JPH0455062A - プラズマアーク加工用電極およびその製造方法 - Google Patents

プラズマアーク加工用電極およびその製造方法

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JPH0455062A
JPH0455062A JP2167978A JP16797890A JPH0455062A JP H0455062 A JPH0455062 A JP H0455062A JP 2167978 A JP2167978 A JP 2167978A JP 16797890 A JP16797890 A JP 16797890A JP H0455062 A JPH0455062 A JP H0455062A
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俊彦 岡田
Masanobu Uchida
雅信 内田
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博 藤原
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、被加工物を溶接あるいは切断するためのプラ
ズマアーク加工トーチに使用される電極およびその製造
方法に関する。
〈従来の技術〉 一般に、プラズマアーク加工トーチは第4図に示される
ものであって、1は流体により冷却されるプラズマ電極
で、この電極1は、銅又は銅合金よりなる中空状の電極
基材2と、この電極基材2の先端凹部に装着されたハフ
ニウムやジルコニウム等の高融点の挿入体3とにより構
成されている。
4は電極1を支持する導電材料よりなる電極支持部材、
5は電極支持部材4の外部に設けられた絶縁スリーブ、
6は絶縁スリーブ5の外部に設けられた導電材料からな
るチップ支持部材で、上記4乃至6によりトーチボディ
7が構成されている。
8はチップ支持部材6の先端に支持された中空のチップ
で、先端中央部にプラズマ流噴出孔801が穿設されて
いる。9は絶縁カップ、10は冷却水の案内管で、供給
ホース11より流入された冷却水は電極1を直接冷却し
た後、矢印の通路を経て排水ホース12よりトーチの外
部に流出される。
上記トーチにおいて、電極1と被加工物との間に電力を
供給すると共に、空気、酸素、窒素等の適宜のプラズマ
アーク形成用流体Gをチップ8のプラズマ噴出孔801
より噴射させてプラズマジェットを発生させ、このプラ
ズマジェットにより被加工物の加工を行っている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、この種のプラズマアーク加工トーチにおいて
、電極1は冷却されているにも拘わらず、加工時には高
温となるため、電極基材2の先端凹部にハフニウム又は
ジルコニウムの挿入体3を装着した電極1でも使用寿命
が短いという欠点があった。
一方、ジルコニウムの挿入体3を溶融塩化亜鉛中に浸漬
して挿入体3に亜鉛メッキを施し、次いで溶融鎖中に浸
漬して挿入体3に銀メッキを施し、この亜鉛メッキと銀
メッキとを施した挿入体3を電極基材2の先端四部に銀
によりロー接することが提言されている。この場合、亜
鉛メッキの表面には酸化被膜が形成され、この酸化被覆
により亜鉛から銀への熱伝導が悪いため、挿入体3の熱
が電極基材2に迅速に伝達されず、結果として電極1の
使用寿命が思った程も改善されていないという欠点があ
った。更に、ジルコニウムの挿入体3を溶融塩化亜鉛中
に浸漬して挿入体3に施した亜鉛メッキは、ジルコニウ
ムから剥れ易いため、メッキされた挿入体3を電極基材
2の先端凹部内への銀ロー付作業が完了するまでの間に
、挿入体3のメッキ部に外力が作用したときにメッキが
剥れてしまうという欠点があった。更にまた、加工中に
挿入体3が高温となるため、挿入体3を電極基材2の先
端凹部に取付けている銀ロ一部が溶融して、挿入体3が
電極基材3から離脱するという欠点もあった。
そこで、本発明の目的は、使用寿命の改善されたプラズ
マアーク加工用電極を提供することにある。
く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の構成は、流体により
冷却される銅又は銅合金よりなる電極基材の先端凹部に
高融点の挿入体を装着してなるプラズマアーク加工用電
極において、前記挿入体にニッケルの電気メッキと貴金
属のメッキとを順次施し、前記先端凹部の直径を、前記
メッキされた挿入体の直径よりも僅かに大きく形成し、
前記先端凹部に前記挿入体を遊入し、前記電極基材の端
部外周を中心方向に圧着し、かつ前記電極基材の先端部
と前記挿入体とが面一となるよう機械加工したことを特
徴とする。
く作用〉 ニッケルの電気メッキが挿入体に施されるため、ニッケ
ルメッキとハフニウム又はジルコニウム等の高融点の挿
入体との密着性が良好となり、挿入体に対するニッケル
メッキおよび貴金属メッキの剥離現象が激減する。また
、ニッケルメッキは酸化物を実質的に生成しないため、
加工中に挿入体に発生する熱は、ニッケルメッキ−貴金
属メッキ−電極基材へと迅速に伝達されて、電極基材の
冷却流体により順次に取出されるので、電極が所定の状
態以上に過熱されることがない。このため電極寿命が従
来に比して長くなる。さらに、ニッケルメッキと挿入体
との密着性が良いため、電極基材の端部外周を中心方向
に押圧して、電極基材の先端凹部に挿入体を圧着しても
、メッキが挿入体から剥離することなく使用することが
できる。また、挿入体が電極基材の先端凹部に圧着され
ているため、電極が加熱されても圧着時の拘束力により
挿入体が保持され、挿入体が離脱する虞れがない。
〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第1図(A)乃至81図(F)および第2図(A)乃至
第2図(D)において、3は所定の寸法に形成された高
融点の挿入体で、例えばこの挿入体3は、直径が1〜3
■m1長さが3〜51mの円柱状に形成されている。ま
ず、電解脱脂およびフッ化水素酸浸漬などの前処理によ
り、挿入体3の表面の脱脂と酸化被膜の除去とを行なう
。この後電気メッキにより、第1図(B)に示されるご
とく、挿入体3の表面にニッケルメッキ41を施す。
例えば、ウッドストライク浴を用いて挿入体3にニッケ
ルの電気メッキを施す。この場合、ウッドストライクニ
ッケルメッキの電流密度を1〜10A*dm−2、好ま
しくは2〜4A−dm−2、電気メッキ時間を10〜1
5分とすることにより、ウッドストライクニッケルメッ
キ41の適正厚さ0.1〜20μmが得られた。この後
、第1図(C)に示されるごとく、挿入体3の表面に適
宜に銀メッキ42を施す。このようにしてニッケルの電
気メッキ41と銀メッキ42とを順次に施した挿入体3
の直径をdとした場合、銅又は銅合金よりなる電極基材
2に穿設する先端凹部201の直径はd十Δdと僅かに
大きく形成されていて、この先端凹部201に挿入体3
を遊入する。この後、第1図(E)及び第2図(A)に
示されるごとく、圧着具51乃至54により電極基材2
の端部外周を中心方向に圧着する。ところで、圧着時に
挿入体3の端面を越えて電極基材2が電極1の先端部に
突出する。この突出部202が形成されたままの電極1
をプラズマアーク加工に使用した場合、電極面における
アーク発生点が、上記突出部202上をはいまわるため
、反って電極寿命が短くなる。このため、第1図(F)
に示されるごと°く、圧着後に次工程として上記突出部
202をバイト切削あるいはグラインダー加工などの機
械加工により削除して、電極基材2の先端部と挿入体3
とが面一となるように形成される。
このように、電極基材2の先端部と挿入体3とが面一に
形成されているため、電極面におけるアーク発生点は挿
入体3上となり、所望の状態でプラズマ加工が行なわれ
る。
上記により製作された電極においては、ニッケルの電気
メッキが挿入体3に施されるため、ニッケルメッキ41
とハフニウムよりなる高融点の挿入体3との密着性が良
好となり、メッキを施した挿入体3を電極基材2の先端
凹部201内に圧着する工程を行なうまでの間に、挿入
体3のメッキ部に不慮の外力が作用しても、メッキが剥
れてしまうという事態は殆ど生起することはなく、かつ
ニッケルメッキ41と挿入体3との密着性が良好なため
、電極基材2の端部外周を中心方向に押圧しても、メッ
キが挿入体3から剥離することがなく、従って電極基材
2の先端凹部201に挿入体3を確実に圧着することが
できる。即ちプラズマ電極1を容易にかつ確実に製作す
ることができる。
さらに、プラズマ電極1の使用に際して、挿入体3が電
極基材2の先端凹部201に圧着されているため、電極
1が加熱されても圧着時の拘束力により挿入体3が保持
され、挿入体3が離脱することはなく、また、ニッケル
メッキ41は酸化物を実質的に生成しないため、プラズ
マ加工中に挿入体3に発生する熱は、ニッケルメッキ4
1−銀メッキ42−電極基材2へと迅速に伝達されて、
電極基材2を冷却する冷却流体により順次に電極1外へ
と取出されるので、電極1が所定の状態以上に過熱され
ることがない。従って電極寿命が従来に比して長くなる
第3図は、電極寿命を示す図であって、挿入体としてハ
フニウムを用いた従来の電極(イ)の場合を点線で示し
、また亜鉛メッキおよび銀メッキを順次に施した挿入体
を電極基材に銀ロー付した従来の電極(ロ)の場合を一
点鎖線で示し、本発明に係る電極の場合を実線で示して
いる。第3図から理解できるように、本発明に係る電極
は、改善された従来の電極(ロ)の使用限界、即ち電極
寿命に比べて3割以上も長くなった。
く第3図におけるプラズマ切断条件〉 0切断速度: 40 cm/*In O切断長さ:30C1l/回 0電流:12OA 0被切断材:5S41.板厚16鰭 o1回当りの切断時間:45秒 第2図(A)乃至j@2図(D)は、夫々電極基材2の
端部外周を中心方向に圧着する場合に使用される圧着具
51乃至54の変形例を示す図であって、第2図(B)
乃至第2図(D)に示されるごとく、圧着後に電極1の
外面に平行な圧着面を形成していれば、この平行な圧着
面を電極着脱用の工具係止面として利用することができ
るため、圧着後の工具係止面加工工程を省くことができ
、安価に電極1を製作することができる。また、挿入体
3はジルコニウムとすることができる。
上記において、挿入体3に施すニッケルの電気メッキと
しては、ウッドストライク浴が最適である。これにも拘
らず、メッキ速度や挿入体に対するニッケルメッキの密
着性の点などの成る程度の条件低下を許容するものとす
れば、スルファミン酸浴やワット浴などの適宜の電気メ
ッキとすることもできる。
さらにまた、ニッケルの電気メッキを施した挿入体3に
銀メッキを施せば、熱伝導および価格などの点で最良で
あるが、金、白金あるいはロジウムなどのいわゆる貴金
属のメッキとすることができる。
〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明に係るプラズマア
ーク加工用電極においては、ニッケルの電気メッキが挿
入体に施されるため、ニッケルメッキと高融点の挿入体
との密着性が良好となり、メッキを施した挿入体を電極
基材の先端凹部に圧着するまで、および圧着時に、メッ
キが挿入体から剥離することがなく、従って電極を容易
に、かつ確実に製作することができる。さらに、挿入体
が電極基材の先端凹部に圧着されているため、プラズマ
加工中に電極が加熱されても圧着時の拘束力により挿入
体が保持され、挿入体が離脱することはなく、また、ニ
ッケルメッキは酸化物を実質的に生成しないため、プラ
ズマ加工中に挿入体に発生する熱は、ニッケルメッキ→
銀メッキ→電極基材へと迅速に伝達されて、電極基材を
冷却する冷却流体により順次に電極外5と取出されるの
で、電極が所定の状態以上に過熱されることがない。
従って電極寿命が従来に比して長くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至第1図(F)は、本発明のプラズマア
ーク加工用電極の製造状態を説明するための縦断面図、
第2図(A)乃至第2図(D)は第1図(E)の側面図
に相当し、夫々異なる実施例を示す図、第3図は電極寿
命を示す図であって、実線は本発明の場合を、点線およ
び一点鎖線は夫々従来の場合を示す図、第4図は一般的
なプラズマアーク加工トーチの要部断面図である。 第1図(D) 第1図(E) 1・・・電極、2・・・電極基材、3・・・挿入体第1
図(C) 第1図(F)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、流体により冷却される銅又は銅合金よりなる電極基
    材の先端凹部に高融点の挿入体を装着してなるプラズマ
    アーク加工用電極において、前記挿入体にニッケルの電
    気メッキと貴金属のメッキとを順次施し、前記先端凹部
    の直径を、前記メッキされた挿入体の直径よりも僅かに
    大きく形成し、前記先端凹部に前記挿入体を遊入し、前
    記電極基材の端部外周を中心方向に圧着し、かつ前記電
    極基材の先端部と前記挿入体とが面一となるよう機械加
    工してなるプラズマアーク加工用電極。 2、流体により冷却される銅又は銅合金よりなる電極基
    材の先端凹部に高融点の挿入体を装着してなるプラズマ
    アーク加工用電極において、前記挿入体にニッケルの電
    気メッキと貴金属のメッキとを順次施し、前記先端凹部
    の直径を、前記メッキされた挿入体の直径よりも僅かに
    大きく形成し、前記先端凹部に前記挿入体を遊入し、前
    記電極基材の端部外周を中心方向に圧着し、かつ前記電
    極基材の先端部と前記挿入体とが面一となるよう機械加
    工してなるプラズマアーク加工用電極の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995018521A1 (en) * 1993-12-24 1995-07-06 Komatsu Ltd. Plasma torch
JP2002521798A (ja) * 1998-07-20 2002-07-16 ハイパーサーム インコーポレイテッド プラズマアークトーチのための改善したインサート構造を持った電極
JP2003051399A (ja) * 2001-05-31 2003-02-21 Esab Group Inc プラズマアークトーチ用電極の半製品

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