EP4029356A2 - Wear part for an arc torch and plasma torch, arc torch and plasma torch comprising same, method for plasma cutting and method for producing an electrode for an arc torch and plasma torch - Google Patents

Wear part for an arc torch and plasma torch, arc torch and plasma torch comprising same, method for plasma cutting and method for producing an electrode for an arc torch and plasma torch

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EP4029356A2
EP4029356A2 EP20740183.7A EP20740183A EP4029356A2 EP 4029356 A2 EP4029356 A2 EP 4029356A2 EP 20740183 A EP20740183 A EP 20740183A EP 4029356 A2 EP4029356 A2 EP 4029356A2
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EP
European Patent Office
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nozzle
electrode
torch
plasma
arc
Prior art date
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Pending
Application number
EP20740183.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Krink
Frank Laurisch
Ralf-Peter Reinke
Katrin Jehnert
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Kjellberg Stiftung
Original Assignee
Kjellberg Stiftung
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Publication date
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    • H05H1/3478—Geometrical details

Definitions

  • the present invention relates to a wearing part for an arc torch, plasma torch or plasma cutting torch and an arc torch, plasma torch and plasma cutting torch with the same and a method for plasma cutting and a method for producing an electrode for an arc torch, plasma torch or plasma cutting torch.
  • Arc torches and plasma torches are usually used for the thermal processing of materials of various types, such as metallic and non-metallic materials, such.
  • a TIG torch can be an arc torch. However, this does not have a nozzle like a plasma torch. Nevertheless, the electrodes of an arc torch and a plasma torch can be designed identically.
  • Plasma torches usually consist essentially of a torch body, an electrode, a nozzle and a holder for it. Modern plasma torches also have a nozzle protection cap attached over the nozzle. Often a nozzle is fixed by means of a nozzle cap.
  • the components that wear out due to the high thermal load caused by the arc when the plasma torch is in operation are, depending on the plasma torch type, in particular the electrode, the nozzle, the nozzle cap, the nozzle protection cap, the nozzle protection cap holder and the plasma gas routing and secondary gas routing parts. These components can easily be changed by an operator and can therefore be referred to as wearing parts.
  • the plasma torches are connected via lines to a power source and a gas supply that supply the plasma torch. Furthermore, the plasma torch can be connected to a cooling device for a cooling medium, such as, for example, a cooling liquid.
  • High thermal loads occur particularly with plasma cutting torches. This is due to the strong constriction of the plasma jet through the nozzle bore. Small bores are used here so that high current densities of 50 to 150 A / mm 2 in the nozzle bore, high energy densities of approx. 2x1o 6 W / cm 2 and high temperatures of up to 30,000 K are generated. Furthermore, higher gas pressures, usually up to 12 bar, are used in the plasma cutting torch. The combination of high temperature and high kinetic energy of the plasma gas flowing through the nozzle bore cause the workpiece to melt and the melt to be expelled. A kerf is created and the workpiece is separated. In plasma cutting, oxidizing gases are often used to cut unalloyed or low-alloy steels and non-oxidizing gases are used to cut high-alloyed steels or non-ferrous metals.
  • a plasma gas flows between the electrode and the nozzle.
  • the plasma gas is guided through a gas guide part (plasma gas guide part).
  • plasma gas guide part This allows the plasma gas to be directed in a targeted manner. It is often set in rotation about the electrode by a radial and / or axial offset of the openings in the plasma gas guide part.
  • the plasma gas guide part consists of an electrically insulating material, since the electrode and the nozzle must be electrically isolated from one another. This is necessary because the electrode and the nozzle have different electrical potentials during operation of the plasma cutting torch. To operate the plasma cutting torch, an arc is generated between the electrode and the nozzle and / or the workpiece, which ionizes the plasma gas.
  • a high voltage can be applied between the electrode and the nozzle, which pre-ionizes the path between the electrode and the nozzle and thus creates an arc.
  • the arc burning between the electrode and the nozzle is also known as the pilot arc.
  • the pilot arc emerges through the nozzle bore and hits the workpiece and ionizes the path to the workpiece. This allows the arc to develop between the electrode and the workpiece. This arc is also known as the main arc.
  • the pilot arc can be switched off during the main arc. However, it can also continue to be operated. During plasma cutting, this is often switched off so as not to put additional stress on the nozzle.
  • the electrode and the nozzle are subject to high thermal loads and must be cooled. At the same time, they must also conduct the electrical current that is required to form the arc. Therefore, good heat and good electrically conductive materials, usually metals, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys in which at least one of these metals is contained, are used.
  • the electrode often consists of an electrode holder and an emission insert made of a material that has a high melting temperature (> 2000 ° C) and a lower electron work function than the electrode holder.
  • non-oxidizing plasma gases such as argon, hydrogen, nitrogen, helium and mixtures thereof, tungsten
  • oxidizing gases such as oxygen, air and mixtures thereof, nitrogen-oxygen mixtures and Mixtures with other gases, hafnium or zirconium.
  • the high-temperature material can be fitted into an electrode holder, which consists of a material with good heat and good electrical conductivity, for example, it can be pressed in with a form fit and / or force fit.
  • the electrode and nozzle can be cooled by gas, for example the plasma gas or a secondary gas, which flows along the outside of the nozzle.
  • gas for example the plasma gas or a secondary gas
  • a liquid for example water
  • the electrode and / or the nozzle are often cooled directly with the liquid, ie the liquid is in direct contact with the electrode and / or the nozzle.
  • a nozzle cap is located around the nozzle, the inner surface of which forms a coolant space with the outer surface of the nozzle, in which the coolant flows.
  • nozzle protection cap outside the nozzle and / or the nozzle cap.
  • the inner surface of the nozzle protection cap and the outer surface of the nozzle or the nozzle cap form a space through which a secondary or protective gas flows.
  • the secondary or protective gas emerges from the bore of the nozzle protection cap and envelops the plasma jet and ensures a defined atmosphere around it.
  • the secondary gas protects the nozzle and the nozzle protection cap from arcs that can develop between it and the workpiece. These are known as double arcs and can damage the nozzle.
  • the nozzle and the nozzle protection cap are heavily stressed by hot spraying of material.
  • the secondary gas the volume flow of which during piercing can be increased compared to the value during cutting, keeps the sprayed material away from the nozzle and the nozzle protection cap and thus protects against damage.
  • the nozzle protection cap is also subject to high thermal loads and must be cooled. Therefore, good heat and good electrically conductive materials, usually metals, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys in which at least one of these metals is contained, are used.
  • metals for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys in which at least one of these metals is contained, are used.
  • the electrode and the nozzle can also be cooled indirectly. They stand with a component that is made of a good heat and good electrically conductive material, usually a metal, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, or iron Alloys, in which at least one of these metals is contained, consists in contact by touch. This component is in turn cooled directly, ie it is in direct contact with the mostly flowing coolant. These components can simultaneously serve as a holder or receptacle for the electrode, the nozzle, the nozzle cap or the nozzle protection cap and dissipate the heat and supply the current.
  • a component that is made of a good heat and good electrically conductive material usually a metal, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, or iron Alloys, in which at least one of these metals is contained, consists in contact by touch.
  • This component is in turn cooled directly, ie it is in direct contact with the mostly flowing coolant.
  • These components can simultaneously serve as a holder
  • the nozzle protection cap is usually only cooled by the secondary gas. Arrangements are also known in which the secondary gas cap is cooled directly or indirectly by a cooling liquid.
  • the high energy density and high temperatures cause high loads on the wear parts. This applies in particular to the electrode, the nozzle and the nozzle protection cap.
  • the emission insert made of high-melting material, such as. B. tungsten, hafnium, in a highly thermally conductive material such. B. copper or silver to use, often do not achieve sufficient results.
  • the lifetimes are often too short.
  • the emission insert wears out during operation, i.e. when the arc or plasma jet is burning. Little by little it burns back. If it has burned back by more than 1 mm, the use of copper as the material for the electrode holder often leads to sudden failure of the entire electrode.
  • the arc or plasma jet then transfers from the emission insert to the holder and destroys it.
  • the nozzle is also destroyed.
  • the entire burner can even be destroyed.
  • silver as the material for the electrode holder, the electrode can often burn back up to 1.5 mm before failure occurs.
  • the aim of the invention is to improve the service life of wearing parts such.
  • the present invention provides a wearing part according to claim 1, an arc torch according to claim 19, a plasma torch or plasma cutting torch according to claim 20 and a method for plasma cutting according to claim 21, a method for plasma cutting according to claim 23 and a method for producing an electrode for an arc torch or a plasma torch according to claim 25.
  • the proportion of silver is at least 60%, advantageously at least 80%, even better at least 92%, best 97% of the volume or the mass of the wearing part or the part or the area.
  • the proportion of zirconium and / or hafnium is a minimum of 0.05%, better a minimum of 0.5%, best of all a minimum of 1% of the volume or the mass of the wear part or of the part or of the area.
  • the proportion of zirconium and / or hafnium is a maximum of 5%, better still a maximum of 2% of the volume or the mass of the wear part or the part or the area.
  • the proportion remaining to 100% of the volume or the mass of the wear part or of the part or of the area is advantageously made up of at least 60% of copper.
  • the wearing part is an electrode for an arc torch.
  • the electrode has a front and a rear end, extends along a longitudinal axis M and has at least one emission insert at the front end as well as an electrode holder and possibly a holding element for the emission insert.
  • At least a partial section of an inner surface of the electrode holder or an inner surface of the holding element, which is in contact with the emission insert, consists of said alloy.
  • At least a partial section of a front surface, which adjoins the front surface of the emission insert, has said alloy.
  • At least a section of a front surface, which adjoins the front surface of the emission insert, has said alloy.
  • said subsection of the front surface extends at least 0.5 mm, better at least 1 mm, radially outward.
  • the volume or mass of the emission insert consists of hafnium or zirconium or tungsten.
  • the wear part is a nozzle with at least one nozzle opening.
  • At least a partial section of an inner surface of the nozzle opening has said alloy.
  • the alloy extends radially outwards at least from the partial section of the inner surface of the nozzle opening at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
  • the wear part is a nozzle protection cap with at least one nozzle protection cap opening.
  • At least a partial section of an inner surface of the nozzle protection cap opening has said alloy.
  • the alloy extends radially outward at least from the partial section of the inner surface of the nozzle protection cap opening at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
  • the electrode and / or the nozzle and / or the nozzle protection cap is / are cooled with a liquid medium.
  • the limit value for the burn-back is at least 2.0 mm, better still at least 2.3 mm.
  • the life of the wearing parts, in particular the electrode, is extended by the discovery.
  • the emissions used can burn back further. In tests, up to 2.5 mm was achieved. It was also found that the pilot arc was ignited from this burnback depth is often no longer possible and thus destruction of the cathode during cutting can be prevented.
  • FIG. 1 a sectional view of a plasma torch according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 2 a sectional view of an electrode of the plasma torch from FIG. 1;
  • FIG. 2.1 a view of the electrode from FIG. 2 from the front;
  • FIG. 2.2 a sectional view of an electrode holder of the plasma torch from FIG. 1;
  • FIG. 2.3 a further sectional view of the electrode of the plasma torch from FIG. 1;
  • FIG. 2.4 a sectional view of an emission insert of the electrode from FIG. 2;
  • FIG. 3 a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention
  • FIG. 3.1 a view of the electrode from FIG. 3 from the front
  • FIG. 3.2 a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 3;
  • FIG. 3.3 a view of a holding element of the electrode from FIG. 3 from the front;
  • FIG. 3.4 a side view of the holding element from FIG. 3.3;
  • FIG. 4 a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 4.1 a view of the electrode from FIG. 4 from the front
  • FIG. 4.2 a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 4;
  • FIG. 4.3 a sectional view of a holding element of the electrode from FIG.
  • FIG. 5 a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 5.1 a view of the electrode from FIG. 5 from the front
  • FIG. 5.2 a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 5
  • FIG. 5.3 a sectional view of a holding element of the electrode from FIG.
  • FIG. 6 a sectional view of a nozzle according to a particular embodiment of the present invention.
  • FIG. 6.1 a further sectional view of the nozzle from FIG. 6;
  • FIG. 7 a sectional view of a nozzle protection cap according to a particular embodiment of the present invention.
  • Figure 7.1 a sectional view of the nozzle protection cap from Figure 7.
  • the plasma cutting torch 1 shows a sectional view of a plasma cutting torch 1 (but it could also be an arc torch or a plasma torch.) According to a particular embodiment of the present invention with a nozzle cap 2, a plasma gas duct 3, a nozzle 4 according to a particular embodiment of the present invention with nozzle opening 4.1, a nozzle holder 5, an electrode holder 6 and an electrode 7 according to a particular embodiment of the present invention.
  • the electrode 7 comprises an electrode holder 7.1 and an emission insert 7.3 with a length Li of 3 mm, for example (see FIG. 2.4).
  • the plasma cutting torch 1 further comprises a nozzle protection cap holder 8, to which a nozzle protection cap 9 according to a particular embodiment of the present invention with a nozzle protection cap opening 9.1 is attached.
  • a secondary gas duct 10 also belongs to the plasma cutting torch 1. Secondary gas SG is supplied through the secondary gas duct 10. In addition, there is a feed for plasma gas PG, coolant return lines WRi and WR2 and coolant feed lines WVi and WV2 on the plasma cutting torch 1.
  • An arc or plasma jet burns during operation when cutting between the emission insert 7.3 of the electrode 7, flows through the nozzle opening 4.1 and the nozzle protection cap opening 9.1 and is thereby constricted before it hits a workpiece (not shown).
  • the inner surface of the nozzle opening 4.1 is with the reference number 4.2 and that of the nozzle protection cap opening 9.1 with the reference number 9.2.
  • FIGS. 2 and 2.1 show the electrode 7 from FIG. 1, FIG. 2 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 2.1 being the view A of the front end of the electrode 7.
  • the electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9.
  • the electrode 7 comprises the electrode holder 7.1, which is shown in Figure 2.2, and the emission insert 7.3.
  • the emission insert 7.3 is in a hole 7.1.5 with a diameter Di of z. B. 1.8 mm (-0.05) of the electrode holder 7.1 pressed in.
  • the bore 7.1.5 has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
  • the electrode holder 7.1 consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here as an example for the entire electrode holder 7.1. There is also the possibility that the alloy is only present in a part or an area of the electrode holder 7.1. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.1.3 of the electrode holder 7.1. This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can e.g. B. be realized in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outwards and the copper content increases.
  • the mass of the emission insert 7.3 preferably consists of at least 97% hafnium.
  • FIG. 3 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment of the invention, FIG. 3 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 3.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode 7.
  • the electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9.
  • the electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 3.1, a holding element 7.2, which is shown in FIGS. 3.3 and 3.4, and an emission insert 7.3.
  • the emission insert 7.3 is pressed into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2.
  • the bore 7.2.1 has an inner surface 7.2.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
  • the holding element 7.2 is pressed into the bore 7.1.5 of the electrode holder 7.1.
  • the bore has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.2.2 of the holding element.
  • the holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium.
  • the proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
  • the holding element 7.2 has a diameter D3 of, for example, 4 mm
  • the emission insert 7.3 has a diameter D7 (see FIG. 2.4) of, for example, 1.8 mm. This results in a wall thickness of the holding element of 1.1 mm and thus also a front circular ring surface 7.2.5, which extends 1.1 mm radially outward.
  • the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2. This area then preferably extends at least 0.5 mm radially outward from the inner surface 7.2.3. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can e.g. B. be realized in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outwards and the copper content increases.
  • the electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
  • the mass of the emission insert preferably consists of at least 97% hafnium.
  • FIG. 4 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment of the invention, FIG. 4 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 4.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode 7.
  • the electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9.
  • the electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 4.2, a holding element 7.2, which is shown in FIG. 4.3, and an emission insert 7.3.
  • the emission insert 7.3 is introduced into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2.
  • the bore 7.2.1 of the holding element 7.2 has an inner surface 7.2.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
  • the holding element 7.2 is pressed into a bore 7.1.5 of the electrode holder 7.1.
  • the bore 7.1.5 has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.2.2 of the holding element 7.2 by contact.
  • the holding element 7.2 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding, be connected to the electrode holder 7.1. It is particularly advantageous if the welding or soldering takes place from the rear end 7.1.9 and a seam (weld seam, solder seam) 7.4 is located in a cavity 7.1.7 extending to the rear end.
  • Diffusion welding is also advantageous as a joining method; pressure and temperature are used here. If thermal joining, such as. B. soldering or welding, the holding element 7.2 to the electrode holder 7.1 takes place from the direction of the cavity 7.1.7, this has the following advantages over thermal joining from the front, for example:
  • the holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium.
  • the proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
  • the holding element 7.2 has a diameter D3 of 6 mm, for example, and the emission insert 7.3 has a diameter D7 of 1.8 mm, for example. This results in a wall thickness of the holding element 7.2 of 2.1 mm and thus also a front circular ring surface 7.2.5, which extends 2.1 mm radially outward.
  • the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2. This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can be implemented, for example, in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outward and the copper content increases.
  • the electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
  • FIG. 5 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment, FIG. 5 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 5.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode.
  • the electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9.
  • the electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 5.2, a holding element 7.2, which is shown in FIG. 5.3, and an emission insert 7.3.
  • the emission insert 7.3 is introduced into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2.
  • the bore of the holding element 7.2 has an inner surface 7.2.3, which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert.
  • the holding element 7.2 is attached to the cylindrical section on the outer surface 7.1.1 of the electrode holder 7.1.
  • the holding element 7.2 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, or vacuum laser welding
  • Electron beam welding be connected to the electrode holder 7.1. It is particularly advantageous if the welding or soldering is carried out from the rear end 7.19 and a seam (weld seam, solder seam) 7.4 is located in a cavity 7.1.7 extending to the rear end. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.
  • the holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium.
  • the proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
  • the holding element 7.2 has a diameter D3 of, for example, 10 mm
  • the emission insert has a diameter D7 of, for example, 1.8 mm.
  • the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2.
  • This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm.
  • the electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
  • the mass of the emission insert preferably consists of at least 97% hafnium.
  • FIG. 6 shows a nozzle 4 according to a particular embodiment of the present invention, which is used by way of example in the plasma torch 1 from FIG.
  • This nozzle 4 can consist entirely of an alloy of silver and zirconium, of silver and hafnium or of silver and zirconium and hafnium. However, it is essential that the area of the nozzle that can come into contact with the plasma jet or the arc is made of this material. This is the inner surface 4.2 of the nozzle 4. This can be done, for example, by fastening a nozzle insert 4.4 made of said material in a nozzle holder 4.3. This is shown as an example in Figure 6.1.
  • the nozzle 4 in FIG. 6 and the nozzle cap insert 4.4 in FIG. 6.1 consist of an alloy of silver, copper and zirconium.
  • the proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here for the entire nozzle 4 as an example.
  • the nozzle insert 4.4 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, Laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding can be connected to the nozzle holder 4.3. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.
  • FIG. 7 shows the nozzle protection cap 9 according to FIG. 1.
  • This nozzle protection cap 9 can consist entirely of, for example, an alloy of silver and zirconium, of silver and hafnium or of silver and zirconium and hafnium. However, it is essential that the area of the nozzle that can come into contact with the plasma jet or the arc is made of this material. This is the inner surface 9.2 of the nozzle protection cap 9. This can be done, for example, by fastening a nozzle protection cap insert 9.4 made of said material in a nozzle protection cap holder 9.3. This is shown as an example in FIG. 7.1.
  • the nozzle protection cap 9 in FIG. 7 and the nozzle protection cap insert 7.1 in FIG. 7.1 consist of an alloy of silver, copper and zirconium.
  • the proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%.
  • the alloy has been used here as an example for the entire protective nozzle cap 9.
  • the nozzle protection cap insert 9.4 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding with the nozzle cap holder 9.3. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.

Abstract

The invention relates to a wear part for an arc torch, plasma torch or plasma cutting torch, characterised in that the wear part or at least one part or a region of the wear part consists of an alloy formed from silver and zirconium, silver and hafnium, or silver and zirconium and hafnium.

Description

KJELLBERG Stiftung, KJELLBERG Foundation,
Geschwister-Scholl-Str. l, 03238 FinsterwaldeGeschwister-Scholl-Str. l, 03238 Finsterwalde
VERSCHLEIßTEIL FÜR EINEN LICHTBOGENBRENNER, PLASMABRENNER ODER PLASMASCHNEIDBRENNER SOWIE LICHTBOGENBRENNER, PLASMABRENNER UND PLASMASCHNEIDBRENNER MIT DEMSELBEN UND VERFAHREN ZUM PLASMASCHNEIDEN SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER ELEKTRODE FÜR EINEN LICHTBOGENBRENNER, PLASMABRENNER ODER PLASMASCHNEIDBRENNER WEAR PART FOR AN ARC TORCH, PLASMA TORCH OR PLASMA CUTTING TORCH AND ARC TORCH, PLASMA TORCH AND PLASMA CUTTING TORCH WITH THE SAME AND METHOD FOR PLASMA CUTTING AND PLASMA CUTTING, PLASMA CUTTING, PLASMA CUTTING OR PLASMA CUTTING PROCEDURES
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschleißteil für einen Lichtbogenbrenner, Plasmabrenner oder Plasmaschneidbrenner sowie einen Lichtbogenbrenner, Plasmabrenner und Plasmaschneidbrenner mit demselben und Verfahren zum Plasmaschneiden sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für einen Lichtbogenbrenner, Plasmabrenner oder Plasmaschneidbrenner. The present invention relates to a wearing part for an arc torch, plasma torch or plasma cutting torch and an arc torch, plasma torch and plasma cutting torch with the same and a method for plasma cutting and a method for producing an electrode for an arc torch, plasma torch or plasma cutting torch.
Lichtbogenbrenner und Plasmabrenner werden üblicherweise zur thermischen Bearbeitung von Materialien unterschiedlichster Art, wie metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe, so z. B. zum Schneiden, Schweißen, Beschriften oder ganz allgemein zum Erhitzen eingesetzt. Arc torches and plasma torches are usually used for the thermal processing of materials of various types, such as metallic and non-metallic materials, such. B. used for cutting, welding, labeling or in general for heating.
Beispielsweise ein TIG-Brenner kann ein Lichtbogenbrenner sein. Dieser hat aber keine Düse wie ein Plasmabrenner. Dennoch können die Elektroden von einem Lichtbogenbrenner und von einem Plasmabrenner identisch gestaltet sein. For example, a TIG torch can be an arc torch. However, this does not have a nozzle like a plasma torch. Nevertheless, the electrodes of an arc torch and a plasma torch can be designed identically.
Plasmabrenner bestehen üblicherweise im Wesentlichen aus einem Brennerkörper, einer Elektrode, einer Düse und einer Halterung dafür. Moderne Plasmabrenner verfügen zusätzlich über eine über der Düse angebrachte Düsenschutzkappe. Oft wird eine Düse mittels einer Düsenkappe fixiert. Die durch den Betrieb des Plasmabrenners infolge der durch den Lichtbogen verursachten hohen thermischen Belastung verschleißenden Bauteile sind je nach Plasmabrennertyp insbesondere die Elektrode, die Düse, die Düsenkappe, die Düsenschutzkappe, die Düsenschutzkappenhalterung und die Plasmagasführungs- und Sekundärgasführungsteile. Diese Bauteile können durch einen Bediener leicht gewechselt und somit als Verschleißteile bezeichnet werden. Plasma torches usually consist essentially of a torch body, an electrode, a nozzle and a holder for it. Modern plasma torches also have a nozzle protection cap attached over the nozzle. Often a nozzle is fixed by means of a nozzle cap. The components that wear out due to the high thermal load caused by the arc when the plasma torch is in operation are, depending on the plasma torch type, in particular the electrode, the nozzle, the nozzle cap, the nozzle protection cap, the nozzle protection cap holder and the plasma gas routing and secondary gas routing parts. These components can easily be changed by an operator and can therefore be referred to as wearing parts.
Die Plasmabrenner sind über Leitungen an eine Stromquelle und eine Gasversorgung angeschlossen, die den Plasmabrenner versorgen. Weiterhin kann der Plasmabrenner an einer Kühleinrichtung für ein Kühlmedium, wie zum Beispiel eine Kühlflüssigkeit, angeschlossen sein. The plasma torches are connected via lines to a power source and a gas supply that supply the plasma torch. Furthermore, the plasma torch can be connected to a cooling device for a cooling medium, such as, for example, a cooling liquid.
Besonders bei Plasmaschneidbrennern treten hohe thermische Belastungen auf. Das hat seine Ursache in der starken Einschnürung des Plasmastrahls durch die Düsenbohrung. Hier werden kleine Bohrungen verwendet, damit hohe Stromdichten von 50 bis 150 A/mm2 in der Düsenbohrung, hohe Energiedichten von ca. 2x1o6 W/cm2 und hohe Temperaturen von bis zu 30.000 K erzeugt werden. Weiterhin werden im Plasmaschneidbrenner höhere Gasdrücke, in der Regel bis zu 12 bar, verwendet. Die Kombination aus hoher Temperatur und großer kinetischer Energie des durch die Düsenbohrung strömenden Plasmagases führen zum Aufschmelzen des Werkstücks und zum Austreiben der Schmelze. Es entsteht eine Schnittfuge und das Werkstück wird getrennt. Beim Plasmaschneiden werden oft oxidierende Gase eingesetzt, um un- oder niedriglegierte Stähle zu schneiden und nichtoxidierende Gase werden eingesetzt, um hochlegierte Stähle oder Nichteisenmetalle zu schneiden. High thermal loads occur particularly with plasma cutting torches. This is due to the strong constriction of the plasma jet through the nozzle bore. Small bores are used here so that high current densities of 50 to 150 A / mm 2 in the nozzle bore, high energy densities of approx. 2x1o 6 W / cm 2 and high temperatures of up to 30,000 K are generated. Furthermore, higher gas pressures, usually up to 12 bar, are used in the plasma cutting torch. The combination of high temperature and high kinetic energy of the plasma gas flowing through the nozzle bore cause the workpiece to melt and the melt to be expelled. A kerf is created and the workpiece is separated. In plasma cutting, oxidizing gases are often used to cut unalloyed or low-alloy steels and non-oxidizing gases are used to cut high-alloyed steels or non-ferrous metals.
Zwischen der Elektrode und der Düse strömt ein Plasmagas. Das Plasmagas wird durch ein Gasführungsteil (Plasmagasführungsteil), geführt. Dadurch kann das Plasmagas gezielt gerichtet werden. Oftmals ist es durch einen radialen und/oder axialen Versatz der Öffnungen in dem Plasmagasführungsteil in Rotation um die Elektrode versetzt. Das Plasmagasführungsteil besteht aus elektrisch isolierendem Material, da die Elektrode und die Düse voneinander elektrisch isoliert sein müssen. Dies ist notwendig, da die Elektrode und die Düse unterschiedliche elektrische Potentiale während des Betriebs des Plasmaschneidbrenners haben. Zum Betreiben des Plasmaschneidbrenners wird ein Lichtbogen zwischen der Elektrode und der Düse und/oder dem Werkstück erzeugt, der das Plasmagas ionisiert. Zum Zünden des Lichtbogens kann eine Hochspannung zwischen der Elektrode und Düse angelegt werden, die für eine Vorionisation der Strecke zwischen der Elektrode und Düse und somit für die Ausbildung eines Lichtbogens sorgt. Der zwischen Elektrode und Düse brennende Lichtbogen wird auch als Pilotlichtbogen bezeichnet. A plasma gas flows between the electrode and the nozzle. The plasma gas is guided through a gas guide part (plasma gas guide part). This allows the plasma gas to be directed in a targeted manner. It is often set in rotation about the electrode by a radial and / or axial offset of the openings in the plasma gas guide part. The plasma gas guide part consists of an electrically insulating material, since the electrode and the nozzle must be electrically isolated from one another. This is necessary because the electrode and the nozzle have different electrical potentials during operation of the plasma cutting torch. To operate the plasma cutting torch, an arc is generated between the electrode and the nozzle and / or the workpiece, which ionizes the plasma gas. To ignite the arc, a high voltage can be applied between the electrode and the nozzle, which pre-ionizes the path between the electrode and the nozzle and thus creates an arc. The arc burning between the electrode and the nozzle is also known as the pilot arc.
Der Pilotlichtbogen tritt durch die Düsenbohrung aus und trifft auf das Werkstück und ionisiert die Strecke zum Werkstück. Dadurch kann sich der Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück ausbilden. Dieser Lichtbogen wird auch als Hauptlichtbogen bezeichnet. Während des Hauptlichtbogens kann der Pilotlichtbogen abgeschaltet werden. Er kann aber auch weiterbetrieben werden. Beim Plasmaschneiden wird dieser oft abgeschaltet, um die Düse nicht noch zusätzlich zu belasten. The pilot arc emerges through the nozzle bore and hits the workpiece and ionizes the path to the workpiece. This allows the arc to develop between the electrode and the workpiece. This arc is also known as the main arc. The pilot arc can be switched off during the main arc. However, it can also continue to be operated. During plasma cutting, this is often switched off so as not to put additional stress on the nozzle.
Insbesondere die Elektrode und die Düse werden thermisch hoch beansprucht und müssen gekühlt werden. Zugleich müssen sie auch den elektrischen Strom, der zur Ausbildung des Lichtbogens benötigt wird, leiten. Deshalb werden dafür gut Wärme und elektrisch gut leitende Werkstoffe, in der Regel Metalle, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, verwendet. In particular, the electrode and the nozzle are subject to high thermal loads and must be cooled. At the same time, they must also conduct the electrical current that is required to form the arc. Therefore, good heat and good electrically conductive materials, usually metals, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys in which at least one of these metals is contained, are used.
Die Elektrode besteht oft aus einem Elektrodenhalter und einem Emissionseinsatz, der aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine hohe Schmelztemperatur (> 2000°C) und eine geringere Elektronenaustrittsarbeit als der Elektrodenhalter aufweist. Als Werkstoffe für den Emissionseinsatz werden beim Einsatz nicht oxidierende Plasmagase, wie bspw. Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium und Gemische derselben, Wolfram, und beim Einsatz oxidierender Gase, wie zum Beispiel Sauerstoff, Luft und Gemische derselben, Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch und Gemische mit anderen Gasen, Hafnium oder Zirkonium, eingesetzt. Der Hochtemperaturwerkstoff kann in einen Elektrodenhalter, der aus gut Wärme und elektrisch gut leitendem Werkstoff besteht, eingepasst, zum Beispiel mit Form- und/oder Kraftschluss eingepresst werden. Die Kühlung der Elektrode und Düse kann durch Gas, zum Beispiel das Plasmagas oder ein Sekundärgas, das an der Außenseite der Düse entlangströmt, erfolgen. Effektiver ist jedoch die Kühlung mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Dabei werden die Elektrode und/oder die Düse oft direkt mit der Flüssigkeit gekühlt, d.h. die Flüssigkeit befindet sich in direktem Kontakt mit der Elektrode und/oder der Düse. Um die Kühlflüssigkeit um die Düse zu führen, befindet sich um die Düse eine Düsenkappe, deren Innenfläche mit der Außenfläche der Düse einen Kühlmittelraum bildet, in dem das Kühlmittel strömt. The electrode often consists of an electrode holder and an emission insert made of a material that has a high melting temperature (> 2000 ° C) and a lower electron work function than the electrode holder. When using non-oxidizing plasma gases, such as argon, hydrogen, nitrogen, helium and mixtures thereof, tungsten, and when using oxidizing gases, such as oxygen, air and mixtures thereof, nitrogen-oxygen mixtures and Mixtures with other gases, hafnium or zirconium, are used. The high-temperature material can be fitted into an electrode holder, which consists of a material with good heat and good electrical conductivity, for example, it can be pressed in with a form fit and / or force fit. The electrode and nozzle can be cooled by gas, for example the plasma gas or a secondary gas, which flows along the outside of the nozzle. However, cooling with a liquid, for example water, is more effective. The electrode and / or the nozzle are often cooled directly with the liquid, ie the liquid is in direct contact with the electrode and / or the nozzle. In order to guide the cooling liquid around the nozzle, a nozzle cap is located around the nozzle, the inner surface of which forms a coolant space with the outer surface of the nozzle, in which the coolant flows.
Bei modernen Plasmaschneidbrennern befindet sich zusätzlich außerhalb der Düse und/oder der Düsenkappe eine Düsenschutzkappe. Die Innenfläche der Düsenschutzkappe und die Außenfläche der Düse oder der Düsenkappe bilden einen Raum, durch den ein Sekundär- oder Schutzgas strömt. Das Sekundär- oder Schutzgas tritt aus der Bohrung der Düsenschutzkappe aus und umhüllt den Plasmastrahl und sorgt für eine definierte Atmosphäre um denselben. Zusätzlich schützt das Sekundärgas die Düse und die Düsenschutzkappe vor Lichtbögen, die sich zwischen diesem und dem Werkstück ausbilden können. Diese werden als Doppellichtbögen bezeichnet und können zur Beschädigung der Düse führen. Insbesondere beim Einstechen in das Werkstück werden die Düse und die Düsenschutzkappe durch heißes Hochspritzen von Material stark belastet. Das Sekundärgas, dessen Volumenstrom beim Einstechen gegenüber dem Wert beim Schneiden erhöht sein kann, hält das hochspritzende Material von der Düse und der Düsenschutzkappe fern und schützt so vor Beschädigung. In modern plasma cutting torches, there is also a nozzle protection cap outside the nozzle and / or the nozzle cap. The inner surface of the nozzle protection cap and the outer surface of the nozzle or the nozzle cap form a space through which a secondary or protective gas flows. The secondary or protective gas emerges from the bore of the nozzle protection cap and envelops the plasma jet and ensures a defined atmosphere around it. In addition, the secondary gas protects the nozzle and the nozzle protection cap from arcs that can develop between it and the workpiece. These are known as double arcs and can damage the nozzle. Particularly when piercing the workpiece, the nozzle and the nozzle protection cap are heavily stressed by hot spraying of material. The secondary gas, the volume flow of which during piercing can be increased compared to the value during cutting, keeps the sprayed material away from the nozzle and the nozzle protection cap and thus protects against damage.
Die Düsenschutzkappe wird ebenfalls thermisch hoch beansprucht und muss gekühlt werden. Deshalb werden dafür gut Wärme und elektrisch gut leitende Werkstoffe, in der Regel Metalle, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, verwendet. The nozzle protection cap is also subject to high thermal loads and must be cooled. Therefore, good heat and good electrically conductive materials, usually metals, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys in which at least one of these metals is contained, are used.
Die Elektrode und die Düse können auch indirekt gekühlt werden. Dabei stehen sie mit einem Bauteil, das aus einem gut Wärme und elektrisch gut leitendem Werkstoff, in der Regel ein Metall, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, besteht, durch Berührung in Kontakt. Dieses Bauteil wird wiederum direkt gekühlt, d.h., dass es sich mit dem meist strömenden Kühlmittel direkt in Kontakt befindet. Diese Bauteile können gleichzeitig als Halterung oder Aufnahme für die Elektrode, die Düse, die Düsenkappe oder die Düsenschutzkappe dienen und die Wärme ab- und den Strom zuführen. The electrode and the nozzle can also be cooled indirectly. They stand with a component that is made of a good heat and good electrically conductive material, usually a metal, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, or iron Alloys, in which at least one of these metals is contained, consists in contact by touch. This component is in turn cooled directly, ie it is in direct contact with the mostly flowing coolant. These components can simultaneously serve as a holder or receptacle for the electrode, the nozzle, the nozzle cap or the nozzle protection cap and dissipate the heat and supply the current.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass nur die Elektrode oder nur die Düse mit Flüssigkeit gekühlt werden. There is also the possibility that only the electrode or only the nozzle are cooled with liquid.
Die Düsenschutzkappe wird meist nur durch das Sekundärgas gekühlt. Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Sekundärgaskappe direkt oder indirekt durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird. The nozzle protection cap is usually only cooled by the secondary gas. Arrangements are also known in which the secondary gas cap is cooled directly or indirectly by a cooling liquid.
Bei Plasmabrennern und insbesondere bei Plasmaschneidbrennern tritt aufgrund der der hohen Energiedichte und der hohen Temperaturen eine hohe Belastung der Verschleißteile auf. Dies betrifft insbesondere die Elektrode, die Düse und die Düsenschutzkappe. In plasma torches and in particular in plasma cutting torches, the high energy density and high temperatures cause high loads on the wear parts. This applies in particular to the electrode, the nozzle and the nozzle protection cap.
Die bisher bekannten Lösungen für die Elektrode, den Emissionseinsatz aus hochschmelzendem Material, wie z. B. Wolfram, Hafnium, in ein gut wärmeleitendes Material, wie z. B. Kupfer oder Silber, einzusetzen, erreichen oftmals nicht ausreichende Ergebnisse. Besonders bei großen elektrischen Strömen, bspw. größer als 300 A und beim Einsatz sauerstoffhaltiger Gase oder Gasgemische als Plasmagas treten oft zu kurze Lebensdauern auf. Oftmals gibt es zudem große Schwankungen bei der Lebensdauer. Der Emissionseinsatz verschleißt während des Betriebes, also bei brennendem Lichtbogen oder Plasmastrahl. Nach und nach brennt er zurück. Ist er mehr als 1 mm zurückgebrannt, kommt es beim Einsatz von Kupfer als Material für den Elektrodenhalter oft zum plötzlichen Versagen der gesamten Elektrode. Der Lichtbogen oder Plasmastrahl setzt dann vom Emissionseinsatz auf den Halter über und zerstört diesen. Es kommt dabei auch zur Zerstörung der Düse. Es kann sogar der gesamte Brenner zerstört werden. Durch Einsatz von Silber als Material für den Elektrodenhalter kann die Elektrode oft bis 1,5 mm zurückbrennen, bevor es zum Versagen kommt. The previously known solutions for the electrode, the emission insert made of high-melting material, such as. B. tungsten, hafnium, in a highly thermally conductive material such. B. copper or silver to use, often do not achieve sufficient results. Particularly with large electrical currents, for example greater than 300 A and when using oxygen-containing gases or gas mixtures as plasma gas, the lifetimes are often too short. Often there are also large fluctuations in the service life. The emission insert wears out during operation, i.e. when the arc or plasma jet is burning. Little by little it burns back. If it has burned back by more than 1 mm, the use of copper as the material for the electrode holder often leads to sudden failure of the entire electrode. The arc or plasma jet then transfers from the emission insert to the holder and destroys it. The nozzle is also destroyed. The entire burner can even be destroyed. By using silver as the material for the electrode holder, the electrode can often burn back up to 1.5 mm before failure occurs.
Da auch dieses Versagen plötzlich eintritt, kommt es in den beschriebenen Fällen zur plötzlichen Beendigung des Schneidprozesses. Oft ist das zu schneidende Material dann unbrauchbar. Since this failure also occurs suddenly, the cutting process is suddenly terminated in the cases described. Often the material to be cut is then unusable.
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Lebensdauer von Verschleißteilen, wie z. B. Elektroden, Düsen und Düsenschutzkappen, für einen Lichtbogenbrenner, einen Plasmabrenner oder einen Plasmaschneidbrenner. The aim of the invention is to improve the service life of wearing parts such. B. electrodes, nozzles and nozzle protection caps, for an arc torch, a plasma torch or a plasma cutting torch.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verschleißteil nach Anspruch l, einen Lichtbogenbrenner nach Anspruch 19, einen Plasmabrenner oder Plasmaschneidbrenner nach Anspruch 20 und ein Verfahren zum Plasmaschneiden nach Anspruch 21, ein Verfahren zum Plasmaschneiden nach Anspruch 23 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für einen Lichtbogenbrenner oder einen Plasmabrenner nach Anspruch 25. The present invention provides a wearing part according to claim 1, an arc torch according to claim 19, a plasma torch or plasma cutting torch according to claim 20 and a method for plasma cutting according to claim 21, a method for plasma cutting according to claim 23 and a method for producing an electrode for an arc torch or a plasma torch according to claim 25.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verschleißteils beträgt der Anteil des Silbers mindestens 60 %, vorteilhafterweise mindestens 80 %, noch besser mindestens 92 %, am besten 97 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches. According to a particular embodiment of the wearing part, the proportion of silver is at least 60%, advantageously at least 80%, even better at least 92%, best 97% of the volume or the mass of the wearing part or the part or the area.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform beträgt der Anteil des Zirkoniums und/oder des Hafniums minimal 0,05 %, besser minimal 0,5 %, am besten minimal 1 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches. According to a further particular embodiment, the proportion of zirconium and / or hafnium is a minimum of 0.05%, better a minimum of 0.5%, best of all a minimum of 1% of the volume or the mass of the wear part or of the part or of the area.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform beträgt der Anteil des Zirkoniums und/oder des Hafniums maximal 5 %, besser maximal 2 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteiles oder des Teils oder des Bereiches. Günstigerweise wird der zu 100% des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches verbleibende Anteil zu mindestens 60% aus Kupfer gebildet. According to a further particular embodiment, the proportion of zirconium and / or hafnium is a maximum of 5%, better still a maximum of 2% of the volume or the mass of the wear part or the part or the area. The proportion remaining to 100% of the volume or the mass of the wear part or of the part or of the area is advantageously made up of at least 60% of copper.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das Verschleißteil eine Elektrode für einen Lichtbogenbrenner. According to a particular embodiment, the wearing part is an electrode for an arc torch.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Elektrode ein vorderes und ein hinteres Ende aufweist, sich entlang einer Längsachse M erstreckt und zumindest einen Emissionseinsatz am vorderen Ende sowie einen Elektrodenhalter und ggf. ein Halteelement für den Emissionseinsatz aufweist. In particular, it can be provided that the electrode has a front and a rear end, extends along a longitudinal axis M and has at least one emission insert at the front end as well as an electrode holder and possibly a holding element for the emission insert.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche des Elektrodenhalters oder einer Innenfläche des Halteelementes, die mit dem Emissionseinsatz durch Berührung in Kontakt steht, aus besagter Legierung besteht. In particular, it can be provided that at least a partial section of an inner surface of the electrode holder or an inner surface of the holding element, which is in contact with the emission insert, consists of said alloy.
Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Teilabschnitt einer vorderen Fläche, die sich unmittelbar neben der vorderen Fläche des Emissionseinsatzes anschließt, besagte Legierung aufweist. Furthermore, it can be provided that at least a partial section of a front surface, which adjoins the front surface of the emission insert, has said alloy.
Zweckmäßigerweise weist zumindest ein Teilabschnitt einer vorderen Fläche, die sich unmittelbar neben der vorderen Fläche des Emissionseinsatzes anschließt, besagte Legierung auf. Expediently, at least a section of a front surface, which adjoins the front surface of the emission insert, has said alloy.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass sich besagter Teilabschnitt der vorderen Fläche mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. In particular, it can be provided that said subsection of the front surface extends at least 0.5 mm, better at least 1 mm, radially outward.
Zweckmäßigerweise besteht der Emissionseinsatz zumindest zu 90% des Volumens oder der Masse aus Hafnium oder Zirkonium oder Wolfram. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Verschleißteil eine Düse mit zumindest einer Düsenöffnung ist. Expediently, at least 90% of the volume or mass of the emission insert consists of hafnium or zirconium or tungsten. Furthermore, it can be provided that the wear part is a nozzle with at least one nozzle opening.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche der Düsenöffnung besagte Legierung aufweist. In particular, it can be provided that at least a partial section of an inner surface of the nozzle opening has said alloy.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass sich die Legierung zumindest vom Teilabschnitt der Innenfläche der Düsenöffnung her mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. In particular, it can be provided that the alloy extends radially outwards at least from the partial section of the inner surface of the nozzle opening at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verschleißteil eine Düsenschutzkappe mit zumindest einer Düsenschutzkappenöffnung ist. According to a further particular embodiment of the present invention it can be provided that the wear part is a nozzle protection cap with at least one nozzle protection cap opening.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche der Düsenschutzkappenöffnung besagte Legierung aufweist. In particular, it can be provided that at least a partial section of an inner surface of the nozzle protection cap opening has said alloy.
Darüber hinaus kann dabei vorgesehen sein, dass sich die Legierung zumindest vom Teilabschnitt der Innenfläche der Düsenschutzkappenöffnung her zumindest 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. In addition, it can be provided that the alloy extends radially outward at least from the partial section of the inner surface of the nozzle protection cap opening at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
Bei dem Verfahren zum Plasmaschneiden nach Anspruch 21 kann vorgesehen sein, dass die Elektrode und/oder die Düse und/oder die Düsenschutzkappe mit einem flüssigen Medium gekühlt wird/werden. In the method for plasma cutting according to claim 21, it can be provided that the electrode and / or the nozzle and / or the nozzle protection cap is / are cooled with a liquid medium.
Schließlich kann bei dem Verfahren zum Plasmaschneiden nach Anspruch 23 vorgesehen sein, dass der Grenzwert für den Rückbrand mindestens 2,0 mm, besser mindestens 2,3 mm beträgt. Durch die Eründung wird die Lebensdauer der Verschleißteile, insbesondere der Elektrode, verlängert. Der Emissionseinsatz kann weiter zurückbrennen. In Versuchen wurden bis zu 2,5 mm erreicht. Es wurde außerdem festgestellt, dass ab dieser Rückbrandtiefe ein Zünden des Pilotlichtbogens oft nicht mehr möglich ist und somit eine Zerstörung der Katode während des Schneidens verhindert werden kann. Finally, in the method for plasma cutting according to claim 23, it can be provided that the limit value for the burn-back is at least 2.0 mm, better still at least 2.3 mm. The life of the wearing parts, in particular the electrode, is extended by the discovery. The emissions used can burn back further. In tests, up to 2.5 mm was achieved. It was also found that the pilot arc was ignited from this burnback depth is often no longer possible and thus destruction of the cathode during cutting can be prevented.
Insbesondere wird die Lebensdauer einer Elektrode, insbesondere beim Einsatz von sauerstoffhaltigen Plasmagasen, verlängert. In particular, the service life of an electrode, especially when using oxygen-containing plasma gases, is extended.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von besonderen Ausführungsbeispielen anhand Darstellungen. Dabei zeigt: Further features and advantages of the invention emerge from the appended claims and from the following description of particular exemplary embodiments on the basis of representations. It shows:
Figur l: eine Schnittansicht eines Plasmabrenners gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 1: a sectional view of a plasma torch according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 2: eine Schnittansicht einer Elektrode des Plasmabrenners von Figur 1; FIG. 2: a sectional view of an electrode of the plasma torch from FIG. 1;
Figur 2.1: eine Ansicht der Elektrode von Figur 2 von vorne; FIG. 2.1: a view of the electrode from FIG. 2 from the front;
Figur 2.2: eine Schnittansicht eines Elektrodenhalters des Plasmabrenners von Figur 1; FIG. 2.2: a sectional view of an electrode holder of the plasma torch from FIG. 1;
Figur 2.3: eine weitere Schnittansicht der Elektrode des Plasmabrenners von Figur 1; FIG. 2.3: a further sectional view of the electrode of the plasma torch from FIG. 1;
Figur 2.4: eine Schnittansicht eines Emissionseinsatzes der Elektrode von Figur 2; FIG. 2.4: a sectional view of an emission insert of the electrode from FIG. 2;
Figur 3: eine Schnittansicht einer Elektrode gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figur 3.1: eine Ansicht der Elektrode von Figur 3 von vorne; Figur 3.2: eine Schnittansicht eines Elektrodenhalters der Elektrode von Figur 3; FIG. 3: a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention; FIG. 3.1: a view of the electrode from FIG. 3 from the front; FIG. 3.2: a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 3;
Figur 3.3: eine Ansicht von einem Halteelement der Elektrode von Figur 3 von vorne; FIG. 3.3: a view of a holding element of the electrode from FIG. 3 from the front;
Figur 3.4: eine Seitenansicht des Halteelements von Figur 3.3; Figur 4: eine Schnittansicht einer Elektrode gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 3.4: a side view of the holding element from FIG. 3.3; FIG. 4: a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention;
Figur 4.1: eine Ansicht der Elektrode von Figur 4 von vorne; Figur 4.2: eine Schnittansicht eines Elektrodenhalters der Elektrode von Figur 4; FIG. 4.1: a view of the electrode from FIG. 4 from the front; FIG. 4.2: a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 4;
Figur 4.3: eine Schnittansicht eines Halteelements der Elektrode von FigurFIG. 4.3: a sectional view of a holding element of the electrode from FIG
4; 4;
Figur 5: eine Schnittansicht einer Elektrode gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 5: a sectional view of an electrode according to a further particular embodiment of the present invention;
Figur 5.1: eine Ansicht der Elektrode von Figur 5 von vorne; Figur 5.2: eine Schnittansicht eines Elektrodenhalters der Elektrode von Figur 5; Figur 5.3: eine Schnittansicht eines Halteelements der Elektrode von FigurFIG. 5.1: a view of the electrode from FIG. 5 from the front; FIG. 5.2: a sectional view of an electrode holder of the electrode from FIG. 5; FIG. 5.3: a sectional view of a holding element of the electrode from FIG
5; 5;
Figur 6: eine Schnittansicht eines Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 6: a sectional view of a nozzle according to a particular embodiment of the present invention;
Figur 6.1: eine weitere Schnittansicht der Düse von Figur 6; FIG. 6.1: a further sectional view of the nozzle from FIG. 6;
Figur 7: eine Schnittansicht einer Düsenschutzkappe gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und FIG. 7: a sectional view of a nozzle protection cap according to a particular embodiment of the present invention; and
Figur 7.1: eine Schnittansicht der Düsenschutzkappe von Figur 7. Figure 7.1: a sectional view of the nozzle protection cap from Figure 7.
Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Plasmaschneidbrenners 1 (es könnte sich aber auch um einen Lichtbogenbrenner oder einen Plasmabrenner handeln.) gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Düsenkappe 2, einer Plasmagasführung 3, einer Düse 4 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Düsenöffnung 4.1, einer Düsenaufnahme 5, einer Elektrodenaufnahme 6 und einer Elektrode 7 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Elektrode 7 umfasst einen Elektrodenhalter 7.1 und einen Emissionseinsatz 7.3 mit einer Länge Li von beispielsweise 3 mm (s. Figur 2.4). Der Plasmaschneidbrenner 1 umfasst ferner eine Düsenschutzkappenaufnahme 8, an der eine Düsenschutzkappe 9 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Düsenschutzkappenöffnung 9.1 befestigt ist. Zum Plasmaschneidbrenner 1 gehört auch eine Sekundärgasführung 10. Durch die Sekundärgasführung 10 wird Sekundärgas SG zugeführt. Außerdem sind eine Zuführung für Plasmagas PG, Kühlmittelrückläufe WRi und WR2 sowie Kühlmittelvorläufe WVi und WV2 am Plasmaschneidbrenner 1 vorhanden. Ein Lichtbogen oder Plasmastrahl brennt im Betrieb beim Schneiden zwischen dem Emissionseinsatz 7.3 der Elektrode 7, strömt durch die Düsenöffnung 4.1 und die Düsenschutzkappenöffnung 9.1 und wird dadurch eingeschnürt, bevor er auf ein Werkstück (nicht dargestellt) trifft. Die Innenfläche der Düsenöffnung 4.1 ist mit der Bezugszahl 4.2 und die der Düsenschutzkappenöffnung 9.1 mit der Bezugszahl 9.2 bezeichnet. 1 shows a sectional view of a plasma cutting torch 1 (but it could also be an arc torch or a plasma torch.) According to a particular embodiment of the present invention with a nozzle cap 2, a plasma gas duct 3, a nozzle 4 according to a particular embodiment of the present invention with nozzle opening 4.1, a nozzle holder 5, an electrode holder 6 and an electrode 7 according to a particular embodiment of the present invention. The electrode 7 comprises an electrode holder 7.1 and an emission insert 7.3 with a length Li of 3 mm, for example (see FIG. 2.4). The plasma cutting torch 1 further comprises a nozzle protection cap holder 8, to which a nozzle protection cap 9 according to a particular embodiment of the present invention with a nozzle protection cap opening 9.1 is attached. A secondary gas duct 10 also belongs to the plasma cutting torch 1. Secondary gas SG is supplied through the secondary gas duct 10. In addition, there is a feed for plasma gas PG, coolant return lines WRi and WR2 and coolant feed lines WVi and WV2 on the plasma cutting torch 1. An arc or plasma jet burns during operation when cutting between the emission insert 7.3 of the electrode 7, flows through the nozzle opening 4.1 and the nozzle protection cap opening 9.1 and is thereby constricted before it hits a workpiece (not shown). The inner surface of the nozzle opening 4.1 is with the reference number 4.2 and that of the nozzle protection cap opening 9.1 with the reference number 9.2.
Die Figuren 2 und 2.1 zeigen die Elektrode 7 von Figur 1, wobei die Figur 2 eine Schnittansicht durch die Elektrode 7 und die Figur 2.1 die Ansicht A auf das vordere Ende der Elektrode 7 ist. Die Elektrode 7 weist ein vorderes Ende 7.1.8 und eine hinteres Ende 7.1.9 auf. Die Elektrode 7 umfasst den Elektrodenhalter 7.1, der in Figur 2.2 gezeigt ist, und den Emissionseinsatz 7.3. Der Emissionseinsatz 7.3 ist in eine Bohrung 7.1.5 mit einem Durchmesser Di von z. B. 1,8 mm (-0,05) des Elektrodenhalters 7.1 eingepresst. Die Bohrung 7.1.5 weist eine Innenfläche 7.1.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.3.2 des Emissionseinsatzes 7.3 durch Berührung in Kontakt steht. FIGS. 2 and 2.1 show the electrode 7 from FIG. 1, FIG. 2 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 2.1 being the view A of the front end of the electrode 7. The electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9. The electrode 7 comprises the electrode holder 7.1, which is shown in Figure 2.2, and the emission insert 7.3. The emission insert 7.3 is in a hole 7.1.5 with a diameter Di of z. B. 1.8 mm (-0.05) of the electrode holder 7.1 pressed in. The bore 7.1.5 has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
Der Elektrodenhalter 7.1 besteht beispielhaft aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für den gesamten Elektrodenhalter 7.1 verwendet worden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Legierung nur in einem Teil oder einem Bereich des Elektrodenhalters 7.1 vorhanden ist. Dies ist dann vorzugsweise zumindest an der Innenfläche 7.1.3 des Elektrodenhalters 7.1 der Fall. Dieser Bereich erstreckt sich dann vorzugsweise mindestens 0,5 mm von der Innenfläche her radial nach außen. Es ist noch besser, wenn der Bereich sich mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. Dies kann z. B. so realisiert werden, dass sich der Zirkoniumanteil und/ oder der Silberanteil radial nach außen verringert und der Kupferanteil sich erhöht. The electrode holder 7.1 consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here as an example for the entire electrode holder 7.1. There is also the possibility that the alloy is only present in a part or an area of the electrode holder 7.1. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.1.3 of the electrode holder 7.1. This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can e.g. B. be realized in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outwards and the copper content increases.
In der Figur 2.3, die eine Schnittansicht der Elektrode 7 zeigt, ist auch ein Rückbrand L2 gezeigt. Der Rückbrand ist definiert als die Differenz zwischen der Fläche 7.3.1 des Emissionseinsatzes 7.3 im Neuzustand und dem tiefsten Punkt der im Betrieb rückgebrannten Fläche. Im vorliegenden Beispiel beträgt beispielsweise L2 = 2 mm. A burn-back L2 is also shown in FIG. 2.3, which shows a sectional view of the electrode 7. Burnback is defined as the difference between the area 7.3.1 of the emission insert 7.3 when new and the lowest point of the area burned back during operation. In the present example, for example, L2 = 2 mm.
Die Masse des Emissionseinsatzes 7.3 besteht in diesem Beispiel bevorzugt zumindest 97 % aus Hafnium. Die Figur 3 zeigt eine Elektrode 7 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Figur 3 eine Schnittansicht durch die Elektrode 7 und die Figur 3.1 die Ansicht A auf das vordere Ende 7.1.8 der Elektrode 7 ist. Die Elektrode 7 weist ein vorderes Ende 7.1.8 und eine hinteres Ende 7.1.9 auf. Die Elektrode 7 umfasst einen Elektrodenhalter 7.1, der in Figur 3.1 gezeigt ist, ein Halteelement 7.2, das in den Figuren 3.3 und 3.4 gezeigt ist, und einen Emissionseinsatz 7.3. Der Emissionseinsatz 7.3 ist in eine Bohrung 7.2.1 mit einem Durchmesser D5 des Halteelements 7.2 eingepresst. Die Bohrung 7.2.1 weist eine Innenfläche 7.2.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.3.2 des Emissionseinsatzes 7.3 durch Berührung in Kontakt steht. In this example, the mass of the emission insert 7.3 preferably consists of at least 97% hafnium. FIG. 3 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment of the invention, FIG. 3 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 3.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode 7. The electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9. The electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 3.1, a holding element 7.2, which is shown in FIGS. 3.3 and 3.4, and an emission insert 7.3. The emission insert 7.3 is pressed into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2. The bore 7.2.1 has an inner surface 7.2.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
Das Halteelement 7.2 ist in die Bohrung 7.1.5 des Elektrodenhalters 7.1 eingepresst. Die Bohrung weist eine Innenfläche 7.1.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.2.2 des Halteelements durch Berührung in Kontakt steht. The holding element 7.2 is pressed into the bore 7.1.5 of the electrode holder 7.1. The bore has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.2.2 of the holding element.
Das Halteelement 7.2 besteht hier beispielhaft aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für das gesamte Halteelement 7.2 verwendet worden. The holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
Das Halteelement 7.2 hat einen Durchmesser D3 von beispielsweise 4 mm, der Emissionseinsatz 7.3 hat einen Durchmesser D7 (s. Figur 2.4) von beispielsweise 1,8 mm. Damit ergibt sich eine Wandstärke des Haltelements von 1,1 mm und damit auch eine vordere Kreisringfläche 7.2.5, die sich 1,1 mm radial nach außen erstreckt. The holding element 7.2 has a diameter D3 of, for example, 4 mm, the emission insert 7.3 has a diameter D7 (see FIG. 2.4) of, for example, 1.8 mm. This results in a wall thickness of the holding element of 1.1 mm and thus also a front circular ring surface 7.2.5, which extends 1.1 mm radially outward.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Legierung nur in einem Teil oder einem Bereich des Halteelements 7.2 vorhanden ist. Dies ist dann vorzugsweise zumindest an der Innenfläche 7.2.3 des Halteelements 7.2 der Fall. Dieser Bereich erstreckt sich dann vorzugsweise mindestens 0,5 mm von der Innenfläche 7.2.3 her radial nach außen. Es ist noch besser, wenn der Bereich sich mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. Dies kann z. B. so realisiert werden, dass sich der Zirkoniumanteil und/oder der Silberanteil radial nach außen verringert und der Kupferanteil sich erhöht. Der Elektrodenhalter 7.1 besteht zumindest aus einem gut elektrisch leitfähigen Material, in diesem Beispiel zu 90 % seiner Masse aus Kupfer. There is also the possibility that the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2. This area then preferably extends at least 0.5 mm radially outward from the inner surface 7.2.3. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can e.g. B. be realized in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outwards and the copper content increases. The electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
Die Masse des Emissionseinsatzes besteht in diesem Beispiel bevorzugt zumindest zu 97 % aus Hafnium. In this example, the mass of the emission insert preferably consists of at least 97% hafnium.
Die Figur 4 zeigt eine Elektrode 7 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Figur 4 eine Schnittansicht durch die Elektrode 7 und die Figur 4.1 die Ansicht A auf das vordere Ende 7.1.8 der Elektrode 7 ist. Die Elektrode 7 weist ein vorderes Ende 7.1.8 und eine hinteres Ende 7.1.9 auf. Die Elektrode 7 umfasst einen Elektrodenhalter 7.1, der in Figur 4.2 gezeigt ist, ein Halteelement 7.2, das in Figur 4.3 gezeigt ist, und einen Emissionseinsatz 7.3. Der Emissionseinsatz 7.3 ist in eine Bohrung 7.2.1 mit einem Durchmesser D5 des Halteelements 7.2 eingebracht. FIG. 4 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment of the invention, FIG. 4 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 4.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode 7. The electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9. The electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 4.2, a holding element 7.2, which is shown in FIG. 4.3, and an emission insert 7.3. The emission insert 7.3 is introduced into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2.
Die Bohrung 7.2.1 des Halteelements 7.2 weist eine Innenfläche 7.2.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.3.2 des Emissionseinsatzes 7.3 durch Berührung in Kontakt steht. The bore 7.2.1 of the holding element 7.2 has an inner surface 7.2.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert 7.3 through contact.
Das Halteelement 7.2 ist in eine Bohrung 7.1.5 des Elektrodenhalters 7.1 eingepresst. Die Bohrung 7.1.5 weist eine Innenfläche 7.1.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.2.2 des Halteelements 7.2 durch Berührung in Kontakt steht. Das Halteelement 7.2 kann dabei z. B. durch Kraftschluss, Formschluss, aber auch durch ein thermisches Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen, insbesondere Laserlöten, Laserschweißen, Lichtbogenlöten, Lichtbogenschweißen, Vakuumlöten, Vakuumlaserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, mit dem Elektrodenhalter 7.1 verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schweißen oder Löten vom hinteren Ende 7.1.9 her erfolgt und sich eine Naht (Schweißnaht, Lötnaht) 7.4 in einem sich zum hinteren Ende erstreckenden Hohlraum 7.1.7 befindet. Als Fügeverfahren ist auch Diffusionsschweißen vorteilhaft, hierbei werden Druck und Temperatur angewandt. Wenn ein thermisches Fügen, wie z. B. Löten oder Schweißen, des Halteelements 7.2 an den Elektrodenhalter 7.1 aus Richtung des Hohlraumes 7.1.7 erfolgt, so weist dies gegenüber einem thermischen Fügen von vorne beispielsweise die Vorteile auf: The holding element 7.2 is pressed into a bore 7.1.5 of the electrode holder 7.1. The bore 7.1.5 has an inner surface 7.1.3 which is in contact with the outer jacket surface 7.2.2 of the holding element 7.2 by contact. The holding element 7.2 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding, be connected to the electrode holder 7.1. It is particularly advantageous if the welding or soldering takes place from the rear end 7.1.9 and a seam (weld seam, solder seam) 7.4 is located in a cavity 7.1.7 extending to the rear end. Diffusion welding is also advantageous as a joining method; pressure and temperature are used here. If thermal joining, such as. B. soldering or welding, the holding element 7.2 to the electrode holder 7.1 takes place from the direction of the cavity 7.1.7, this has the following advantages over thermal joining from the front, for example:
Keine Naht von vorne sichtbar und keine Nacharbeit notwendig. No seam visible from the front and no reworking necessary.
Das Halteelement 7.2 besteht hier beispielhaft aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für das gesamte Halteelement 7.2 verwendet worden. The holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
Das Halteelement 7.2 hat einen Durchmesser D3 von beispielsweise 6 mm, der Emissionseinsatz 7.3 hat einen Durchmesser D7 von beispielsweise 1,8 mm. Damit ergibt sich eine Wandstärke des Haltelements 7.2 von 2,1 mm und damit auch eine vordere Kreisringfläche 7.2.5, die sich 2,1 mm radial nach außen erstreckt. The holding element 7.2 has a diameter D3 of 6 mm, for example, and the emission insert 7.3 has a diameter D7 of 1.8 mm, for example. This results in a wall thickness of the holding element 7.2 of 2.1 mm and thus also a front circular ring surface 7.2.5, which extends 2.1 mm radially outward.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Legierung nur in einem Teil oder einem Bereich des Halteelements 7.2 vorhanden ist. Dies ist dann vorzugsweise zumindest an der Innenfläche 7.2.3 des Halteelements 7.2 der Fall. Dieser Bereich erstreckt sich dann vorzugsweise mindestens 0,5 mm von der Innenfläche her radial nach außen. Es ist noch besser, wenn der Bereich sich mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass sich der Zirkoniumanteil und/oder der Silberanteil radial nach außen verringert und der Kupferanteil sich erhöht. There is also the possibility that the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2. This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can be implemented, for example, in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outward and the copper content increases.
Der Elektrodenhalter 7.1 besteht zumindest aus einem gut elektrisch leitfähigen Material, in diesem Beispiel zu 90 % seiner Masse aus Kupfer. The electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
Die Masse des Emissionseinsatzes besteht in diesem Beispiel bevorzugt zumindest zu 97 % aus Hafnium. Die Figur 5 zeigt eine Elektrode 7 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform, wobei die Figur 5 eine Schnittansicht durch die Elektrode 7 und die Figur 5.1 die Ansicht A auf das vordere Ende 7.1.8 der Elektrode ist. Die Elektrode 7 weist ein vorderes Ende 7.1.8 und eine hinteres Ende 7.1.9 auf. Die Elektrode 7 umfasst einen Elektrodenhalter 7.1, der in Figur 5.2 gezeigt ist, ein Halteelement 7.2, das in Figuren 5.3 gezeigt ist und einen Emissionseinsatz 7.3. Der Emissionseinsatz 7.3 ist in eine Bohrung 7.2.1 mit einem Durchmesser D5 des Halteelements 7.2 eingebracht. In this example, the mass of the emission insert preferably consists of at least 97% hafnium. FIG. 5 shows an electrode 7 according to a further particular embodiment, FIG. 5 being a sectional view through the electrode 7 and FIG. 5.1 being the view A of the front end 7.1.8 of the electrode. The electrode 7 has a front end 7.1.8 and a rear end 7.1.9. The electrode 7 comprises an electrode holder 7.1, which is shown in FIG. 5.2, a holding element 7.2, which is shown in FIG. 5.3, and an emission insert 7.3. The emission insert 7.3 is introduced into a bore 7.2.1 with a diameter D5 of the holding element 7.2.
Die Bohrung des Halteelements 7.2 weist eine Innenfläche 7.2.3 auf, die mit der äußeren Mantelfläche 7.3.2 des Emissionseinsatzes durch Berührung in Kontakt steht. The bore of the holding element 7.2 has an inner surface 7.2.3, which is in contact with the outer jacket surface 7.3.2 of the emission insert.
Das Halteelement 7.2 ist am zylindrischen Abschnitt an der Außenfläche 7.1.1 des Elektrodenhalters 7.1 angebracht. Das Halteelement 7.2 kann dabei z. B. durch Kraftschluss, Formschluss, aber auch durch ein thermisches Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen, insbesondere Laserlöten, Laserschweißen, Lichtbogenlöten, Lichtbogenschweißen, Vakuumlöten, Vakuumlaserschweißen oderThe holding element 7.2 is attached to the cylindrical section on the outer surface 7.1.1 of the electrode holder 7.1. The holding element 7.2 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, or vacuum laser welding
Elektronenstrahlschweißen, mit dem Elektrodenhalter 7.1 verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schweißen oder Löten vom hinteren Ende 7.19 her erfolgt und sich eine Naht (Schweißnaht, Lötnaht) 7.4 in einem sich zum hinteren Ende erstreckenden Hohlraum 7.1.7 befindet. Als Fügeverfahren ist auch Diffusionsschweißen vorteilhaft. Hierbei werden Druck und Temperatur angewandt. Electron beam welding, be connected to the electrode holder 7.1. It is particularly advantageous if the welding or soldering is carried out from the rear end 7.19 and a seam (weld seam, solder seam) 7.4 is located in a cavity 7.1.7 extending to the rear end. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.
Das Halteelement 7.2 besteht hier beispielhaft aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für das gesamte Halteelement 7.2 verwendet worden. The holding element 7.2 here consists, for example, of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here as an example for the entire holding element 7.2.
Das Halteelement 7.2 hat einen Durchmesser D3 von beispielsweise 10 mm, der Emissionseinsatz hat einen Durchmesser D7 von beispielsweise 1,8 mm. Damit ergibt sich eine Wandstärke des Haltelements 7.2 von 4,1 mm und damit auch eine vordere Kreisringfläche 7.2.5, die sich 4,1 mm radial nach außen erstreckt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Legierung nur in einem Teil oder einem Bereich des Halteelements 7.2 vorhanden ist. Dies ist dann vorzugsweise zumindest an der Innenfläche 7.2.3 des Halteelements 7.2 der Fall. Dieser Bereich erstreckt sich dann vorzugsweise mindestens 0,5 mm von der Innenfläche her radial nach außen. Es ist noch besser, wenn der Bereich sich mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. Dies kann z. B. so realisiert werden, dass sich der Zirkoniumanteil und/oder der Silberanteil radial nach außen verringert und der Kupferanteil sich erhöht. The holding element 7.2 has a diameter D3 of, for example, 10 mm, the emission insert has a diameter D7 of, for example, 1.8 mm. This results in a wall thickness of the holding element 7.2 of 4.1 mm and thus also a front circular ring surface 7.2.5, which extends 4.1 mm radially outward. There is also the possibility that the alloy is only present in a part or an area of the holding element 7.2. This is then preferably the case at least on the inner surface 7.2.3 of the holding element 7.2. This area then preferably extends radially outward from the inner surface at least 0.5 mm. It is even better if the area extends radially outward by at least 1 mm. This can e.g. B. be realized in such a way that the zirconium content and / or the silver content is reduced radially outwards and the copper content increases.
Der Elektrodenhalter 7.1 besteht zumindest aus einem gut elektrisch leitfähigen Material, in diesem Beispiel zu 90 % seiner Masse aus Kupfer. The electrode holder 7.1 consists at least of a material with good electrical conductivity, in this example 90% of its mass is made of copper.
Die Masse des Emissionseinsatzes besteht in diesem Beispiel vorzugsweise zumindest zu 97 % aus Hafnium. In this example, the mass of the emission insert preferably consists of at least 97% hafnium.
Figur 6 zeigt eine Düse 4 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die beispielhaft in den Plasmabrenner 1 von Figur 1 eingesetzt ist. Diese Düse 4 kann vollständig aus einer Legierung aus Silber und Zirkonium, aus Silber und Hafnium oder aus Silber und Zirkonium und Hafnium bestehen. Wesentlich ist aber, dass der Bereich der Düse, der mit dem Plasmastrahl oder dem Lichtbogen in Kontakt kommen kann, aus diesem Material besteht. Dies ist die Innenfläche 4.2 der Düse 4. Dies kann beispielsweise durch Befestigen eines Düseneinsatzes 4.4 aus besagtem Material in einer Düsenhalterung 4.3 erfolgen. Dies ist beispielhaft in Figur 6.1 dargestellt. FIG. 6 shows a nozzle 4 according to a particular embodiment of the present invention, which is used by way of example in the plasma torch 1 from FIG. This nozzle 4 can consist entirely of an alloy of silver and zirconium, of silver and hafnium or of silver and zirconium and hafnium. However, it is essential that the area of the nozzle that can come into contact with the plasma jet or the arc is made of this material. This is the inner surface 4.2 of the nozzle 4. This can be done, for example, by fastening a nozzle insert 4.4 made of said material in a nozzle holder 4.3. This is shown as an example in Figure 6.1.
In den vorliegenden Beispielen besteht in Figur 6 die Düse 4 und in Figur 6.1 der Düsenkappeneinsatz 4.4 aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für die gesamte Düse 4 verwendet worden. In the present examples, the nozzle 4 in FIG. 6 and the nozzle cap insert 4.4 in FIG. 6.1 consist of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here for the entire nozzle 4 as an example.
Der Düseneinsatz 4.4 kann dabei z. B. durch Kraftschluss, Formschluss, aber auch durch ein thermisches Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen, insbesondere Laserlöten, Laserschweißen, Lichtbogenlöten, Lichtbogenschweißen, Vakuumlöten, Vakuumlaserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, mit dem Düsenhalter 4.3 verbunden sein. Als Fügeverfahren ist auch Diffusionsschweißen vorteilhaft. Hierbei werden Druck und Temperatur angewandt. The nozzle insert 4.4 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, Laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding can be connected to the nozzle holder 4.3. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.
Figur 7 zeigt die Düsenschutzkappe 9 gemäß Figur 1. Diese Düsenschutzkappe 9 kann vollständig aus z.B. einer Legierung aus Silber und Zirkonium, aus Silber und Hafnium oder aus Silber und Zirkonium und Hafnium bestehen. Wesentlich ist aber, dass der Bereich der Düse, der mit dem Plasmastrahl oder dem Lichtbogen in Kontakt kommen kann, aus diesem Material besteht. Dies ist die Innenfläche 9.2 der Düsenschutzkappe 9. Dies kann beispielsweise durch Befestigen eines Düsenschutzkappeneinsatzes 9.4 aus besagtem Material in einem Düsenschutzkappenhalter 9.3 erfolgen. Dies ist beispielhaft in Figur 7.1 dargestellt. FIG. 7 shows the nozzle protection cap 9 according to FIG. 1. This nozzle protection cap 9 can consist entirely of, for example, an alloy of silver and zirconium, of silver and hafnium or of silver and zirconium and hafnium. However, it is essential that the area of the nozzle that can come into contact with the plasma jet or the arc is made of this material. This is the inner surface 9.2 of the nozzle protection cap 9. This can be done, for example, by fastening a nozzle protection cap insert 9.4 made of said material in a nozzle protection cap holder 9.3. This is shown as an example in FIG. 7.1.
In den vorliegenden Beispielen besteht in Figur 7 die Düsenschutzkappe 9 und in Figur 7.1 der Düsenschutzkappeneinsatz 7.1 aus einer Legierung aus Silber, Kupfer und Zirkonium. Die Anteile an der Masse verteilen sich beispielsweise folgendermaßen: Silber 97 %, Zirkonium 2 %, Kupfer 1 %. Dabei ist hier beispielhaft die Legierung für die gesamte Düsenschutzkappe 9 verwendet worden. In the present examples, the nozzle protection cap 9 in FIG. 7 and the nozzle protection cap insert 7.1 in FIG. 7.1 consist of an alloy of silver, copper and zirconium. The proportions of the mass are distributed as follows, for example: silver 97%, zirconium 2%, copper 1%. The alloy has been used here as an example for the entire protective nozzle cap 9.
Der Düsenschutzkappeneinsatz 9.4 kann dabei z. B. durch Kraftschluss, Formschluss, aber auch durch ein thermisches Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen, insbesondere Laserlöten, Laserschweißen, Lichtbogenlöten, Lichtbogenschweißen, Vakuumlöten, Vakuumlaserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen mit dem Düsenschutzkappenhalter 9.3 verbunden sein. Als Fügeverfahren ist auch Diffusionsschweißen vorteilhaft. Hierbei werden Druck und Temperatur angewandt. The nozzle protection cap insert 9.4 can, for. B. by force fit, form fit, but also by a thermal joining process, such as soldering, welding, in particular laser soldering, laser welding, arc soldering, arc welding, vacuum soldering, vacuum laser welding or electron beam welding with the nozzle cap holder 9.3. Diffusion welding is also advantageous as a joining method. Pressure and temperature are used here.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste l Lichtbogenbrenner, Plasmabrenner, PlasmaschneidbrennerThe features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various embodiments. LIST OF REFERENCE SYMBOLS l arc torch, plasma torch, plasma cutting torch
2 Düsenkappe 2 nozzle cap
3 Plasmagasführung 3 plasma gas duct
4 Düse 4 nozzle
4.1 Düsenöffnung 4.1 Nozzle opening
4.2 Innenfläche der Düsenöffnung 4.2 Inner surface of the nozzle opening
4.3 Düsenhalter 4.3 Nozzle holder
4.4 Düseneinsatz 4.4 Nozzle insert
5 Düsenaufnahme 5 nozzle holder
6 Elektrodenaufnahme 6 Electrode holder
7 Elektrode 7 electrode
7.1 Elektrodenhalter 7.1 Electrode holder
7.1.1 vordere Fläche 7.1.1 front face
7.1.2 Außenfläche Innenfläche Bohrung Hohlraum vorderes Ende hinteres Ende Halteelement Bohrung äußere Mantelfläche Innenfläche vordere Kreisringfläche Emissionseinsatz vordere Fläche äußere Mantelfläche Naht Düsenschutzkappenaufnahme 9 Düsenschutzkappe 7.1.2 External surface Inner surface of the bore, cavity, front end, rear end, retaining element, bore, outer circumferential surface, inner surface, front circular ring surface, emission insert, front surface, outer circumferential surface, seam, nozzle protection cap holder 9 Nozzle protection cap
9.1 Düsenschutzkappenöffnung 9.1 Nozzle protection cap opening
9.2 Innenfläche der Düsenschutzkappenöffnung9.2 Inner surface of the nozzle protection cap opening
9.3 Düsenschutzkappenhalter 9.3 Nozzle protection cap holder
9.4 Düsenschutzkappeneinsatz 9.4 Nozzle protection cap insert
10 Sekundärgasführung 10 Secondary gas routing
Di Innendurchmesser Di inside diameter
D3 Außendurchmesser D3 outside diameter
D5 Innendurchmesser D5 inside diameter
D7 Durchmesser D7 diameter
Li Länge Li length
L2 Rückbrand L2 burn-back
M mittlere Längsachse M central longitudinal axis
PG Plasmagas PG plasma gas
SG Sekundärgas WRi KühlmittelrücklaufSG secondary gas WRi coolant return
WR2 KühlmittelrücklaufWR2 coolant return
WVi KühlmittelvorlaufWVi coolant supply
WV2 Kühlmittelvorlauf WV2 coolant supply

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Verschleißteil (4, 7, 9) für einen Lichtbogenbrenner (1), Plasmabrenner oder Plasmaschneidbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißteil oder zumindest ein Teil oder ein Bereich des Verschleißteils aus einer Legierung aus Silber und Zirkonium, aus Silber und Hafnium oder aus Silber und Zirkonium und Hafnium besteht. 1. wearing part (4, 7, 9) for an arc torch (1), plasma torch or plasma cutting torch, characterized in that the wearing part or at least part or a region of the wearing part is made of an alloy of silver and zirconium, of silver and hafnium or of There is silver and zirconium and hafnium.
2. Verschleißteil (4, 7, 9) nach Anspruch 1, wobei der Anteil des Silbers mindestens 60 %, vorteilhafterweise mindestens 80 %, noch besser mindestens 92 %, am besten 97 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches beträgt. 2. wearing part (4, 7, 9) according to claim 1, wherein the proportion of silver is at least 60%, advantageously at least 80%, even better at least 92%, best 97% of the volume or the mass of the wearing part or the part or the Area is.
3. Verschleißteil (4, 7, 9) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anteil des Zirkoniums und/oder des Hafniums minimal 0,05 %, besser minimal 0,5 %, am besten minimal 1 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches beträgt. 3. wearing part (4, 7, 9) according to claim 1 or 2, wherein the proportion of the zirconium and / or the hafnium is at least 0.05%, better at least 0.5%, best at least 1% of the volume or the mass of the Wear part or part or area.
4. Verschleißteil (4, 7,9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Zirkoniums und/ oder des Hafniums maximal 5 %, besser maximal 2 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteiles oder des Teils oder des Bereiches beträgt. 4. wearing part (4, 7, 9) according to one of the preceding claims, wherein the proportion of zirconium and / or hafnium is a maximum of 5%, better a maximum of 2% of the volume or the mass of the wearing part or the part or the area.
5. Verschleißteil (4, 7, 9) nach einem der vorangehenden Ansprüche , wobei der zu 100 % des Volumens oder der Masse des Verschleißteils oder des Teils oder des Bereiches verbleibende Anteil zu mindestens 60 % aus Kupfer gebildet wird. 5. wear part (4, 7, 9) according to one of the preceding claims, wherein the proportion remaining to 100% of the volume or the mass of the wear part or of the part or of the area is formed to at least 60% of copper.
6. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verschleißteil eine Elektrode (7) für einen Lichtbogenbrenner (1) ist. 6. Wear part according to one of claims 1 to 5, wherein the wear part is an electrode (7) for an arc torch (1).
7. Verschleißteil nach Anspruch 6, wobei die Elektrode (7) ein vorderes (7.1.8) und ein hinteres Ende (7.1.9) aufweist, sich entlang einer Längsachse M erstreckt und zumindest einen Emissionseinsatz (7.3) am vorderen Ende (7.1.8) sowie einen Elektrodenhalter (7.1) und ggf. ein Halteelement (7.2) für den Emissionseinsatz (7.3) aufweist. 7. Wear part according to claim 6, wherein the electrode (7) has a front (7.1.8) and a rear end (7.1.9), extends along a longitudinal axis M and at least one emission insert (7.3) at the front end (7.1. 8) as well as an electrode holder (7.1) and possibly a holding element (7.2) for the emission insert (7.3).
8. Verschleißteil nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche (7.1.3) des Elektrodenhalters (7.1) oder einer Innenfläche (7.2.3) des Halteelementes (7.2), die mit dem Emissionseinsatz (7.3) durch Berührung in Kontakt steht, aus besagter Legierung besteht. 8. Wear part according to claim 7, wherein at least a section of an inner surface (7.1.3) of the electrode holder (7.1) or an inner surface (7.2.3) of the holding element (7.2) which is in contact with the emission insert (7.3), consists of said alloy.
9. Verschleißteil nach Anspruch 8, wobei sich die Legierung zumindest vom Teilabschnitt der Innenfläche (7.1.3) des Elektrodenhalters (7.1) her oder der Innenfläche (7.2.3) des Halteelements (7.2) her mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. 9. Wear part according to claim 8, wherein the alloy extends at least from the section of the inner surface (7.1.3) of the electrode holder (7.1) or the inner surface (7.2.3) of the holding element (7.2) at least 0.5 mm, better at least 1 mm extends radially outward.
10. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zumindest ein Teilabschnitt einer vorderen Fläche (7.1.1), die sich unmittelbar neben der vorderen Fläche (7.3.1) des Emissionseinsatzes (7.3) anschließt, besagte Legierung aufweist. 10. Wear part according to one of claims 7 to 9, wherein at least a section of a front surface (7.1.1), which adjoins the front surface (7.3.1) of the emission insert (7.3) immediately adjacent, has said alloy.
11. Verschleißteil nach Anspruch 10, wobei sich besagter Teilabschnitt der vorderen Fläche (7.1.1) mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. 11. A wearing part according to claim 10, wherein said section of the front surface (7.1.1) extends at least 0.5 mm, better at least 1 mm, radially outward.
12. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Emissionseinsatz (7.3) zumindest zu 90% des Volumens oder der Masse aus Hafnium oder Zirkonium oder Wolfram besteht. 12. Wear part according to one of claims 7 to 11, wherein the emission insert (7.3) consists of at least 90% of the volume or the mass of hafnium or zirconium or tungsten.
13. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verschleißteil eine Düse (4) mit zumindest einer Düsenöffnung (4.1) ist. 13. Wear part according to one of claims 1 to 5, wherein the wear part is a nozzle (4) with at least one nozzle opening (4.1).
14. Verschleißteil nach Anspruch 13, wobei zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche (4.2) der Düsenöffnung (4.1) besagte Legierung aufweist. 14. A wearing part according to claim 13, wherein at least a portion of an inner surface (4.2) of the nozzle opening (4.1) has said alloy.
15. Verschleißteil nach Anspruch 14, wobei sich die Legierung zumindest vom Teilabschnitt der Innenfläche (4.2) der Düsenöffnung (4.1) her mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. 15. A wearing part according to claim 14, wherein the alloy extends radially outward at least from the section of the inner surface (4.2) of the nozzle opening (4.1) at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
16. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verschleißteil eine Düsenschutzkappe (9) mit zumindest einer Düsenschutzkappenöffnung (9.1) ist. 16. Wear part according to one of claims 1 to 5, wherein the wear part is a nozzle protection cap (9) with at least one nozzle protection cap opening (9.1).
17. Verschleißteil nach Anspruch 16, wobei zumindest ein Teilabschnitt einer Innenfläche (9.2) der Düsenschutzkappenöffnung (9.1) besagte Legierung aufweist. 17. A wearing part according to claim 16, wherein at least a section of an inner surface (9.2) of the nozzle protection cap opening (9.1) has said alloy.
18. Verschleißteil nach Anspruch 17, wobei sich die Legierung zumindest vom Teilabschnitt der Innenfläche (9.2) der Düsenschutzkappenöffnung (9.1) her mindestens 0,5 mm, besser mindestens 1 mm radial nach außen erstreckt. 18. A wearing part according to claim 17, wherein the alloy extends radially outward at least from the section of the inner surface (9.2) of the nozzle protection cap opening (9.1) at least 0.5 mm, better at least 1 mm.
19. Lichtbogenbrenner mit mindestens einer von einer Elektrode nach einem der Ansprüche 6 bis 12, einer Düse nach einem der Ansprüche 13 bis 15 und einer Düsenschutzkappe nach einem der Ansprüche 16 bis 18. 19. Arc torch with at least one of an electrode according to one of claims 6 to 12, a nozzle according to one of claims 13 to 15 and a nozzle protection cap according to one of claims 16 to 18.
20. Plasmabrenner oder Plasmaschneidbrenner mit mindestens einer von einer Elektrode nach einem der Ansprüche 6 bis 12, einer Düse nach einem der Ansprüche 13 bis 15 und einer Düsenschutzkappe nach einem der Ansprüche 16 bis 18. 20. Plasma torch or plasma cutting torch with at least one of an electrode according to one of claims 6 to 12, a nozzle according to one of claims 13 to 15 and a nozzle protection cap according to one of claims 16 to 18.
21. Verfahren zum Plasmaschneiden, unter Verwendung eines Plasmaschneidbrenners nach Anspruch 20, wobei der Plasmaschneidbrenner mit einem sauerstoffhaltigen Gas oder Gasgemisch als Plasmagas betrieben wird. 21. A method for plasma cutting, using a plasma cutting torch according to claim 20, wherein the plasma cutting torch is operated with an oxygen-containing gas or gas mixture as the plasma gas.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Elektrode (7) und/oder die Düse (4) und/oder die Düsenschutzkappe (9) mit einem flüssigen Medium gekühlt wird/werden. 22. The method according to claim 21, wherein the electrode (7) and / or the nozzle (4) and / or the nozzle protection cap (9) is / are cooled with a liquid medium.
23. Verfahren zum Plasmaschneiden, insbesondere von Werkstücken, mit einem Plasmaschneidbrenner (1), umfassend eine Elektrode (7) mit einem Elektrodenhalter (7.1) und einem Emissionseinsatz (7.3), eine Düse (4) und eine Düsenaufnahme (5) für die Düse (4) und eine Elektrodenaufnahme (6) für die Elektrode (7), wobei während des Betriebes des Plasmaschneidbrenners (1) ab einem vorab definierbaren Grenzwert für den Rückbrand (L2) des Emissionseinsatzes (7.3) ein Zünden des Pilotlichtbogens unterlassen wird, um eine Zerstörung der Elektrode (7) während des Schneidens zu verhindern oder hinauszuzögern. 23. A method for plasma cutting, in particular workpieces, with a plasma cutting torch (1), comprising an electrode (7) with an electrode holder (7.1) and an emission insert (7.3), a nozzle (4) and a nozzle holder (5) for the nozzle (4) and an electrode holder (6) for the electrode (7), the pilot arc being ignored during operation of the plasma cutting torch (1) from a previously definable limit value for the burn-back (L2) of the emission insert (7.3) To prevent or delay the destruction of the electrode (7) during cutting.
24. Verfahren nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert für den Rückbrand (L2) mindestens 2,0 mm, besser mindestens 2,3 mm beträgt. 24. The method according to claim 23, characterized in that the limit value for the burn-back (L2) is at least 2.0 mm, better at least 2.3 mm.
25. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (7) für einen Lichtbogenbrenner, Plasmabrenner (1) oder Plasmaschneidbrenner, wobei die Elektrode (7) ein vorderes25. A method for producing an electrode (7) for an arc torch, plasma torch (1) or plasma cutting torch, the electrode (7) having a front
(7.1.8) und ein hinteres Ende (7.1.9) aufweist, sich entlang einer Längsachse M erstreckt und zumindest einen Emissionseinsatz (7.3) am vorderen Ende (7.1.8), einen Elektrodenhalter (7.1), ein Halteelement (7.2) für den Emissionseinsatz sowie einen sich zum hinteren Ende (7.1.9) erstreckenden Hohlraum (7.1.7), der zum hinteren Ende(7.1.8) and a rear end (7.1.9), extending along a longitudinal axis M and at least one emission insert (7.3) at the front end (7.1.8), an electrode holder (7.1), a holding element (7.2) for the emission insert and a cavity (7.1.7) extending to the rear end (7.1.9), the cavity (7.1.7) towards the rear end
(7.1.9) offen ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: (7.1.9) is open, the method comprising:
Verbinden des Halteelements (7.2) mit dem Elektrodenhalter (7.1) durch thermisches Fügen, insbesondere Löten oder Schweißen, aus Richtung des Hohlraumes (7.1.7). Connecting the holding element (7.2) to the electrode holder (7.1) by thermal joining, in particular soldering or welding, from the direction of the cavity (7.1.7).
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