JPS63248538A

JPS63248538A - プラズマト−チの製造方法

Info

Publication number: JPS63248538A
Application number: JP8263887A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kono; 隆之河野; Hiroshi Fujimura; 藤村　浩史; Shinsuke Oba; 大場　真助; Tatsuro Fukae; 深江　達郎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1988-10-14

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】［産業上の利用分野］本発明は、プラズマトーチの製造方法の改良に関する。

［従来の技術］従来、プラズマトーチとしては、例えば第４図及び第５
図に示すものが知られている。

図中の１は、先端部を漏斗状に絞り込んだノズルである
。このノズル１内には、絶縁体で作られた作動ガス旋回
円兼内筒固定環２を介して電極支持筒３が設けられてい
る。前記ノズル１の外周面には、ノズル１と水密構造に
して水冷外筒４が連結されている。この水冷外筒４には
、冷却水供給パイプ５及び冷却水排出バイブロが接続さ
れている。電極支持筒３は、通電パイプ７の先端部に取
付けられている。電極支持筒３内には、電極冷却水導管
８の先端部が挿入されている。電極支持筒３の先端部に
は、タングステン、ハフニウム、ジルコニムなどからな
る棒電極９が形成されている。

前記ノズル１と通電パイプ７との間には、電気絶縁体で
作られた連結管１０が設けられている。この連結管１０
と作動ガス旋回円兼内筒固定環２との間のノズル１部分
には、作動ガス供給パイプ１１が接続されている。前記
電極冷却水導管８には、電極冷却水供給パイプ１２及び
電極冷却水排出パイプ１３が接続されている。前記ノズ
ル１は、電線１４を介してパイロットアーク電源１５に
接続されている。前記通電パイプ７は、電線１６を介し
てプラズマ電源１７に接続され、電線１６゜１８を介し
てパイロットアーク電源１５に接続されている。プラズ
マ電源１５は、電線１９を介して被切断材２０に接続さ
れている。しかして、電極支持筒３と被切断材２０との
間で、プラズマアーク２１．パイロットプラズマ２２及
びプラズマアーク（又はアーク）２３を発生するように
なっている。なお、第４図及び第５図中矢印（→）は、
冷却水の流れ方向を示し、斜線矢印（→）は作動ガスの
流れ方向を示している。

しかして、プラズマアークを発生させる前にまず冷却水
をノズル冷却水供給パイプ５及び電極冷却水パイプ１２
からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極支持筒
（チップ）３と棒電極９の冷却を開始する。次に、作動
ガス供給パイプ１１からアルゴン、水素、酸素、空気及
びそれ等の混合ガスを作動ガス供給パイプ１１からトー
チ内に入れ、ノズル１の先端から放出する。この時作動
ガスは、作動ガス旋回円兼内筒固定環２により旋回流と
なり、ノズル先端に供給される。次にパイロットアーク
電源１５を作動させ、第５図に示す如く、棒電極９とノ
ズル１との間に小電流のパイロットアーク２３を発生さ
せる。このパイロットアーク２３によって発生する熱に
よりノズル１の先端に供給された作動ガスは旋回プラズ
マ流となり、パイロットプラズマ２２としてノズル口か
ら下方へ伸びて行く。このパイロットプラズマ２２が被
切断材２０に接触した後、パイロットアーク電ｉ！！１
５を切り、同時にプラズマ電源１７を作動させ、アーク
２３を棒電極９と被切断材２０との間に移行させて大電
流（１００〜２５０Ａ）を流す。これによりプラズマア
ーク２１が発生し、被切断材２ｏを切断する。

ところで、従来装置においては、棒電極９は第２図に示
す如く作製される。

■まず、第２図（ａ）の金属棒３１を機械加工して所定
の形状の電極支持筒３を作る（第２図（ｂ）図示）。

■次に、第２図（Ｃ）図示のかしめ用治具３２ａ、３２
ｂを用いて棒電極９を前記電極支持筒２内に圧入し、所
定の棒電極９を得る（第２図（ｄ）図示）。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来装置によれば、棒電極９を電極支持
筒３に圧入する工程で、第６図の写真の模式図に示す如
く、電極支持筒３と棒電極９と密着する所がビヤダル状
に変形し、両者間の密着性が悪い。その結果、棒電極９
の冷却効率が極めて悪くなり、棒電極９の温度が昇温し
て溶融飛散速度が早くなる。従って、棒電極９の消耗が
激しくなり、電極寿命が短くなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電極寿命を
長くして切断作業による消耗品コストを大幅に低減し得
るプラズマトーチの製造方法を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］本発明は、電極支持筒の中心部に棒電極を配設し、該電
極支持筒と同軸になるように設けられ、かつ前記棒電極
の先端に向かって漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルを有
し、前記棒電極と被切断材との間にプラズマアークを発
生させて該被切断材を切断するプラズマトーチにおいて
、電極支持筒となる金属棒に棒電極となる電極材が挿入
される挿入孔を開けた後該挿入孔に電極材を挿入する工
程と、電極材封入用蓋を前記挿入孔に当てた後大気中又
は真空中で該蓋と金属棒とをシール溶接し電極材を封入
する工程と、冷間等方圧加圧加工または高温等方圧加圧
加工により電極材と金属棒とを密着接合した後該金属棒
を機械加工して電極支持筒を製作する工程とを具備する
ことを要旨とする。

［作用］本発明によれば、 −〇− （イ）、冷間等方圧加圧加工の際、棒電極にあらゆる方
向から圧力がかかり、棒電極の表面で金属棒は降伏し、
塑性変形を行うため、棒電極と電極支持筒の密着性が極
めて良好になる。

（ロ）、また、特に高温等方圧加圧加工の場合、高温で
加圧加工を行うため、接合的な効果が現われる。

（ハ）、更に、上記（イ）と同様な理由により、棒電極
に比べ、一般に電極支持筒の線膨張率が大きいため、冷
却時に棒電極の回りに圧縮応力が発生し、両者の密着性
が極めて安定なものとなる。

（ニ）、上記（イ）の如く密着性が良いため、棒電極の
冷却が極めて効率よく行われ、棒電極のアーク発生点と
冷却水接触点との温度勾配を急峻にできる。しかして、
棒電極の消耗はアーク発生の点での棒電極の酸化飛散作
用によるが、アーク発生中酸素は棒電極のアーク発生点
よりも深部にまで拡散する。従って、この深部への酸素
の拡散速度が早いと、棒電極の消耗が激しくなるが、冷
却効率が向上すると棒電極の温度が下がり、酸素の拡散
速度を低下させることで棒電極の消耗を低減できる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

なお、本発明に係るプラズマトーチは従■まず、電極支
持筒となる金属棒３１（第１図（ａ）図示）に、棒電極
が挿入される挿入孔３３を開けた（第１図（ｂ）図示）
。

■次に、前記挿入孔３３に棒電極９を挿入した後、前記
挿入孔３３に電極材封入用蓋３４を当てた。次いで、大
気中又は真空中で前記蓋３４と金属棒３１をシール溶接
し棒電極９を封入したく第１図（Ｃ）図示）。なお、図
中の３５はシール溶接部である。

■更に、冷間等方圧加圧加工（ＣＩＰ）により（第１図
（ｄ）図示）、棒電極９と金属棒３１と密着接合した。

なお、高温等方圧加圧加工（ＨＩＰ）により、接合を行
ってもよい。この後、前記金属棒３１を機械加工して電
極支持筒３を製作した（第１図（ｅ）図示）。

上記実施例によれば、以下に述べる効果を有する。

（イ）、冷間等方圧加圧加工の際、棒電極９にあらゆる
方向から圧力がかかり、棒電極９の表面で金属棒３１は
降伏し、塑性変形を行うため、棒電極９と電極支持筒３
の密着性が極めて良好になる。

（口〉、また、高温等方圧加圧加工の場合、高温で加圧
加工を行うため、接合的な効果が現われる。

（ハ）、更に、上記（イ）と同様な理由により、棒電極
９に比べ、一般に電極支持筒３の線膨張率が大きいため
、冷却時に棒電極９の回りに圧縮応力が発生し、両者の
密着性が極めて安定なものとなる。

（ニ）、上記（イ）の如く密着性が良いため、棒電極９
の冷却が極めて効率よく行われ、棒電極９のアーク発生
点と冷却水接触点との温度勾配をＲ峻にできる。しかし
て、棒Ｎｍ９の消耗はアーク発生の点での棒電極９の酸
化飛散作用によるが、アーク発生中酸素は棒電極９のア
ーク発生点よりも深部にまで拡散する。従って、この深
部への酸素の拡散速度が早いと、棒電極９の消耗が激し
くなるが、冷却効率が向上すると棒電極９の温度が下が
り、酸素の拡散速度を低下させることで棒電極９の消耗
を低減できる。

［発明の効果コ以上詳述した如く本発明によれば、Ｎ極寿命を長くして
切断作業による消耗品コストを大幅に低減し得るプラズ
マトーチの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプラズマトーチの製造
方法を工程順に示す断面図、第２図は従来のプラズマト
ーチの製造方法を工程順に示す断面図、第３図は従来法
及び本発明法による電極寿命の特性図、第４図及び第５
図は夫々従来のプラズマトーチの断面図、第６図は従来
法による棒電極及び電極支持筒の断面図の写真の模式図
、第７図は本発明による棒電極及び電極支持筒の断面の
写真の模式図である。１・・・外筒ノズル、２・・・旋回周兼内筒固定環、３
・・・電極支持筒、４・・・水冷外筒、５・・・冷却水
供給パイプ、６・・・冷却水排出パイプ、７・・・通電
パイプ、８・・・電極冷却水導管、９・・・棒電極、１
０・・・連結管、１１・・・作動ガス供給パイプ、１２
・・・電極冷却水供給パイプ、１３・・・電極冷却水排
出パイプ、１５・・・パイロットアーク電源、１７・・
・プラズマ電源、１９・・・プラズマ電源、２０・・・
被切断材、２１．２３・・・プラズマアーク、２２・・
・パイロットプラズマ、３１・・・金属棒、３３・・・
挿入孔、３４・・・′Ｒ極材封入用蓋、３５・・・溶接
シール部。

Claims

【特許請求の範囲】

電極支持筒の中心部に棒電極を配設し、該電極支持筒と
同軸になるように設けられ、かつ前記棒電極の先端に向
かって漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルを有し、前記棒
電極と被切断材との間にプラズマアークを発生させて該
被切断材を切断するプラズマトーチの製造方法において
、電極支持筒となる金属棒に棒電極となる電極材が挿入
される挿入孔を開けた後該挿入孔に電極材を挿入する工
程と、電極材封入用蓋を前記挿入孔に当てた後大気中又
は真空中で該蓋と金属棒とをシール溶接し電極材を封入
する工程と、冷間等方圧加圧加工または高温等方圧加圧
加工により電極材と金属棒とを密着接合した後該金属棒
を機械加工して電極支持筒を製作する工程とを具備する
ことを特徴とするプラズマトーチの製造方法。