DE2241972A1 - METHOD AND DEVICE FOR THERMAL PROCESSING AND PROCESSING OF HIGH-MELTING MATERIALS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR THERMAL PROCESSING AND PROCESSING OF HIGH-MELTING MATERIALS

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DE2241972A1
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DE2241972A
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Wilhelmus Gerardus Essers
Gerardus Jelmorini
Gerrit Willem Tichelaar
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

PHN.5589. BOSS/EVH. PHN.5589. BOSS / EVH.

Dr. Herbert SchollDr. Herbert Scholl PatentanwaltPatent attorney Anmelder: N. Y. Philips' GloeüampenfabnekeoApplicant: N. Y. Philips' Gloeüampenfabnekeo

Akt. Na. PHK- 5589
Aomildung vomi22. August 1972Act. Well. PHK-5589
Education from i22. August 1972

"Verfahren und Vorrichtung zur thermischen. Bearbeitung und Verarbeitung hochschmelzender Materialien"."Process and device for thermal processing and Processing of refractory materials ".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Bearbeitung und Verarbeitung hochschmelzender Materialien, wobei in einem Gasstrom ein elektrischer Bogen zwischen einer Priraärelektirode und einer komplementären ringförmigen Elektrode aufrechterhalten, das Bogenplasma zunächst durch eine Durchströmöffnung zwischen den beiden Elektroden und danach durch eine Austritt.smündung der Komplementärelektrodo eingeschnürt wirdp und wobei das Material in das Bogonplasma eingeführt und-erhitzt wird.The invention relates to a method and a device for thermal processing and processing of high-melting points Materials, whereby in a gas stream an electric arc between a Priraärelektirode and a Maintain complementary annular electrode that Arc plasma initially through a flow opening between the two electrodes and then through an outlet opening the complementary electrode is constricted p and where the Material is introduced into the Bogon plasma and heated.

Auf diese Art und Weise können P3_asma flammen mit Temperaturen über 1O8OOO0JL boi verhältnisrrässig niedrigen üasgos'ihwindigkeiten erzielt worden«, Durch diese 'hohe Tcmpe« raturen eignet sich dieses Vorfahren besonders zum SchmelzenIn this way, plasma flames with temperatures above 10 8 000 0 JL can be achieved at relatively low gas velocities. These high temperatures make this ancestor particularly suitable for melting

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von Materialien mit einer hohen Schmelztemperatur und zum Bearbeiten von elektrisch nicht leitenden Werkstücken, Entsprechend einem derartigen, aus der britischen Patentschrift 8^5 ^11 bekannten Verfahren kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein pulverförmiges Material seitlich und stromabwärts von der Durchströmöffnung, jedoch stromaufwärts von der Austrittsmündung in das Dogenplasma eingeführt werden, Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass das auf diese Weise zugeführte zu erhitzende Material der Energie des Bogenplasmas nur über einen geringen Teil der Bogenlänge ausgesetzt wird. Ausserdem können Wirbel im Bogenplasma auftreten, insbesondere bei der Zufuhr stab- oder drabtförmigen Materials.of materials with a high melting temperature and for Machining of electrically non-conductive workpieces, corresponding to such from the British patent 8 ^ 5 ^ 11 known processes can be a gas, a liquid or a powdery material to the side and downstream of the flow opening, but upstream of the outlet mouth are introduced into the doge plasma, This known method has the disadvantage that the material to be heated which is supplied in this way takes the energy of the arc plasma exposed only over a small part of the arc length will. In addition, eddies can occur in the arc plasma, especially when feeding rod-shaped or drab-shaped material.

Die Erfindung bezweckt, sin solches Verfahren zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist und bei dem die Energie des Bogenplasmas auf bestmögliche Art und Weise zum Erhitzen des Materials ausgenutzt wird.The aim of the invention is to create such a method which does not have these disadvantages and in which the The energy of the arc plasma is used in the best possible way to heat the material.

Dieses Ziel wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass das Material dem Bogenplasma stromaufwärts von der Durchströmöffnung zugeführt wird. Durch diese Massnahme kann das zugpführtö Material der Energie '■'es Bogenplasmas praktisch über dio gesamte Bogenlänge ausgesetzt werden, Durch die im Vergleich zum bekannten Verfahren verbesserte VärinoUbertragung kann das zugefUhrte Material auf höhere Temperaturen erhitzt und/oder mit einer höheren Geschwindigkeit geschmolzen werden. Das zu erhitzende Material kann sowohl als Pulver oder Granulat als auch in Stab- oder Drahtfor: werden.This aim is essentially achieved according to the invention achieved in that the material is fed to the arc plasma upstream of the flow opening. Through this Measure can lead to the energy '■' material of the arc plasma can be exposed practically over the entire arc length, Due to the improved varino transfer compared to the known method, the supplied material can be used at higher levels Temperatures are heated and / or melted at a higher rate. The material to be heated can both as powder or granulate as well as in rod or wire form: will.

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Zur Durchführung des erfindiaigsgemässen Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet mit einen Gehäuse, das eine Kammer aufweist, die an eine Gaszufuhr angeschlossen ist und in der die Primärelektrode angeordnet ists mit einer komplementären ringförmigen Elektrode, die mit einer Austrittsmttndung versehen und am stromabwärts liegenden Ende des Gehäuses angebracht ist, und mit einer zwischen den beiden Elektroden angeordneten Blende, die mit einer Durchsxrömöffnung versehen ist, wobei die Vorrichtung ferner mit Mitteln zum Anschliessen der Elektroden an die Pole einer Stromquelle und das Gehäuse mit zumindest einem Zufuhrkanal für die Zufuhr des zu erhitzenden Materials versehen ist. Diese Vorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsmündung des Zufulirkanals stromaufwärts von der Blende liegt. Durch die gekennzeiphnete Anordnung der Austrittsmündung des Zufuhrkanals ist es möglich, das zuzuführende Material bis in die unmittelbare Nahe der Primärelektrode zu bringen und am Bogenteil zwischen der Primärelektrode und der Blende in das Bogenplasma einzuführen.To carry out the erfindiaigsgemässen method a device is used with a housing having a chamber which is connected to a gas supply and in which the primary electrode is arranged s with a complementary annular electrode, which is provided with a Austrittsmttndung and at the downstream end of the housing is attached, and with a screen arranged between the two electrodes which is provided with a through-flow opening, the device also being provided with means for connecting the electrodes to the poles of a power source and the housing with at least one supply channel for supplying the material to be heated is. According to the invention, this device is characterized in that the outlet opening of the feed channel is upstream of the diaphragm. The marked arrangement of the outlet opening of the feed channel makes it possible to bring the material to be fed into the immediate vicinity of the primary electrode and to introduce it into the arc plasma at the arc part between the primary electrode and the diaphragm.

Eine bestmögliche Wärmeübertragung zu dem zu erhitzenden Material wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dadurch erzielt, dass der Zufuhrkanal durch die axiale Bohrung eines rohrförmigen Elements gebildet wird, das in der Verlängerung der gemeinsamen Mittellinie der Blende und der Komplementärelektrode angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, das Material axial in das Bogenplasma, zentral in Richtung der Durchströrnöffnung und der Austrittsmündung einzuführen. Diese AusführungsforinThe best possible heat transfer to the one to be heated In a preferred embodiment of the device according to the invention, material is obtained in that the Feed channel is formed by the axial bore of a tubular element, which is in the extension of the common Center line of the diaphragm and the complementary electrode is arranged. This makes it possible to move the material axially in the arc plasma, centrally in the direction of the flow opening and to introduce the outlet mouth. This execution form

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eignet sich insbesondere, Jedoch nicht ausschliesslich, für die Zufuhr von stab- oder drahtförmigen Materialien, zu deren Erhitzung eine bessere Wärmeübertragung als für pulverförmige Materialien erwünscht ist.is particularly, but not exclusively, suitable for the supply of rod-shaped or wire-shaped materials to their Heating provides better heat transfer than is desirable for powdery materials.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der· erfindungsgemässon Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Primärelektrode stabförmig ausgeführt und in bezug auf die Blende und die Komplementärelektrode exzentrisch angeordnet ist. Durch diese Massnahme sind eine optimale Formgebung der Primärelektrode und eine einfache Montage und Demontage möglich, während das rohrförmige Element aus dem geeignetsten Material für die Zufuhr sowohl elektrisch leitender als auch elektrisch nicht leitender Materialien hergestellt werden kann. Die Primärelektrode kann sowohl parallel als auch unter hinein Winkel in bezug auf das rohrförmige Element angeordnet werden.Another preferred embodiment of the invention Device is characterized in that the primary electrode is rod-shaped and with respect to the Aperture and the complementary electrode is arranged eccentrically. This measure ensures an optimal shape of the Primary electrode and easy assembly and disassembly possible, while the tubular element made of the most suitable material can be made for the supply of both electrically conductive and electrically non-conductive materials. the The primary electrode can be arranged both parallel and at an angle with respect to the tubular element.

Bei einer anderen bevorztigten Ausftlhrungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung bildet das rohrförmige Element zugleich die Primärelektrode. Durch die kombinierte Funktion des rohrförmigen Elements als Primärelektrode und als Züfuhrkanal ist ein besonders kompakter Bau der Vorrichtung möglich.In another preferred embodiment of the according to the invention forms the tubular element at the same time the primary electrode. Due to the combined function of the tubular element as a primary electrode and as a feed channel a particularly compact construction of the device is possible.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die sich insbesondere für die Zufuhr von elektrisch leitenden Materialien eignet, ist die axiale Bohrung des rohrförmigen Elements mit einer elektrisch isolierenden Bekleidung versehen.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, which is particularly suitable for Supply of electrically conductive materials is suitable, the axial bore of the tubular element with an electrically insulating clothing.

Es sei hervorgehoben, dass es beim Plasmaschweissen an sich bekannt ist, einen Zufuhrdraht axial in ein Bogenplasr-.a einzuführen. Hierbei wird das Bogenplasnia jedoch lediglichIt should be emphasized that it is during plasma welding is known per se, a feed wire axially in a Bogenplasr-.a to introduce. Here, however, the arc plasnia is only

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durch die Ausströmöffnung einer Düse kontrahiert, die ausserdem nicht als Komplementärelektrode wirksam ist*contracted through the outlet opening of a nozzle, which is also not effective as a complementary electrode *

Die Erfindung wird anhand in den Zeichnungen dargestellter AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated with reference to the drawings Exemplary embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1 ein Aueführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss der Erfindung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens,1 shows an exemplary embodiment of the device according to of the invention for carrying out the method according to the invention,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,2 shows another embodiment of the inventive Contraption,

In der Zeichnung sind identische Elemente der beiden AusfUhrungsbeispiele mit denselben Bezugsziffern angegeben» Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält eine aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzte Plasmapistole 1 mit einem zylinderförmigen Gehäuse 3,das eine Kammer 5 aufweist, deren oberes Ende mit einer Kappe 7 a^s elektrisch isolierendem Material abgeschlossen ist. Am unteren,. Ende des Gehäuses 3In the drawings, identical elements of the two exemplary embodiments are indicated by the same reference numerals "The arrangement shown in Fig. 1 includes a composite of several individual parts plasma gun 1 with a cylindrical housing 3 which includes a chamber 5 having its upper end with a cap 7 a ^ s electrically insulating material is completed. At the bottom,. End of housing 3

/ ist eine mit einer Durchströmtff smng Ί1 versehenen Blende 9 angebracht. Eine stabförmige, nicht abschmelzende Primärelektrode 13 ist in der Kappe 7 befestigt und in bezwg auf die Durchströmöffnung 11 exzentrisch in der Kammer 5 angeordnet. Die Innenwand der Kammer 5 ist mit einer elektrisch isolierenden Bekleidung 15 versehen. Am Gehäuse 3 ist mit Hilfe einer Üingmutter 17 eine zylinderförmige Düse 19 niit^ einer komplementären ringförmigen Elektrode 21 befestigt,, die mit einer AustrittsmUndung 23 versehen ist. Das Gehäuse 3 und die Düse 19 sind mittels eines ringförmigen Isolierelements elektrisch voneinander isoliert. Ein in der Kappe 7 befestigtes rohrförmiges Element 27, dessen axiale Bohrung 29 einen Zufuhrkanal für das zuzuführende Material bildet,, ist in der/ is a diaphragm 9 provided with a flow-through smng Ί1 appropriate. A rod-shaped, non-melting primary electrode 13 is fastened in the cap 7 and in bezwg the throughflow opening 11 is arranged eccentrically in the chamber 5. The inner wall of the chamber 5 is electrically insulating Clothing 15 provided. On the housing 3 is with the help a ring nut 17, a cylindrical nozzle 19 with one complementary ring-shaped electrode 21, which is provided with an outlet opening 23. The housing 3 and the nozzle 19 are by means of an annular insulating element electrically isolated from each other. One fastened in the cap 7 tubular element 27, the axial bore 29 of which is a Forms feed channel for the material to be fed, is in the

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Kammer 5 mittig angeordnet. Die Kammer 5* die Blende 9» die Komplementärelektrode 21 und das rohrförmige Element 27 haben eine gemeinsame Mittellinie 31.Chamber 5 arranged in the middle. The chamber 5 * the diaphragm 9 » the complementary electrode 21 and the tubular element 27 have a common center line 31.

Das Gehäuse 3 ist doppelwandig ausgeführt und weist einen Kühlmantel 33 auf mit den Anschlüssen 35» 37 für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser. Auf ähnliche Weise ist die Düse 19 mit einem Kühlmantel 39 mit den KUhlwasseranschlüssen kl und ^3 versehen. Die Primärelektrode 13 ist vorzugsweise aus zwei Teilen zusammengesetzt, nämlich dem durch den elektrischen Bogen zu belastenden punktförmigen Ende 45» das die eigentliche Elektrode bildet und das aus einem hochschmelzenden Metall, beispielsweise Wolfram, ausgeführt ist, und dem als Elektrodenhalter wirksamen Teil ^7» der aus einem thermisch gut leitenden Metall, etwa Kupfer, auegeführt ist. Vorzugsweise ist der Elektrodenhalter 1*7 mit nicht dargestellten Kühlkanälen und Anschlüssen ^9 und 51 für die Zu- und Abfuhr von Wasser versehen. Die Blende 9 und die Komplementärelektrode sind gleichfalls aus Kupfer hergestellt. Die Blende 9 ist mittels einer Schraubverbindung 53 am Gehäuse befestigt.· Die Komplementärelektrode 21 ist auf ähnliche Weise mittels einer Schraubverbindung 55 mit der Düse 19 verbunden. Hierdurch ist e'in einfaches Montieren und Demontieren der Blende und der Komplementärelektrode 21 möglich. Die Kappe 7 ist forner mit zumindest einem Zufuhrrohr 57 für die Zufuhr eines Plasmagasos vorsehen. Ausserdem kann die Düse 19 mit einem oder mehreren Anschlüssen 59 für die Zufuhr eines Schutzgases versehen werden. AnscMusskontakte 61 und 63 dienen für den Anschluss der Elektroden 13 und 21 an Pole 65 und 67 einerThe housing 3 is double-walled and has a cooling jacket 33 with the connections 35 »37 for the supply and discharge of cooling water. In a similar way, the nozzle 19 is provided with a cooling jacket 39 with the cooling water connections kl and ^ 3. The primary electrode 13 is preferably composed of two parts, namely the punctiform end 45 which is to be loaded by the electric arc and which forms the actual electrode and which is made of a high-melting metal, for example tungsten, and the part which acts as an electrode holder is made of a thermally highly conductive metal, such as copper. The electrode holder 1 * 7 is preferably provided with cooling channels (not shown) and connections 9 and 51 for the supply and discharge of water. The screen 9 and the complementary electrode are also made of copper. The screen 9 is fastened to the housing by means of a screw connection 53. The complementary electrode 21 is connected to the nozzle 19 in a similar manner by means of a screw connection 55. This enables simple assembly and disassembly of the screen and the complementary electrode 21. The cap 7 is provided forner with at least one supply pipe 57 for the supply of a plasma gas. In addition, the nozzle 19 can be provided with one or more connections 59 for the supply of a protective gas. AnscMusskontakte 61 and 63 are 13 and 21 on pole 65 for connecting the electrodes 67 and a

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Stromquelle 69 Über einen Hochfrequenzgenerator YI·Power source 69 Via a high frequency generator YI

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemSssen Plasmapistole eignet sich insbesondere zur Verarbeitung stab- oder drahtförmigers sowohl elektrisch leitender als auch elektrisch nicht leitender Materialien. Hierzu weiden die Elektroden 13 und 21 an die Pole 65 und der Gleichstromquelle 69 angeschlossen, wobei die Primärelektrode 21 meistens an den negativen Pol· gelegt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch mit der Prit&ärelektrode am positiven Pol oder mit einer Wechselstromquelle ausgeführt werden. Mit Hilfe einer Hochfrequenzentladung wird zwischen den beiden Elektroden ein Bogen gezündet, der durch die Stromquelle 69 aufrechterhalten wird. Der Bogen kann ebenso durch eine Hilfsentladung zwischen der Primärelektrode 1j und der Blende 9 gezündet werden. Durch das Zufuhrrohr 57 wird ein Plasmagaa eingeführt. Als Plasmagas werden in der Praxis inerte Gase, Argon, Helium, Wasserstoff und Stickstoff sowie deren Gemische verwendet, während es bei Anwendung besonderer Elektroden auch möglich ist," oxydierende Gase zu verwenden. Das so erhaltene Bogenplasma 73 wird zweimal eingeschnürt, zunächst durch die Durchströmtffung 11 der Blende und danach durch die. Austrittsmündung 23 der Komplementärelektrode 21. Durch die axiale Bohrung 29 des rohrförmigen Elements 27 wird ein Draht oder Stab 75 axial in das Bogenplasma 73 in. Richtung der Durchströmöffnung 11 und der Austrittsraündung 23 eingeführt. Das Material gelangt, bevor es in die Durchströmöffnung 11 eintritt, bereits stromaufwärts* von der Blende 9 mit dem Bogenplasma 73 in Berührung undThe embodiment of the erfindungsgemSssen plasma gun shown in FIG. 1 is suitable in particular for processing rod-shaped or wire-shaped s both electrically conductive and electrically non-conductive materials. For this purpose, the electrodes 13 and 21 are connected to the poles 65 and the direct current source 69, the primary electrode 21 mostly being placed on the negative pole. The method according to the invention can, however, also be carried out with the primary electrode on the positive pole or with an alternating current source. With the aid of a high-frequency discharge, an arc is ignited between the two electrodes, which arc is maintained by the current source 69. The arc can also be ignited by an auxiliary discharge between the primary electrode 1j and the diaphragm 9. A plasma daa is introduced through the supply pipe 57. In practice, inert gases, argon, helium, hydrogen and nitrogen and mixtures thereof are used as plasma gas, while when using special electrodes it is also possible to use "oxidizing gases. The arc plasma 73 obtained in this way is constricted twice, initially by the flow through it 11 of the diaphragm and then through the outlet opening 23 of the complementary electrode 21. A wire or rod 75 is inserted axially into the arc plasma 73 through the axial bore 29 of the tubular element 27 in the direction of the flow opening 11 and the outlet opening 23. The material arrives, before it enters the throughflow opening 11, it is already in contact with the arc plasma 73 upstream * of the diaphragm 9 and

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durchläuft praktisch die volle Länge des Bogens. In Anbetracht der Steifigkeit des Drahtes oder des Stabes und des Richtungeeffekts des rohrförmigen Elements 27 ist es nicht notwendig, dass die Austrittsmündung 81 des rohrförmigen Elements 27 sich bis in die unmittelbare Nähe der Primärelektrode 13 und des Bogenplasmas 73 erstreckt, Xm Bogenplasraa 73 wird das Material zum Schmelzen gebracht und in Tropfenform auf einem Untergrund abgelagert. Die Zufuhr des Drahtes oder Stabes 75 kann mittels Antriebsrollen 77 erfolgen, die von einem Motor mit veränderbarer Geschwindigkeit angetrieben werden, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit von der erwünschten Schmelzgesehwindigkeit des Materials abhängt. Durch die Anschlüsse 59 i*i der Düse 19 kann auf übliche Weise ein Schutzgas, dessen Zusammensetzung eine andere als die des Plasmagases sein kai.*!, zugeführt werden, damit das geschmolzene Material gegen Oxydation hinreichend geschützt ist. Gegebenenfalls kann der Untergrund ferner durch einen zusätzlichen Schutzgasstrom geschützt werden. Als Schutegas kommen ausser den Edelgasen auch andere Gase wie Kohlensäuregas, Gasgemische von Argon/Sauerstoff, Argon/Helium, Argon/Sauerstoff/Kohlensäuregas, sowji t Wasserstoff und Stickstoff in Frage.practically runs the full length of the arch. In view of the rigidity of the wire or the rod and the directional effect of the tubular element 27, it is not necessary that the outlet opening 81 of the tubular element 27 extends into the immediate vicinity of the primary electrode 13 and the arc plasma 73, Xm arc plasma 73 is the material brought to melt and deposited in the form of drops on a substrate. The feeding of the wire or rod 75 can take place by means of drive rollers 77 which are driven by a motor with variable speed, the feeding speed depending on the desired melting speed of the material. A protective gas, the composition of which can be different from that of the plasma gas, can be supplied in the usual way through the connections 59 i * i of the nozzle 19, so that the molten material is adequately protected against oxidation. If necessary, the subsurface can also be protected by an additional flow of protective gas. As Schutegas come out of the noble gases, other gases such as carbonic acid gas well, gas mixtures of argon / oxygen, argon / helium, argon / oxygen / carbon dioxide, hydrogen and nitrogen sowji t in question.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsforra der erfindungsgemessen Vorrichtung, die sich von der nach Fig. 1 durch eine abweichende Form der Primärelektrode unterscheidet und die sich insbesondere für die Zufuhr pulverförmigen oder körnigen Materials eignet. Die Plasmapistöle 85 dieser Aus-Fig. 2 shows another embodiment of the invention Device which differs from that of FIG. 1 by a different shape of the primary electrode and which are particularly suitable for the supply of powdery or granular material. The plasma pistols 85 of this

• *• *

führungsform weist gleichfalls ein rohrfönniges Element 07 auf, dessen axiale Bohrung 89 den Zufuhrkanal für das MaterialThe guide also has a tubular element 07, the axial bore 89 of which is the feed channel for the material

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bildet und das ausserdem als Primärelektrode wirksam'ist. Hierzu ist ein durch den elektrischen Bogen zu belastender Endteil 91, der die eigentliche Elektrode bildet, aus einem hochschmelzenden Metall, etwa Wolfram, ausgeführt. Der übrige Teil 93 ist aus einem thermisch gut leitenden Material , etwa Kupfer, hergestellt. Die Austrittsmündung 95 des Elements liegt in unmittelbarer'Nähe der Blende 9, Ein pulverförmiges Material 97 wird beispielsweise mittels eines Trägergases durch die axiale Bohrung 89 hindurch zentral in ein Bogenplasna 99 eingeführt. Bereits beim Verlassen der Bohrung 89 kommt das Material sofort mit dem Bogenplasraa in* Berührung, Die Pulverkörner werden im Bogenplasma zum Schmelzen gebracht und in Tropfenform auf einem Untergrund abgelagert« Wenn dasforms and which also acts as a primary electrode. For this purpose, an end part 91 to be loaded by the electric arc, which forms the actual electrode, is made of one refractory metal, such as tungsten. The remaining part 93 is made of a thermally highly conductive material, such as copper. The exit mouth 95 of the element is in the immediate vicinity of the screen 9, a powdery Material 97 is, for example, by means of a carrier gas through the axial bore 89 centrally into an arc plasma 99 introduced. As soon as it leaves the bore 89, the material immediately comes into contact with the arc plasma Powder grains are melted in the arc plasma and deposited in the form of drops on a substrate

zuzuführende Material elektrisch leitend ist, wird das röhren- \ förmige Element 87 mit einer elektrisch isolierenden Bekleidung 101 versehen. Diese Bekleidung iat aus einem Material,gebildet, das gegea Temperaturwechsel beständig ist j wie Quarz und Aluminiumoxyd, Mit Hilfe der Plasraapistole nach dieser AusfUhrungsform können gleichfalls stab«» oder drahtförmig!» Materialien geschmolzen werden.material to be supplied is electrically conductive, the tube \ shaped element is provided with an electrically insulating clothing 101 87th This clothing is made of a material that is resistant to temperature changes, such as quartz and aluminum oxide. With the help of the plasma gun according to this embodiment, rod "" or wire-shaped! " Materials are melted.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Versuchs- f resultate veranschaulicht.The invention is explained below with the aid of some experimental f results illustrated.

Mit der in Pig, 1 dargestellten Plasmapi.stole, bei der die Austrittsmündung der Komplemcntärelektrod© einen Durchmesser von 10 min hatte, wurden mit einem Strom von 180 A .und einer Bo gen spannung von 28 V Aluminiuinoxyd stäbchen mit einem Durchmesser von 1,5 mn zum Schmelzen gebracht und auf · einem Untergrund abgelagert. Als Plasma^as wurde Argon inWith the Plasmapi.stole shown in Pig, 1 at which the outlet opening of the complementary electrode © one Diameter of 10 minutes, with a current of 180 A. and an arc voltage of 28 V aluminum oxide rods were with melted with a diameter of 1.5 mn and deposited on a subsurface. Argon was used as plasma in

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einer Menge von 5 l/min zugeführt. Je nach der Zufuhrgeschwindigkeit schmolzen die Stäbchen mit einer Geschwindigkeit von 2 bit 8 g/min. supplied at a rate of 5 l / min. Depending on the feeding speed the sticks melted at a rate of 2 bit 8 g / min.

Mit einer Plasmapistole gleicher Bauart, bei der die Austrittsmündung der Komplementärelektrode einen Durchmesser von 8 mm hatte, und bei einem Strom von 170 A und einer Bogenspannung von 30 V wurden Zirkonoxydstäbchen zum Schmelzen gebracht. Als Plasmagas wurde Argon in einer Menge von h l/min zugeführt. Die Zirkonoxydstäbchen schmolzen mit einer Geschwindigkeit von 10 g/min.Zirconium oxide rods were made to melt with a plasma gun of the same design, in which the outlet mouth of the complementary electrode had a diameter of 8 mm, and with a current of 170 A and an arc voltage of 30 V. As the plasma gas, argon was supplied in an amount of h l / min. The zirconia rods melted at a rate of 10 g / min.

Mit der gleichen Plasmapistole, jedoch bei einer Bogenspannung von 26 V und einem Strom von 120 A, wurden AluminiumoxydetBbchen mit einem Durchmesser von Z,h mm mit einer Geschwindigkeitvon 10 g/min abgeschmolzen.With the same plasma gun, but at an arc voltage of 26 V and a current of 120 A, aluminum oxide detectors with a diameter of Z, h mm were melted at a rate of 10 g / min.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemSss dor Erfindung eignen sich zum Schmelzen, Abschmelzen, Versprühen, Schweissen und Aufschweissen sowie zur Verdampfung und Aufdampfung hochschmelzend er, sowohl elektrisch leitender als auch elektrisch nicht leitender Materialien, etwa zum Anbringen verschleissfester korrosionsbeständiger und hitzebeständiger Schichten auf einem Werkstück« Wie bereits erläutert, können dio Materialien sowohl in Pulverform als auch in Draht- oder Stabfora zugeführt werden. Ausser den bereits genannten Materialien Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd können Wolfram, Molybdän, Quarzglas, Boratglas und andere Glasarten bearbeitet und verarbeitet werden. Das Glühen stab- oder drahtförmigen Materials ist möglich, wenn das Material mit einer verhältnismässig hohen Geschwindigkeit zugeführt wird.The method and the device according to the invention are suitable for melting, melting, spraying, welding and welding as well as for evaporation and vapor deposition of high-melting, both electrically conductive and electrically non-conductive materials, for example for applying wear-resistant, corrosion-resistant and heat-resistant layers on a workpiece « As already explained, the materials can be supplied in powder form as well as in wire or rod form. In addition to the already mentioned materials aluminum oxide and zirconium oxide, tungsten, molybdenum, quartz glass, borate glass and other types of glass can be processed and processed. The annealing of rod-shaped or wire-shaped material is possible if the material is fed at a relatively high speed.

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Claims (1)

PATENTAN SPRUECHE i PATENTAN LANGUAGE i 1 , J Verfahren zur thermischen Bearbeitung und Verarbeitung hochschmelzender Materialien, wobei in einem Gasstrom ein elektrischer Bogen zwischen einer Primärelektrode und einer komplementären ringförmigen Elektrode aufrechterhalten, das Bogenplasma zunächst durch eine DurchstrHmöffnung zwischen den beiden Elektroden und danach durch eine Austrittsmündung der Komplementärelektrode eingeschnürt wird, und wobei das Material in das Bogenplasma eingeführt und erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material dem Bogonplasma stromaufwärts von der Durchströmßffnung zugeführt wird. 2« Vorrichtung zum Durchführen-des Verfahrens nach Anspruchl mit. einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, die an eine Gaszufuhr angeschlossen ist und in der die Primärelektrode angeordnet iet, mit einer ringförmigen Kojjipleraentärelektrode, die mit einer Austrittsmündung versehai tand am stromabwärts liegenden Ende des Gehäuses angebracht ist und mit einer zwischen. den beiden Elektroden angeordneten Blende, die mit einer Durchströmöffung versehen ist, wobei die Vorrichtung ferner mit Mitteln zum Anschliessen der Elektroden an die jfole einer Stromquelle und das Gehäuse mit zumindest einem Zufuhrkanal für die Zufuhr des zu erhitzenden Materials versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsmündung (23) des Zufuhrkanals (29) stromaufwärts von der Blende (9) liegt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiclrnet, dass der Zufuhrkanal (29) durch die axiale Bohrung eines rohrförmigen Elements (27) gebildet wird, das in der Verlängerung der gemeinsamen Mittellinie der Blende (9) und dor 1, J Process for the thermal processing and processing of refractory materials, in which an electric arc is maintained between a primary electrode and a complementary ring-shaped electrode in a gas flow, the arc plasma is initially constricted through a flow opening between the two electrodes and then through an outlet opening of the complementary electrode, and wherein the material is introduced into the arc plasma and heated, characterized in that the material is supplied to the Bogon plasma upstream of the through-flow opening. 2 «device for performing the method according to claim with. a housing having a chamber which is connected to a gas supply and in which the primary electrode is arranged, with an annular Kojjjipleraentär electrode, which versehai tand with an outlet is attached to the downstream end of the housing and with one between. the two electrodes arranged aperture, which is provided with a Durchströmmöf fung , wherein the device is further provided with means for connecting the electrodes to the jfole of a power source and the housing with at least one supply channel for the supply of the material to be heated, characterized in that the outlet opening (23) of the supply channel (29) is upstream of the diaphragm (9). 3. Device according to claim 2, characterized gekennzeiclrnet that the supply channel (29) is formed by the axial bore of a tubular element (27) which is in the extension of the common center line of the diaphragm (9) and dor 309812/07 78309812/07 78 KomplementHrelektrode (21) angeordnet ist.ComplementHrelelectrode (21) is arranged. k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dase die Primärelektrode (13) stabförmig ausgeführt und in bezug auf die Blende (9) und die Komplementörelektrode (21) exzentrisch angeordnet ist« k. Device according to claim 3 »characterized in that the primary electrode (13) is rod-shaped and is arranged eccentrically with respect to the diaphragm (9) and the complementary electrode (21)« 5» Vorrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass das rohrftJrmige Element (87) xugleich die Primärelektrode bildet.5 »Device according to claim 3t characterized in that that the tubular element (87) is the same as the primary electrode forms. 6» Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung des rohrförmigen. Elements (87) mit einer elektrisch isolierenden Bekleidung (Ίθΐ) versehen ist. 6 » Device according to claim 5» characterized in that the axial bore of the tubular. Elements (87) is provided with an electrically insulating cladding (Ίθΐ). 3 0 9 « 1 2 / 0 7 Ί 83 0 9 «1 2/0 7 Ί 8 LeerseiteBlank page
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