JPS63248539A

JPS63248539A - プラズマト−チの製造方法

Info

Publication number: JPS63248539A
Application number: JP8264287A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kono; 隆之河野; Hiroshi Fujimura; 藤村　浩史; Shinsuke Oba; 大場　真助; Tatsuro Fukae; 深江　達郎; Norikuni Inoguchi; 猪口　紀洲
Original assignee: INOGUCHI TEKKOSHO KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: INOGUCHI TEKKOSHO KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1988-10-14

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、プラズマトーチの製造方法の改良に関する。

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

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

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

しかして、プラズマアークを発生させる前にまず冷却水
をノズル冷却水供給パイプ５及び電極冷却水パイプ１２
からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極支持筒
（チップ）３と棒電極９の冷却を開始する。次に、作動
ガス供給パイプ１１からアルゴン、水素、酸素、空気及
びそれ等の混合ガスを作動ガス供給パイプ１１からトー
チ内に入れ、ノズル１の先端から放出する。この時作動
ガスは、作動ガス旋回周兼内筒固定環２により旋回流と
なり、ノズル先端に供給される。次にパイロットアーク
電′ｍ１５を作動させ、第５図に示す如く、棒電極９と
ノズル１との間に小電流のパイロットアーク２３を発生
させる。このパイロットアーク２３によって発生する熱
によりノズル１の先端に供給された作動ガスは旋回プラ
ズマ流となり、パイロットプラズマ２２としてノズル口
から下方へ伸びて行く。このパイロットプラズマ２２が
被切断材２０に接触したのち、パイロットアーク電源１
５を切り、同時にプラズマ電源１７を作動させ、アーク
２３を棒電極９と被切断材２０との間に移行させて大電
流＜ｉｏｏ〜２５ＯＡ）を流す。これによりプラズマア
ーク２１が発生し、被切断材２０を切断する。

ところで、従来装置においては、棒電極９は第２図に示
す如く作製される。

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

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

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

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

［問題点を解決するための手段］本発明は、電極支持筒の中心部に棒電極を配設し、該電
極支持筒と同軸になるように設けられ、かつ前記棒電極
の先端に向かって漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルを有
し、前記棒電極と被切断材との間にプラズマアークを発
生させて該被切断材を切断するプラズマトーチにおいて
、電極支持筒となる金属棒に棒電極となる電極材が圧入
される圧入孔を開ける工程と、この圧入孔の内径よりも
大きい外径を持つ電極材を前記圧入孔の中に冷間で圧入
するか又は前記金属棒を加熱し熱間で圧入する工程と、
前記１Ｍ材の外径よりも若干大きいリング状かしめ治具
で電極材の圧入側から該電極材周囲の金属棒を加圧して
かしめる工程と、前記゛金属棒を機械加工して電極支持
筒を製作する工程とを具備することを要旨とする。

［作用コ本発明によれば、（イ）、圧入用治具を用いて電極材を圧入孔に圧入する
ため、電極材の周囲の金属棒に圧縮弾性応力が残留する
。従って、両者の密着性は極めて良くなり、これにより
機械加工後の棒電極と電極支持筒の密着性が、従来のよ
うにビアダル状になることなく極めて良好になる。

（ロ）、特に、第１図（Ｃ１）の如く、圧入孔のある金
属棒を加熱膨張させ、圧入用治具を用いて電極材を圧入
孔に圧入する場合には、焼きばめ効果が発揮され、棒電
極と電極支持筒の密着性は更に改善される。

（ハ）、かしめ治具により電極材の圧入側から該電極材
周囲の金属棒を加圧してかしめるため、電極材の先端部
に圧縮力が付加され、先端部の密着性が改善される。従
って、機械加工後の棒電極と電極支持筒の密着性が、極
めて良好になる。

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

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

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

■次に、前記圧入孔３３の内径よりも大きい外径を持つ
電極材９ａを、圧入用治具３４を用いて前記圧入孔３３
の中に冷間で圧入した（第１図（Ｃ１）図示）。なお、
冷間で圧入する代りに、圧入孔３３のある金属棒３１を
ヒータ３６（又はガス炎）で加熱膨張させ、圧入用治具
３４を用いて電極材９ａを圧入孔３３に圧入してもよい
（第１図（Ｃ２）図示）。

■つづいて、前記電極材９ａの外径よりも若干大きいリ
ング状かしめ治具３５により、電極材９ａの圧入側（図
中下側）から該電極材周囲の金属棒３１を加圧してかし
めた　く第１図（ｄ）図示）。

■更に、前記金属棒３１及び電極材９ａを機械加工して
電極支持筒３及び棒電極９を製作した（第１図（ｅ）図
示）。

上記実施例によれば、以下に述べる効果を有する。

（イ）６圧入用治具３４を用いて電極材９ａを圧入孔３
３に圧入するため、電極材９ａの周囲の金属棒３１に圧
縮弾性応力が残留する。従って、両者の密着性は極めて
良くなり、これにより機械加工後の棒電極９と電極支持
筒３の密着性が、従来のようにビアダル状になることな
く極めて良好になる。第７図は、この状態を示す写真の
模式図である。

（ロ）、特に、第１図（Ｃ１）の如く、圧入孔３３のあ
る金属棒３１を加熱膨張させ、圧入用治具３４を用いて
電極材９ａを圧入孔３３に圧入する場合には、焼きばめ
孔かが発揮され、棒電極９と電極支持筒３の密着性は更
に改善される。

（ハ）、第１図（ｄ）でかしめ治具３５により電極材９
ａの圧入側から該電極材周囲の金属棒３１を加圧してか
しめるため、電極材９ａの先端部に圧縮力が付加され、
先端部の密着性が改善される。従って、機械加工後の棒
電極９と電極支持筒３の密着性が、極めて良好になる。

（ニ）、上述した如く棒電極９と電極支持筒３の密着性
が良いため、棒電極９の冷却が極めて効率よく行われ、
棒電極９のアーク発生点と冷却水接触点との勾配を急峻
にできる。しかして、棒電極９の消耗はアーク発生の点
での棒電極の酸化飛散作用によるが、アーク発生中酸素
は棒電極９のアーク発生点よりも深部にまで拡散する。

従って、この深部への酸素の拡散速度が早いと、棒電極
９の消耗が激しくなるが、冷却効率が向上すると棒電極
９の温度が下がり、酸素の拡散速度を低下させることで
棒電極９の消耗を低減できる。

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

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプラズマトーチの製造
方法を工程順に示す断面図、第２図は従来のプラズマト
ーチの製造方法を工程順に示す断面図、第３図は従来法
及び本発明法による電極寿命の特性図、第４図及び第５
図は夫々従来のプラズマトーチの断面図、第６図は従来
法による棒電極及び電極支持筒の断面図の写真の模式図
、第７図は本発明による棒電極及び電極支持筒の断面の
写真の模式図である。１・・・外筒ノズル、２・・・旋回周兼内筒固定環、３
・・・電極支持筒、４・・・水冷外筒、５・・・冷却水
供給パイプ、６・・・冷却水排出パイプ、７・・・通電
パイプ、８・・・電極冷却水導管、９・・・棒電極、１
０・・・連結管、１１・・・作動ガス供給パイプ、１２
・・・電極冷却水供給パイプ、１３・・・電極冷却水排
出パイプ、１５・・・パイロットアーク電源、１７・・
・プラズマ電源、１９・・・プラズマ電源、２０・・・
被切断材、２１．２３・・・プラズマアーク、２２・・
・パイロットプラズマ、３１・・・金属棒、３３・・・
圧入孔、３４・・・かしめ用治具、３５・・・リング状
かしめ治具、３６・・・ヒータ。

Claims

【特許請求の範囲】

電極支持筒の中心部に棒電極を配設し、該電極支持筒と
同軸になるように設けられ、かつ前記棒電極の先端に向
かって漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルを有し、前記棒
電極と被切断材との間にプラズマアークを発生させて該
被切断材を切断するプラズマトーチの製造方法において
、電極支持筒となる金属棒に棒電極となる電極材が圧入
される圧入孔を開ける工程と、この圧入孔の内径よりも
大きい外径を持つ電極材を前記圧入孔の中に冷間で圧入
するか又は前記金属棒を加熱し熱間で圧入する工程と、
前記電極材の外径よりも若干大きいリング状かしめ治具
で電極材の圧入側から該電極材周囲の金属棒を加圧して
かしめる工程と、前記金属棒を機械加工して電極支持筒
を製作する工程とを具備することを特徴とするプラズマ
トーチの製造方法。