KR101209617B1 - 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 절단용 전극 본체와 전극 부재가 진공 열처리로 내부에서 용가재에 의해 일체로 형성되도록 하므로써 플라즈마 절단용 전극의 수명을 연장하고, 철판 절단 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법을 제공한다. 특히, 전극 부재에 금도금을 하므로써 전극 본체와의 일체로 접합시 미접합부분이 발생되지 않아 전기 전도율을 최대한 향상시킴과 동시에 최대의 전류가 전극 부재의 접합면에서 일정하게 흐를 수 있도록 하는 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극은 전기 전도성이 우수한 소재로 형성되고, 선단부에 삽입홈(22)을 갖는 전극 본체(20)와; 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입되고, 전기 전도성, 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30) 및; 전극 본체(20)와 전극 부재(30)를 접합시키기 위한 용가재(40)를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 플라즈마 절단용 전극 본체와 전극 부재가 진공 열처리로 내부에서 용가재에 의해 일체로 형성되도록 하므로써 플라즈마 절단용 전극의 수명을 연장하고, 철판 절단 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
특히, 전극 부재에 금도금을 하므로써 전극 본체와의 일체로 접합시 미접합부분이 발생되지 않아 전기 전도율을 최대한 향상시킴과 동시에 최대의 전류가 전극 부재의 접합면에서 일정하게 흐를 수 있도록 하는 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 중공업 및 조선소 그리고 일반 철 구조물 제작 작업장에서 철판을 자르는데 사용하는 장비는 대부분 플라즈마 절단 장비를 사용하고 있다.
플라즈마 절단 장비는 많은 구성품으로 구성되어 있지만 그 중에서도 특히 플라즈마 절단 장비의 끝단 부에 장착되는 플라즈마 전극은 철판 절단 사용 시간을 좌우하는 중요 부품으로서, 전극 본체와 전극 부재로 이루어진다.
이와 같은 종래의 플라즈마 절단용 전극(100)은 도 1에서 보는 바와 같이 전극 본체(110)의 삽입홀(112)에 전극 부재(120)를 단순하게 삽입하여 접합하게 되어 있으므로 전극 본체(110)와 전극 부재(120)의 접합면이 균일하지 못하고 공간이 발생되었으며, 전류를 흘릴 경우 이 공간으로 전기 저항을 발생시켜 전기 전도율이 저하되며, 플라즈마 아크 발생시 전극 부재(120)의 과다 소모로 수명이 짧아지고 최대 전류를 전극 부재로 흘리지 못하게 된다.
따라서, 상기한 전극 부재의 접합면에서 흐를 수 있는 전류의 크기가 제한됨과 아울러 전류가 일정하게 흐르지 못하게 되고, 전극에 고전류를 통과시키게 되면 플라즈마 아크가 원활하게 발생되지 않을 뿐만 아니라 아크의 직진성과 길이가 짧아져 일정한 두께 이상의 피절단부재의 절단이 불가능하고, 절단속도가 느릴 뿐만 아니라 수명이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 플라즈마 절단용 전극 본체와 전극 부재가 진공 열처리로 내부에서 용가재에 의해 일체로 형성되도록 하므로써 플라즈마 절단용 전극의 수명을 연장하고, 철판 절단 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 새로운 형태의 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
특히, 전극 부재에 금도금을 하므로써 전극 본체와의 일체로 접합시 미접합부분이 발생되지 않아 전기 전도율을 최대한 향상시킴과 동시에 최대의 전류가 전극 부재의 접합면에서 일정하게 흐를 수 있도록 하는 새로운 형태의 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 철판을 자르는데 사용되는 플라즈마 절단기의 끝단부에 장착되어 철판 절단 시간을 좌우하는 플라즈마 절단용 전극에 있어서, 전기 전도성이 우수한 소재로 형성되고, 선단부에 삽입홈(22)을 갖는 전극 본체(20)와; 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입되고, 전기 전도성, 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30) 및; 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 접합시키기 위한 용가재(40)를 포함는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극에서 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입된 상기 전극 부재(30)의 상측에 상기 용가재(40)가 위치되어 진공 열처리에 의해 상기 용가재(40)가 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)과 상기 전극 부재(30) 사이로 스며들어 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극에서 상기 전극 부재(30)는 금도금으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
철판을 자르는데 사용되는 플라즈마 절단기의 끝단부에 장착되어 철판 절단 시간을 좌우하는 플라즈마 절단용 전극을 제조하는 방법에 있어서, 전기 전도성이 우수한 소재로 단조 가공하여 전극 본체(20)를 형성하는 단계(S100)와; 상기 전극 본체(20)의 선단부에 삽입홈(22)을 형성하는 단계(S200)와; 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 대응되는 형상을 갖고, 전기 전도성과 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)와; 상기 전극 부재(30)를 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입하여 상기 전극 부재(30)의 상측에 용가재(40)를 위치시키는 단계(S400)와; 상기 용가재(40)가 상측에 위치된 상기 전극 부재(30)가 삽입된 전극 본체(20)를 진공 열처리하여 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극의 제조방법에 있어서, 상기 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)는 상기 전극 부재(30)에 금도금을 형성하는 단계(S310)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극의 제조방법에 있어서, 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)는 가열, 유지 및 냉각 과정을 포함하되, 상기 가열과 유지 과정은 순차적으로 반복하고, 냉각 과정은 서냉 후 초급랭 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단용 전극 제조방법.
이상과 같이 본 발명에 따른 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법에 의하면, 플라즈마 절단용 전극 본체와 전극 부재가 진공 열처리로 내부에서 용가재에 의해 일체로 형성되도록 하므로써 플라즈마 절단용 전극의 수명을 연장하고, 철판 절단 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
특히, 전극 부재에 금도금을 하므로써 전극 본체와의 일체로 접합시 미접합부분이 발생되지 않아 전기 전도율을 최대한 향상시킴과 동시에 최대의 전류가 전극 부재의 접합면에서 일정하게 흐를 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 플라즈마 절단용 전극을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 분리 사시도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 단면도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 분리 사시도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 단면도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 5에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극은 전극 본체, 전극 부재 및 용가재를 포함하여 이루어진다.
전극 본체는 동(Cu)과 같은 전기 전도성이 우수한 소재로 형성되고, 선단부에 삽입홈을 갖는다.
전극 부재는 전극 본체의 삽입홈에 삽입되고, 하프늄과 같은 전기 전도성과 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성된다. 이때, 전극 부재는 전극 본체의 삽입홈에 삽입되어 진공 열처리로 일체화 될 때 비접합 부분이 발생하지 않도록 금도금으로 형성되어 진다.
한편, 전극 본체의 삽입홈에 삽입되는 전극 부재는 중심축이 전극 본체의 삽입홈의 중심축와 동일한 축 상에 위치되도록 한다. 이는 전극 본체와 전극 부재의 접합 시 전기 전도도가 일정하게 될 수 있도록 하기 위함이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극에서 전극 본체와 전극 부재는 진공 열처리로 내부로 진입시켜 일체로 형성시키는 바 진공 열처리로는 가열, 유지, 냉각의 단계를 갖는다. 이와 같은 진공 열처리로의 단계를 살펴보면, 가열 단계에서는 5K/s 이하로 점진적으로 가열하고, 1073k 이상의 영역에서 10 ~ 300s 동안 유지시키고, 이후 500K/s 이상으로 급랭시켜 온도를 유지하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 바림직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극은 플라즈마 절단용 전극 본체와 전극 부재가 진공 열처리로 내부에서 용가재에 의해 일체로 형성되도록 하므로써 플라즈마 절단용 전극의 수명을 연장하고, 철판 절단 시간을 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
특히, 전극 부재에 금도금을 하므로써 전극 본체와의 일체로 접합시 미접합부분이 발생되지 않아 전기 전도율을 최대한 향상시킴과 동시에 최대의 전류가 전극 부재의 접합면에서 일정하게 흐를 수 있도록 하는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극을 제조하는 방법을 살펴보면, 전기 전도성이 우수한 소재로 단조 가공하여 전극 본체(20)를 형성하는 단계(S100)와, 전극 본체(20)의 선단부에 삽입홈(22)을 형성하는 단계(S200)와, 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 대응되는 형상을 갖고, 전기 전도성과 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)와, 전극 부재(30)를 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입하여 전극 부재(30)의 상측에 용가재(40)를 위치시키는 단계(S400)와, 용가재(40)가 상측에 위치된 전극 부재(30)가 삽입된 전극 본체(20)를 진공 열처리하여 전극 본체(20)와 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)를 포함하여 이루어진다. 이때, 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)는 전극 부재(30)에 금도금을 형성하는 단계(S310)하는 것을 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극에서 진공 열처리하여 전극 본체(20)와 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)는 가열, 유지 및 냉각 과정을 포함하여 이루어진다. 이때, 각 과정은 2단계 과정으로 이루어지며, 가열과 유지를 반복 수행하고, 서냉 후 초급랭 과정으로 이루어진다.
상기 가열 및 유지 과정을 살펴보면, 용가재의 액상선 온도 부근까지 5K/s 이하로 서열하고, 300s 이내로 유지시킨다. 그리고, 1073K 이상의 온도까지 5K/s 이하로 서열하고, 300s 이내로 유지시킨다. 이후, 용가재의 고상선 온도 부금까지 5K/s 이하로 서냉 후 상온까지 700K/s 이상으로 초급랭시키게 된다.
이와 같이 제조되는 플라즈마 절단기 전극(10)은 전극 부재(30)와 동일한 직진도를 갖는 용가재(40)에 의하여 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입된 전극 부재(30)가 균일하면서 일체로 접합되므로, 상기한 전극 본체(20)로 전류가 흐르게 되면 상기한 전류는 전극 부재(30)와 전극 본체(20)의 접합면에 일정하게 흐르게 된다. 즉, 상기한 전극 부재(30)와 전극 본체(20)는 용가재(40)로 진공 상태에서 열처리 할 때 용가재(40)가 전극 부재(30)와 전극 본체(20)의 사이로 스며들면서 접합되게 된다.
따라서 상기한 전극 부재(30)와 전극 본체(20)의 접합면에는 저항이 완전히 제거되어 전기 전도도가 아주 높기 때문에 전극 부재(30)와 전극 본체(20)의 접합면에는 최대한의 전류가 일정하게 흐르게 되는 것이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 절단용 전극 및 그의 제조방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 플라즈마 절단용 전극
20 : 전극 본체 22 : 삽입홈
30 : 전극 부재 40 : 용가재
20 : 전극 본체 22 : 삽입홈
30 : 전극 부재 40 : 용가재
Claims (6)
- 철판을 자르는데 사용되는 플라즈마 절단기의 끝단부에 장착되어 철판 절단 시간을 좌우하는 플라즈마 절단용 전극에 있어서,
전기 전도성이 우수한 소재로 형성되고, 선단부에 삽입홈(22)을 갖는 전극 본체(20)와;
상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입되고, 전기 전도성, 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30) 및;
상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 접합시키기 위한 용가재(40)를 포함하되;
상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입된 상기 전극 부재(30)의 상측에 상기 용가재(40)가 위치되어 진공 열처리에 의해 상기 용가재(40)가 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)과 상기 전극 부재(30) 사이로 스며들어 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)가 일체로 형성되되;
상기 진공 열처리는 5K/s 이하로 점진적으로 가열하고, 1073k 이상의 영역에서 10 ~ 300s 동안 유지시키고, 이후 500K/s 이상으로 급랭시켜 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단용 전극.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 전극 부재(30)는 금도금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단용 전극.
- 철판을 자르는데 사용되는 플라즈마 절단기의 끝단부에 장착되어 철판 절단 시간을 좌우하는 플라즈마 절단용 전극을 제조하는 방법에 있어서,
전기 전도성이 우수한 소재로 단조 가공하여 전극 본체(20)를 형성하는 단계(S100)와;
상기 전극 본체(20)의 선단부에 삽입홈(22)을 형성하는 단계(S200)와;
상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 대응되는 형상을 갖고, 전기 전도성과 내열성 및 내마모성이 우수한 소재로 형성되는 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)와;
상기 전극 부재(30)를 상기 전극 본체(20)의 삽입홈(22)에 삽입하여 상기 전극 부재(30)의 상측에 용가재(40)를 위치시키는 단계(S400)와;
상기 용가재(40)가 상측에 위치된 상기 전극 부재(30)가 삽입된 전극 본체(20)를 진공 열처리하여 상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)를 포함하되;
상기 전극 본체(20)와 상기 전극 부재(30)를 일체로 형성하는 단계(S500)는 가열, 유지 및 냉각 과정을 포함하고, 상기 가열과 유지 과정은 순차적으로 반복하고, 냉각 과정은 서냉 후 초급랭 과정으로 이루어지되;
상기 진공 열처리 과정은 용가재의 액상선 온도 부근까지 5K/s 이하로 서열하고, 300s 이내로 유지시키고, 1073K 이상의 온도까지 5K/s 이하로 서열하고, 300s 이내로 유지시킨 후, 용가재의 고상선 온도 부금까지 5K/s 이하로 서냉 후 상온까지 700K/s 이상으로 초급랭시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단용 전극 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 전극 부재(30)를 가공하는 단계(S300)는 상기 전극 부재(30)에 금도금을 형성하는 단계(S310)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단용 전극 제조방법.
- 삭제
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