une source de courant, et une pièce à traiter à son autre borne; on appuie la tuyère sur cette pièce de façon à rapprocher la tuyère de l'électrode jusqu'à leur contact mutuel; et l'on réduit la pression d'appui, ce qui provoque la création d'un arc entre électrode et tuyère, puis, après écartement de la torche de la pièce, le transfert immédiat de cet arc vers la pièce elle-même.
  • 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 une 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 décharge 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 lequel 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 pièce d'abord en amenant en contact la facefrontale 5' de la tuyère 5 sur la pièce 16 puis en poursuivant sa pression en faisant déplacer le corps detorche 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 commencer sans aucune autre précaution.
  • Au lieu d'utiliser un ressort décompression 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. Torche de soudage ou coupage du genre comprenant dans un corps de torche (1) une électrode (2) coaxialement disposée à l'intérieur d'une tuyère métallique (5) de guidage d'un gaz comportant un orifice (6) aligné avec ladite électrode, avec, dans le corps de torche, on montage à débattement axial mutuel de l'électrode et de la tuyère entre une position de contact mutuel et une position d'écartement maximal qui correspond à l'écartement normal en opération, cette dernière position étant prise sous l'action d'un moyen élastique, 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, l'électrode étant fixe, ledit moyen élastique sollicitant la tuyère vers sa position d'écartement maximal.
2. Torche de coupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen élastique comprend le gaz exerçant une poussée sur la tuyère (5).
3. Torche de coupage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen élastique comprend un ressort de compression (13) interposé entre la tuyère (5) et le corps de torche (1).
4. Torche de coupage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position d'écartement maximal est assurée par une butée de tuyère (11) ménagée dans un porte-tuyère (9).
5. Procédé d'allumage d'un arc pour torche de soudage ou coupage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant les étapes suivantes: on branche l'électrode à une borne d'une source de courant (19), et une pièce à traiter (16) à son autre borne; on appuie la tuyère (5) sur cette pièce de façon à rapprocher la tuyère de l'électrode jusqu'à leur contact mutuel; et l'on réduit la pression d'appui, ce qui provoque la création d'un arc entre électrode de tuyère, puis, après écartement de la torche de la pièce, le transfert immédiat de cet arc vers la pièce elle-même.
EP84402439A 1983-12-07 1984-11-29 Torche de soudage ou coupage et procédé d'allumage d'un arc pour cette torche Expired EP0144267B1 (fr)

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EP0144267A2 EP0144267A2 (fr) 1985-06-12
EP0144267A3 EP0144267A3 (en) 1985-07-24
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EP (1) EP0144267B1 (fr)
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AT (1) ATE34503T1 (fr)
AU (1) AU573660B2 (fr)
BR (1) BR8406245A (fr)
CA (1) CA1218421A (fr)
DE (1) DE3471430D1 (fr)
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