KR810002036B1

KR810002036B1 - Plasma-arc cutting method

Info

Publication number: KR810002036B1
Application number: KR7801142A
Authority: KR
Inventors: 나오요시 호소다; 다께시 호소다
Original assignee: 나오요시 호소다; 다께시 호소다
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1981-12-21

Abstract

For plasma-arc cutting, a metal workpiece(3) is cut by an arc(12) extending from an electrode(17) within a nozzle(13) end being held in contact with the workpiece during cutting so that a cut of reduced width can be made without emission of intense light and with minimal temp. rise in the workpiece. The nozzle end is grooved to permit escape of gas and argon is passed through the nozzle while the arc is being struck and a mixt. of argon and nitrogen during cutting. Striking of the arc is actuated by the nozzle contacting the workpiece and completing an electrical circuit. The method can be applied to a computer-controllec cutting machine, or can be used to provide a small pencil-type cutter.

Description

플라즈마-아아크 절단방법Plasma-arc cutting method

제1도는 종래의 플라즈마-아아크 절단기의 노즐의 단면도.1 is a cross-sectional view of a nozzle of a conventional plasma-arc cutter.

제2도는 본 발명에 따르는 플라즈마-아아크 절단기의 노즐의 단면도.2 is a sectional view of a nozzle of a plasma-arc cutter according to the present invention.

제3도는 본 발명의 플라즈마-아아크와 벽 부분품의 계통도.3 is a schematic diagram of the plasma-arc and wall parts of the present invention.

제4도는 본 발명에 있어 조절장치로 사용된 전기회로의 계통도.4 is a schematic diagram of an electrical circuit used as a regulating device in the present invention.

본 발명은 종래의 방법에 비해 작업이 용이하고 효율이 높은 플라즈마-아아크 절단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma-arc cutting method that is easier and more efficient than conventional methods.

종래의 플라즈마 아아크 절단기는 제1도에서 표현된 바와 같이, 노즐 말단(2)은 절단모재(3)의 표면(4)에서 일정한 간격(L)만큼 떨어져 설치되어 있다.In the conventional plasma arc cutting machine, as shown in FIG. 1, the nozzle end 2 is provided at a predetermined distance L from the surface 4 of the cutting base material 3.

전극과 모재(3) 사이의 간격(L')은 노즐말단(2)은 모재(3) 사이의 간격(L)에 따라 결정되는데, 안정된 플라즈마-아아크(5)를 얻기 위해서는 일정한 범위내에서 유지되어야 하므로, 그러한 플라즈마-아아크 절단기를 동작시키기 위해서는 고도의 숙련된 기술이 요구된다.The distance L 'between the electrode and the base material 3 is determined by the distance L between the nozzle end 2 and the base material 3, which is maintained within a predetermined range to obtain a stable plasma arc. Because of this, highly skilled techniques are required to operate such plasma-arc cutters.

작업자는 노즐말단(2)과 모재(3)의 표면(4)과의 사이에 적절한 간격(L)이 유지되도록 노즐말단(2)을 주시하여야 한다. 따라서 아아크(5)에 의해 발생되는 강한 빛이 필연적으로 시야에 들어오기 때문에 보안경을 필요로 한다.The operator should keep an eye on the nozzle end 2 so that an appropriate distance L is maintained between the nozzle end 2 and the surface 4 of the base material 3. Therefore, since the strong light generated by the arc (5) inevitably enters the field of view, safety glasses are required.

또한 간격(L)을 적당히 유지했을때 얻어지는 모재(3)의 절단 관통부(6)의 지름(D)은 노즐지름(D')의 약 2배가 된다. 그러나 어떤 점(Certain point)에서 연속적인 아아크가 발생하는 문제 때문에 노즐의 크기(D')를 줄임으로써 절단 관통부(6)의 크기를 임의로 줄일 수는 없다.In addition, the diameter D of the cutting penetration part 6 of the base material 3 obtained when the space | interval L is maintained moderately becomes about twice the nozzle diameter D '. However, it is not possible to arbitrarily reduce the size of the cutting through part 6 by reducing the size of the nozzle D 'due to the problem of continuous arcing at a certificate point.

본 발명은 이와 같은 결점을 제거하며, 전극과 모재 사이의 간격을 특별한 기술이 없이도 용이하게 유지할 수가 있으며, 모재의 절단 관통부의 지름을 절단기의 노즐의 지름과 거의 같게 하며, 작업자가 아아크에 의해 발생되는 강력한 빛을 주시할 필요가 없는 플라즈마-아아크 절단방법을 제시하는 것으로 제 2도 이하에 따라 상술하면,The present invention eliminates these drawbacks, and can easily maintain the gap between the electrode and the base material without any special technique, make the diameter of the cutting penetration part of the base material almost equal to the diameter of the nozzle of the cutter, and the operator is caused by arcing. Referring to FIG. 2 below, by presenting a plasma-arc cutting method that does not require attention to a strong light,

제2도는 종래의 절단기를 설명한 제1도에 대응하는 본 발명품인 플라즈마-아아크 절단기의 주요부(11)를 나타내고 있다. 노즐(13)의 끝부분인 노즐말단(14)은 모재(15)의 표면(16)에 접촉되어 있다. 이때 음극봉(17)은 아르곤 가스가 흐르고 있는 상태에서 모재(15)쪽으로 이끌려지면서 음극봉(17)과 첫번째 양극점(Anode point)(18) 사이에서 아아크(12)가 발생한다. 이때 아르곤 가스의 흐름에 질소 가스가 혼합되어 가스의 유속이 변화하며, 절단을 위해 전극간 거리(ℓ)을 적절히 유지하기 위하여 음극봉(17)을 표면(16)으로부터 이동시킨다. 이때 노즐(13)은 표면과의 접촉을 유지하면서 모재표면(16)을 따라 이동하여 모재가 절단된다. 한편 노즐말단(14)에는 가스흐름을 변환시키기 위해 뒤집혀진 자 모양을 한 디스포우즈드 에스케이프 그루우브(disposed escape groove)(19)가 방사상으로 설치된다. 모재(15)가 절단되는 중에는 모재(15)상에 형성된 양극점(18)의 이동범위는 노즐지름(L)의 범위에서 이탈되는 일이 없으며, 양극점(18)이 노즐(13)로 이동하는 일이 없다.FIG. 2 shows the main part 11 of the plasma-arc cutter which is the present invention corresponding to FIG. 1 which demonstrated the conventional cutter. The nozzle end 14, which is the end of the nozzle 13, is in contact with the surface 16 of the base material 15. At this time, the cathode rod 17 is drawn toward the base material 15 while argon gas is flowing, and arc 12 is generated between the cathode rod 17 and the first anode point 18. At this time, nitrogen gas is mixed with the flow of argon gas to change the flow velocity of the gas, and the cathode rod 17 is moved from the surface 16 in order to maintain the distance (L) appropriately for cutting. At this time, the nozzle 13 moves along the base material surface 16 while maintaining contact with the surface to cut the base material. On the other hand, the nozzle end 14 is radially provided with a displaced escape groove 19 having an inverted shape in order to convert the gas flow. While the base material 15 is being cut, the movement range of the anode point 18 formed on the base material 15 does not deviate from the range of the nozzle diameter L, and the anode point 18 moves to the nozzle 13. There is nothing to do.

제3도는 전도성 노즐(13)의 측벽(33)과 음극봉(37)을 나타낸다.3 shows the side wall 33 and the cathode rod 37 of the conductive nozzle 13.

측벽(33)은 모재(35)와 전기적으로 접촉되며 음극(37)으로부터 꽤 커다란 간격(r₁)을 두고 떨어져 있다.The side wall 33 is in electrical contact with the base material 35 and is spaced apart from the cathode 37 by a fairly large distance r ₁ .

아아크(32)에 의해 모재(35)에 형성되는 양극점(38)은 고정되지 않고 옮겨다니게 되어 제3도에 점선으로 보여진 것처럼 아아크(32)는 소나기 모양으로 퍼지게 된다.The positive electrode point 38 formed on the base material 35 by the arc 32 is not fixed and moves around, so that the arc 32 is spread in a shower shape as shown by a dotted line in FIG.

만일 노즐(13)이 제3도의 이점쇄선에 의해 지시된 것처럼 내부반경(r₂)보다 작은 값을 갖는 것으로 바뀌어지고 모재(35)와의 노즐(13)의 접촉은 유지되어진다고 하면, 양극점(38)은 벽부분(33)으로 옮겨가지는 않는다. 대신에 아아크 소나기(arc shower)(32)는 제3도의 이점쇄신에 의해 보여지는 것처럼 수축된다.If the nozzle 13 is changed to have a value smaller than the inner radius r ₂ as indicated by the dashed-dotted line in FIG. 3 and the contact of the nozzle 13 with the base material 35 is maintained, the anode point ( 38 does not move to the wall portion 33. Instead, an arc shower 32 is shrunk as shown by the advantage reform of FIG.

그러나 노즐(13)과 모재(35) 사이의 전기적 접촉이 깨어져 서로 전기적으로 분리되어지면 음극(37)과 모재(35) 사이에 있는 벽부분(33)을 통해 연속적인 아아크가 발생한다.However, when the electrical contact between the nozzle 13 and the base material 35 is broken and electrically separated from each other, continuous arcing occurs through the wall portion 33 between the cathode 37 and the base material 35.

한편 제2도에 있어, 모재(15)의 절단시에 아르곤 가스에 질소가스를 혼합하는 이유는 양극점(18)의 이동을 양호하게 하여 두꺼운 모재의 절단을 용이하게 할 수 있다는 것이다.On the other hand, in FIG. 2, the reason for mixing nitrogen gas with argon gas at the time of cutting the base material 15 is that the movement of the anode point 18 can be made favorable, and the cutting of a thick base material can be made easy.

또한 노즐말단(14)이 모재(15)와 접촉하여 양극점(18)을 둘러싸고 있기 때문에 양극점(18)은 모재 위에서 노즐 밖으로 이동하는 일이 없다.In addition, since the nozzle end 14 contacts the base material 15 and surrounds the anode point 18, the anode point 18 does not move out of the nozzle on the base material.

따라서 절단지름(d')은 노즐지름(d)과 같으며, 절단폭이 종래의 것과 비교하여 약 2분지 1정도로 가늘게 되어 절단효력이 증가함과 동시 모재(15)의 온도상승도 적어진다. 그러므로 절단시 열에 의한 모재의 변형이 줄어들 뿐 아니라 종래 곤란한 문제가 되었던 박판의 플라즈마-아아크 절단도 용이하게 된다.Therefore, the cutting diameter (d ') is equal to the nozzle diameter (d), the cutting width is narrowed to about one-half by one compared with the conventional one, the cutting effect is increased and the temperature rise of the base material 15 is also reduced. Therefore, not only the deformation of the base material due to heat during cutting is reduced, but also the plasma-arc cutting of the thin plate, which has been a difficult problem in the past, is facilitated.

제4도는 노즐(13)과 모재(15)의 접촉을 이용한 본 발명의 플라즈마-아아크 절단기의 조절장치를 표시한다. 이 조절장치는 노즐(13)을 모재(15)에 접촉시킴으로써 구동되는 릴레이 자석(Relay magnet)(20)이 있어 이것으로 접점(21)을 연결한다. 이때 전원(22)으로부터 음극봉(17)으로 전류가 흐르게 되어 아아크(18)가 발생되어 플라즈마-아아크 절단기가 동작한다.4 shows the adjusting device of the plasma-arc cutter of the present invention using the contact between the nozzle 13 and the base material 15. This adjusting device has a relay magnet 20 which is driven by bringing the nozzle 13 into contact with the base material 15 to thereby connect the contact 21. At this time, a current flows from the power supply 22 to the cathode rod 17, and arc 18 is generated to operate the plasma-arc cutter.

또한 자동적으로 아아크를 발생시키는 시간을 적절히 조절하고 음극(17)과 모재(15) 사이의 간격을 변화시키는 조절장치를 가동시키기 위해 릴레이장치(20)가 사용되어질 수 있다.In addition, the relay device 20 may be used to appropriately adjust the time for automatically generating arc and to operate the adjusting device for changing the gap between the cathode 17 and the base material 15.

이상과 같이 본 발명은 종래의 플라즈마-아아크 절단 방법에 비해 취급이 간단하고, 특별한 기술을 필요치 않으며, 또한 강한 광선을 방사하는 일없이 절단폭을 작게 하여 효과를 높일 수가 있는 동시 모재의 온도 상승을 작게하여 박판가공을 용이하게 하고 나아가서 소형의 간편한 프라즈마 용단기를 제공할 수가 있다.As described above, the present invention is simpler to handle than the conventional plasma-arc cutting method, does not require any special technique, and increases the temperature of the simultaneous base material, which can increase the effect by reducing the cutting width without emitting strong light. It can be made small to facilitate sheet metal processing, and furthermore, it is possible to provide a small and convenient plasma cutting machine.

더군다나 전극과 모재 사이의 간격 유지가 용이하기 때문에 컴퓨터에 의해 수치 제어적인 방법으로 자동 플라즈마-아아크 절단기를 제작하는데 편리하다는 장점이 있다.In addition, since it is easy to maintain the gap between the electrode and the base material, there is an advantage that it is convenient to manufacture an automatic plasma-arc cutter in a numerically controlled manner by a computer.

Claims

모재 절단중에는 전극은 모재로부터 떨어져 있으면서 노즐 말단은 모재와 접촉되며, 노즐 말단을 통해 전극으로부터 모재로 아아크가 통과하며 전극과 모재 사이의 간격을 아아크가 발생할 때의 처음 간격으로 부터 그 아아크로써 모재를 절단할 때의 다음 간격으로 변화시키는 플라즈마-아아크 절단방법으로써, 노즐은 전도성이며 모재 절단시에는 모재와 등전위 상태에 있으며, 위에서 언급한 처음 간격은 다음 간격보다 작으며, 아아크 발생시에는 노즐을 통해 아르곤 가스가 흐르고 모재 절단시에는 노즐을 통해 아르곤가스와 질소가스가 혼합되어 흐르며, 노즐과 모재와의 접촉에 의해 작동되는 릴레이 장치에 의해 전원으로 부터 전압이 걸려 아아크가 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마-아아크 절단방법.During cutting of the base, the electrode is away from the base and the nozzle end is in contact with the base, and arc is passed from the electrode to the base through the nozzle end, and the gap between the electrode and the base is separated from the initial gap when the arc occurs. Plasma-arc cutting method that changes at the next interval when cutting, the nozzle is conductive and in equipotential state with the substrate when cutting the base material, the first interval mentioned above is smaller than the next interval, and when the arc is generated, the argon through the nozzle When the gas flows and the base metal is cut, the argon gas and the nitrogen gas are mixed and flow through the nozzle, and the arc is generated by applying a voltage from the power supply by a relay device operated by contact between the nozzle and the base metal. Arc cutting method.