NO121388B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for lysbuebearbeiding av arbeidsstykker. Method and apparatus for arc machining of workpieces.

Denne oppfinnelse vedrører lysbuebearbeiding av arbeidsstykker, innbefattet sveising og skjæring av metallgjenstander, This invention relates to arc processing of workpieces, including welding and cutting of metal objects,

og spesielt angår den en fremgangsmåte og et apparat for lysbuebearbeiding ved hjelp av en lysbueflamme av høy varmeintensitet, retningsstabilitet og forutbestemt form. and in particular it relates to a method and an apparatus for arc machining by means of an arc flame of high heat intensity, directional stability and predetermined shape.

Det er kjent at en lysbue som er dannet mellom to elektroder kan utvides og for-sterkes ved hjelp av en luftstrøm eller an- It is known that an electric arc formed between two electrodes can be expanded and amplified by means of an air current or

nen gasstrøm, og at den således frembrakte lysbueflamme fordelaktig kan anvendes for å smelte en begrenset del av et metallege- gas flow, and that the arc flame thus produced can advantageously be used to melt a limited part of a metal object

me. For mange anvendelser, spesielt for lysbuesveising og -skjæring, kreves det imidlertid en mere stabil og konsentrert varmekilde enn den lysbueflamme som er frembrakt på den ovenfor angitte måte. Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe en fremgangsmåte og appa- me. However, for many applications, especially for arc welding and cutting, a more stable and concentrated heat source is required than the arc flame produced in the above manner. The purpose of the present invention is therefore to provide a method and appa-

rat for metallbearbeiding ved hjelp av en lysbueflamme med høy varmeintensitet, hvilken flamme kan gis den retning og den form som er best egnet for den anvendelse for hvilken flammen skal brukes. rate for metalworking by means of an arc flame of high heat intensity, which flame can be given the direction and shape best suited to the application for which the flame is to be used.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte til lysbuebearbeiding av et arbeidsstykke hvor en lys- According to the present invention, a method for arc machining of a workpiece where a light

bue frembragt mellom enden av en ikke konsumerbar stavelektrode og arbeidsstyk- arc produced between the end of a non-consumable stick electrode and the workpiece

ket som den annen elektrode, passerer en med stavelektroden koaksial passasje som er anordnet mellom elektrodene og som er innsnevret i retning av arbeidsstykket, og hvor man leder en strøm av gass sammen med lysbuedampene gjennom passasjen, ket as the second electrode, passes a passage coaxial with the rod electrode which is arranged between the electrodes and which is narrowed in the direction of the workpiece, and where a stream of gas together with the arc vapors is led through the passage,

slik at det dannes en lysbueflamme som rettes mot arbeidsstykket, kjennetegnet ved at den sammensatte lysbue og gass-strøm blir sammensnevret av veggene i passasjen og det på en slik måte at tverrsnittet i passasjen i en hvilken som helst avstand fra enden av stavelektroden er mindre enn tverrsnittet i de samme avstan- so that an arc flame is formed which is directed towards the workpiece, characterized by the fact that the combined arc and gas flow is constricted by the walls of the passage and in such a way that the cross-section of the passage at any distance from the end of the rod electrode is less than the cross-section at the same distances

der fra enden av elektroden av en vanlig, ikke sammensnevret lysbue av samme strømstyrke. there from the end of the electrode of an ordinary, unconstricted arc of the same amperage.

Oppfinnelsen angår også forskjellige utførelsesformer av apparater for å utføre ovennevnte fremgangsmåte. The invention also relates to various embodiments of apparatus for carrying out the above-mentioned method.

Arbeidsstykket kan danne en del av lysbuestrømkretsen, eller lysbuen kan dan- The workpiece may form part of the arc current circuit, or the arc may form

nes mellom stavelektroden og en smeltbar tråd, som i smeltet tilstand skal avsettes på overflaten av et arbeidsstykke, hvilket siste også kan være innkoplet i lysbuestrømkret- nes between the rod electrode and a fusible wire, which in a molten state is to be deposited on the surface of a work piece, which latter can also be connected in an arc current circuit

sen, hvis det ønskes. Ved kontinuerlig inn-føring av tråden i lysbuen kan beleggings-eller sveiseoperasjoner utføres tilfredsstillende. late, if desired. By continuously introducing the wire into the arc, coating or welding operations can be carried out satisfactorily.

Fremgangsmåten kan således brukes The method can thus be used

til lysbuebearbeiding av såvel metalliske som ikke-metalliske artikler. Enn videre kan gasstrømmen inneholde bare vannstoff eller vannstoff i blanding med andre gas- for arc processing of both metallic and non-metallic articles. Furthermore, the gas stream can contain only water or water mixed with other gases

ser, når det trenges en ennå mere konsentrert varmekilde. Hvis utstrømningen skal anvendes til sveising eller belegging, kan lysbuen dannes mellom stavelektroden og en smeltbar trådelektrode som kontinuer- see, when an even more concentrated heat source is needed. If the discharge is to be used for welding or coating, the arc can be formed between the rod electrode and a fusible wire electrode which continuously

lig mates i den utstrømmende gass. bodies are fed into the flowing gas.

Oppfinnelsen kan forklares ved å be-trakte først en vanlig sveiseanordning, omfattende en ikke-forbrukbar wolfram-elektrode anbragt over et som elektrode tjen-ende metallisk arbeidsstykke, og en gass innført rundt elektroden og lysbuen for å skjerme elektroden fra luften. Med en slik anordning brukes det ifølge oppfinnelsen en vannkjølt muffe eller dyse, for eksempel av metall, som omgir og begrenser på sidene en del av lysbuesøylen, ved eller rett under, wolframelektroden på en måte som inn-snevrer denne del av lysbuen på den ovenfor angitte måte. Det må fremheves at for å virke effektivt må den maksimale åp-ningsdiameter av dysen være så liten at den del av lysbuen som den inneslutter ikke i vesentlig grad forandrer retning på grunn av forstyrrende innflytelser, slik som f. eks. tilfeldige magnetiske felter, gassbevegelser og uregelmessigheter ved elektrodene. Den minimale lengde av den del av lysbuen som er omgitt av dysen synes ikke å være kri-tisk, idet denne lengde selvfølgelig ikke kan være mindre enn den som er nødvendig for å kjøle dysen mot den intense varme. The invention can be explained by first considering an ordinary welding device, comprising a non-consumable tungsten electrode placed over a metallic workpiece serving as an electrode, and a gas introduced around the electrode and the arc to shield the electrode from the air. With such a device, according to the invention, a water-cooled sleeve or nozzle, for example made of metal, is used, which surrounds and limits on the sides a part of the arc column, at or just below, the tungsten electrode in a way that narrows this part of the arc on the one above specified manner. It must be emphasized that in order to be effective, the maximum opening diameter of the nozzle must be so small that the part of the arc which it encloses does not significantly change direction due to disturbing influences, such as e.g. random magnetic fields, gas movements and irregularities at the electrodes. The minimal length of the part of the arc which is surrounded by the nozzle does not seem to be critical, as this length cannot of course be less than that which is necessary to cool the nozzle against the intense heat.

Den del av lysbuen som ligger mellom munningen av den lysbuestabiliserende dyse og arbeidsstykket har en fast begyn-nelsesretning og en stivhet og vedholden-het av denne retning. Denne varighet av retningen av en slik del av lysbuen representerer en vesentlig forbedring overfor det som er kjent tidligere. Denne stivhet av lysbuen er imidlertid også avhengig av gasstrømmen som trer inn i brenneren ved dysens elektrodeende. Det er å foretrekke at en regulerbar mengde av gass innføres i dyseåpningen og at denne mengde reguleres med hensyn til stivheten og drivkraf-ten av utstrømningen. Denne gasstrøm-men medvirker også i vesentlig grad til at arbeidsstykket tilføres varme som ellers ville gå til dysen. Dette minsker problemet med å kjøle dysen. The part of the arc that lies between the mouth of the arc-stabilizing nozzle and the workpiece has a fixed starting direction and a stiffness and persistence of this direction. This duration of direction of such a portion of the arc represents a significant improvement over what is known previously. However, this stiffness of the arc is also dependent on the gas flow entering the burner at the electrode end of the nozzle. It is preferable that an adjustable quantity of gas is introduced into the nozzle opening and that this quantity is regulated with regard to the stiffness and driving force of the outflow. This gas flow also significantly contributes to the workpiece being supplied with heat that would otherwise go to the nozzle. This reduces the problem of cooling the nozzle.

Selv om det finnes en maksimal stør-relse av dyseåpningen for en bestemt del av lysbuen, kan denne åpning gjøres betraktelig mindre med utmerkede resultater. Det er funnet at en kjølt metalldyse ifølge oppfinnelsen ikke bare kan brukes til å styre og forme lysbuene som brukes for metallbearbeiding og materialopphetning, men ved å gjøre dyseåpningen mindre kan den også brukes til å innsnevre lysbuen og derved til å øke lysbuespenningen og den totale lysbueeffekt ved en gitt strøm. Under disse betingelser forårsaker gasstrømmen gjennom dysen en ekstra økning av lysbuespenning og effekten fordi en stor del av den strømmende gass forblir i lysbuen og må opphetes til lysbuetemperatur (8000° K til 20 000° K, beregnet for argon). Although there is a maximum size of the nozzle opening for a certain part of the arc, this opening can be made considerably smaller with excellent results. It has been found that a cooled metal nozzle according to the invention can not only be used to control and shape the arcs used for metalworking and material heating, but by making the nozzle opening smaller it can also be used to narrow the arc and thereby increase the arc voltage and the total arc effect at a given current. Under these conditions, the gas flow through the nozzle causes an additional increase in arc voltage and power because a large portion of the flowing gas remains in the arc and must be heated to the arc temperature (8000° K to 20,000° K, calculated for argon).

Også, fordi lysbuestrømmen og gass-strømmen, når de trer ut av dysen danner i det vesentlige den samme varme gass, svarer den av dysen fremtvungne tverr-snittsoverflate og form av utstrømningen til lysbuen. På grunn av stabiliteten kan det også ofte brukes lengre og derfor mere høyspente lysbuer enn dette inntil nå var mulig. Den høyere lysbuespenning og -effekt og den minskete tverrsnittsflate av lysbuen resulterer i en ualminnelig høy energistrømning pr. tverrsnittsflateenhet for hver strøm. Also, because the arc stream and the gas stream, when they emerge from the nozzle form essentially the same hot gas, the cross-sectional area and shape of the discharge forced by the nozzle corresponds to the arc. Because of the stability, longer and therefore more high-voltage arcs can also often be used than was previously possible. The higher arc voltage and power and the reduced cross-sectional area of the arc result in an unusually high energy flow per cross-sectional area unit for each stream.

Fordi hastigheten av den av dysen uttredende gass ved et bestemt trykk (den kritiske eller lydhastighet innbefattet) øker med temperaturen, også fordi lysbue-gasstemperaturer er de høyeste som kan oppnås, kan gasshastigheten gjennom en dyse ifølge oppfinnelsen gjøres ualminnelig stor ved et gitt trykk. Ualminnelig store gasshastigheter er ofte meget ønsket på grunn av den høye drivkraft og kinetiske energi som utstrømningen derved får. Because the speed of the gas exiting the nozzle at a certain pressure (the critical or sound speed included) increases with temperature, also because arc gas temperatures are the highest that can be achieved, the gas speed through a nozzle according to the invention can be made unusually large at a given pressure. Unusually large gas velocities are often highly desired due to the high driving force and kinetic energy that the outflow thereby acquires.

Den ønskede drivkraft og rettete kinetiske energi av utstrømningen fåes ved oppfinnelsen med stor gassbesparelse. Ved konstant trykk er volumet av en bestemt gass-vekt, ideelt, proporsjonalt til gasstempera-turen. Gasshastigheten for en bestemt massestrømhastighet gjennom en åpning vil således bli høyere desto høyere gasstem-peraturen er. Da størsteparten, hvis ikke hele gassen i brenneren ifølge oppfinnelsen, går gjennom, eller danner en del av lysbuen, er det opplagt at der kan oppnås meget høye hastigheter med et.minimalt gass-forbruk på grunn av de meget høye gass-temperaturer. The desired driving force and directed kinetic energy of the outflow is obtained by the invention with great gas savings. At constant pressure, the volume of a specific weight of gas is, ideally, proportional to the gas temperature. The gas velocity for a specific mass flow velocity through an opening will thus be higher the higher the gas temperature. Since the majority, if not all, of the gas in the burner according to the invention passes through, or forms part of the arc, it is obvious that very high speeds can be achieved with minimal gas consumption due to the very high gas temperatures.

Det må fremheves at lysbuestrømmen ifølge oppfinnelsen og strømmen av varme gasser som trer ut av dysen representerer en og samme utstrømning. Gasstrømmen er den strømbærende lysbuestrømning og den fortsetter å få elektrisk energi inntil den når arbeidsstykket. Den kombinasjon i hvilken en gasstrøm med høy hastighet og en elektrisk-strømbærende lysbuestrøm med høy energikonsentrasjon faktisk danner en og den samme utstrømning gir helt enestående resultater ved forskjellige anvendelser av oppfinnelsen. Skjæring av visse metaller kan f. eks. utføres med hastigheter, skjæringskvalitet og materialbe-sparelse som ikke kan fås med de inntil nå kjente lysbueskjæringsprosesser. Ved å regulere utformningen av dysen kan den fra dysen uttredende utstrømning bringes til å beholde bevegelsesretningen i form av en rettet energistrømning med en energiinten-sitet som er forholdsvis uavhengig av lysbuelengden. It must be emphasized that the arc flow according to the invention and the flow of hot gases emerging from the nozzle represent one and the same outflow. The gas flow is the current-carrying arc flow and it continues to gain electrical energy until it reaches the workpiece. The combination in which a high-velocity gas stream and an electric current-carrying arc stream with a high energy concentration actually form one and the same outflow gives completely unique results in various applications of the invention. Cutting certain metals can e.g. performed with speeds, cutting quality and material savings that cannot be achieved with the hitherto known arc cutting processes. By regulating the design of the nozzle, the outflow emerging from the nozzle can be brought to retain the direction of movement in the form of a directed energy flow with an energy intensity that is relatively independent of the arc length.

Apparatet ifølge oppfinnelsen består av en brenner som omfatter en primær elektrode anordnet ved innløpet for en vann-kjølt dyse for å skaffe plass for en ende av en lysbue. Den annen ende av lysbuen bæres av en annen primær elektrode, slik som et arbeidsstykke. En gasstrøm innføres i dysen og den kommer ut av dysen sammen med lysbuen i retning av arbeidsstykket. Selv om det ikke er nødvendig å innføre gasstrømmen i innløpet av dysen under trykk, er dette av og til meget fordelaktig og letter prosessen. Som gass kan man bruke hver passende enkel gass eller blanding av gasser. Brenneren kan også modifiseres for å utføre forskjellige ønskede arbeider, ved å regulere utstrømningen, ved å bruke en eller flere dyseåpninger i brenneren, eller ved å anvende forskjellige tverrsnitts-flater, retninger og former. The apparatus according to the invention consists of a burner comprising a primary electrode arranged at the inlet of a water-cooled nozzle to provide space for one end of an arc. The other end of the arc is carried by another primary electrode, such as a workpiece. A gas stream is introduced into the nozzle and it comes out of the nozzle together with the arc in the direction of the workpiece. Although it is not necessary to introduce the gas flow into the inlet of the nozzle under pressure, this is sometimes very beneficial and facilitates the process. Any suitable simple gas or mixture of gases can be used as gas. The burner can also be modified to perform different desired jobs, by regulating the outflow, by using one or more nozzle openings in the burner, or by using different cross-sectional areas, directions and shapes.

Oppfinnelsen har vist seg å være særlig egnet for skjæring av metaller idet den primære brennerelektrode består av toriumisert wolfram, gassen er argon, og den elektriske strøm er en likestrøm med rett polaritet (arbeidspositiv). The invention has proven to be particularly suitable for cutting metals as the primary torch electrode consists of thoriumised tungsten, the gas is argon, and the electric current is a direct current with the right polarity (working positive).

Oppfinnelsen innbefatter bruk av vek-selstrøm med eller uten overlagret høy-frekvens og bruk av likestrøm med rett eller reversert polaritet for å energisere lysbuen. Et fordelaktig hjelpemiddel ved oppfinnelsen er anvendelse av en start-lysbue (pilot-arc) mellom brennerelektroden og dysen, for å holde elektrodens ende varm og for å lette igangsettingen og virkningen av hovedlysbuen. Oppfinnelsen kan brukes til opphetning og smelting av hvilket som helst metall. The invention includes the use of alternating current with or without superimposed high frequency and the use of direct current with straight or reversed polarity to energize the arc. An advantageous aid in the invention is the use of a starting arc (pilot arc) between the burner electrode and the nozzle, to keep the end of the electrode hot and to facilitate the initiation and effect of the main arc. The invention can be used for heating and melting any metal.

På tegningen viser: The drawing shows:

Fig. 1 et perspektivriss av en elemen-tær utførelsesform av oppfinnelsen hvor de primære elektroder er et arbeidsstykke og en stav. Fig. 2 er et snitt gjennom en modifikasjon av oppfinnelsen. Fig. 3 er et sideriss av en tidligere kjent, vanlig ikke innsnevret inert gasskjermet lysbue. Fig. 4 er et diagram som viser tre kurver tatt i forskjellig avstand fra elektroden 3, hvor lysbuediameteren er angitt i forhold til lysbuestrømmen. Fig. 5 er et riss til dels i form av et strømdiagram, som viser en buttsveising ved hjelp av lysbuebrenneren, idet deler av brenneren er vist i et vertikallengde-snitt. Fig. 6 er et lignende riss som viser skjæringen ved hjelp av en annen form av lysbuebrenneren. Fig. 7 er et lignende riss som viser opp-hengningen av en vannkjølt elektrode i en modifisert utførelsesform av lysbuebrenneren som arbeider med likestrøm med reversert polaritet. Fig. 8 er et lignende riss som viser en vifteformet lysbuemodifikasjon ifølge oppfinnelsen. Fig. 9 er et snitt etter linjen 9—9 av Fig. 1 is a perspective view of an elementary embodiment of the invention where the primary electrodes are a workpiece and a rod. Fig. 2 is a section through a modification of the invention. Fig. 3 is a side view of a previously known, conventional non-constricted inert gas shielded arc. Fig. 4 is a diagram showing three curves taken at different distances from the electrode 3, where the arc diameter is indicated in relation to the arc current. Fig. 5 is a drawing partly in the form of a flow diagram, which shows a butt welding using the arc torch, parts of the torch being shown in a vertical longitudinal section. Fig. 6 is a similar view showing the cutting by means of another form of the arc torch. Fig. 7 is a similar view showing the suspension of a water-cooled electrode in a modified embodiment of the arc torch operating with reverse polarity direct current. Fig. 8 is a similar view showing a fan-shaped arc modification according to the invention. Fig. 9 is a section along the line 9—9 of

fig. 8. fig. 8.

Fig. 10 er et delvis vertikal-lengdesnitt Fig. 10 is a partial vertical longitudinal section

av en modifikasjon med delt lysbue. of a split arc modification.

Fig. 11 er et snitt etter linjen II—II Fig. 11 is a section along the line II—II

av fig. 10. of fig. 10.

Fig. 12—15 er diagrammer som viser Figs. 12-15 are diagrams showing

driftsbetingelser. operating conditions.

Fig. 16 viser skjematisk et apparat iføl-ge oppfinnelsen forsynt med midler for å innføre en forbrukbar elektrode i den fra lysbuebrenneren kommende utstrømning. Fig. 17 er et vertikalsnitt gjennom en lysbuebrenner ifølge en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen. Fig. 18 er et sideriss av en plateskjæ-rende innretning som anvendes ifølge oppfinnelsen. Fig. 19 er et grunnriss av veggen av et innsitt som er frembragt under anvendelsen av en argoninneholdende gasstrøm i lysbuen. Fig. 20 viser et lignende innsnitt frembragt under anvendelse av en vannstoff-holdig gasstrøm. Fig. 16 schematically shows an apparatus according to the invention provided with means for introducing a consumable electrode into the outflow coming from the arc burner. Fig. 17 is a vertical section through an arc torch according to a preferred embodiment of the invention. Fig. 18 is a side view of a plate-cutting device used according to the invention. Fig. 19 is a plan view of the wall of an inset produced during the application of an argon-containing gas stream in the arc. Fig. 20 shows a similar incision produced using a hydrogen-containing gas stream.

Det vil forståes at de elementære bren-nermodifikasjoner av oppfinnelsen vist i fig. 1 og 2 er forsynt med en passende gass, slik som argon, helium, vannstoff, kvelstoff eller med blandinger av disse gasser, hvilken gass passerer fortrinnsvis aksialt i en ringformet strøm omkring en passende primær elektrode 10 og deretter gjennom en dyse 12 forsynt med en innvendig passasje It will be understood that the elementary burner modifications of the invention shown in fig. 1 and 2 are provided with a suitable gas, such as argon, helium, hydrogen, nitrogen or with mixtures of these gases, which gas preferably passes axially in an annular flow around a suitable primary electrode 10 and then through a nozzle 12 provided with a internal passage

13, i hvilken passasje strømningen foregår enten ved den sugende virkning av selve lysbuen eller ved at gassen innføres under trykk. Elektroden 10 er av stavtypen og er forsynt med en lysbuespiss som er aksial i flukt med og ligger an mot en ende av dysen 12. Den annen primære elektrode kan f. eks. bestå av et metallisk arbeidsstykke, slik som platen 14. Dysen 12 kan også tjene som sekundær elektrode, som forklart nedenfor. I hvert tilfelle er de primære elektroder ved hjelp av ledere 20 og 22 forbundet med en passende likestrøm-eller vekselstrømkilde av elektrisk energi. 13, in which passage the flow takes place either by the suction effect of the arc itself or by the gas being introduced under pressure. The electrode 10 is of the rod type and is provided with an arc tip which is axially flush with and rests against one end of the nozzle 12. The second primary electrode can e.g. consist of a metallic workpiece, such as the plate 14. The nozzle 12 can also serve as a secondary electrode, as explained below. In each case, the primary electrodes are connected by means of conductors 20 and 22 to a suitable direct current or alternating current source of electrical energy.

En ytterst varm, elektrisk ledende utstrøm-ning 24 trer ut av munningen av brennerens dyse. An extremely hot, electrically conductive outflow 24 emerges from the mouth of the burner's nozzle.

I hvert tilfelle bevirker dysepassasjen 13 at lysbuesøylen får en bestemt form og retning og at den blir i en viss grad innsnevret. Ved en slik innsnevring og forming av lysbuesøylen ved hjelp av dysepassasjer 13 kan oppnåes betydelige fordeler. Spenning av lysbuesøylen kan betydelig økes, og derved kan det ved en gitt elektrisk strøm utvikles mere kraft i lysbuestrømmen. Det er f. eks. funnet at mens det ved en kjent, ikke innsnevret lysbue, kan fåes en spenning av 3,15—7,9 Volt pr. cm i argon ved 200 ampere lysbuestrøm, idet de høyere ver-dier fåes i den del av søylen som ligger meget nær elektrodene, fåes det ved en innsnevret argon-lysbue ifølge oppfinnelsen en spenning av ikke mindre enn ca. 11,8 Volt pr. cm i en dyse med 6,3 mm indre diameter, 39,4 Volt pr. cm i en dyse med 3,2mm indre diameter og 69,0 til 79,0 Volt pr. cm i en dyse med 2,0 mm indre diameter. In each case, the nozzle passage 13 causes the arc column to take on a specific shape and direction and for it to be narrowed to a certain extent. By such a narrowing and shaping of the arc column by means of nozzle passages 13, significant advantages can be achieved. Voltage of the arc column can be significantly increased, and thereby more power can be developed in the arc current for a given electric current. It is e.g. found that while with a known, non-constricted arc, a voltage of 3.15-7.9 Volts per cm in argon at 200 ampere arc current, as the higher values are obtained in the part of the column which is very close to the electrodes, a narrowed argon arc according to the invention produces a voltage of no less than approx. 11.8 Volts per cm in a nozzle with 6.3 mm inner diameter, 39.4 Volts per cm in a nozzle with 3.2 mm inner diameter and 69.0 to 79.0 Volts per cm in a nozzle with 2.0 mm internal diameter.

Den høyere spenning og effekt og den bedre styring av energistrømmen som fåes ved hjelp av oppfinnelsen fremgår av tabell 1 som sammenligner sveisedråper dannet ifølge tidligere kjent praksis og ifølge foreliggende oppfinnelse (under anvendelse av en sylindrisk formet dyse slik som vist i fig. 5 og beskrevet nedenfor) på rustfritt stål med 19 % Cr—10 % Ni, under bruk av likestrøm med rett polaritet av 175 ampere, ved 25,4 cm pr. minutt sveisehastighet og med argon som er tilført brenneren. The higher voltage and power and the better control of the energy flow obtained by means of the invention is evident from table 1 which compares welding droplets formed according to previously known practice and according to the present invention (using a cylindrically shaped nozzle as shown in Fig. 5 and described below) on stainless steel with 19% Cr—10% Ni, using direct polarity direct current of 175 amperes, at 25.4 cm per minute welding speed and with argon supplied to the torch.

Dysen 12 kan lages av hvilket som helst passende fast materiale og — hvis nødvendig — kan den kjøles på hvilken som helst passende måte, f. eks. kopper med vannkjøling, wolfram med strålekjøling, keramikk med eller uten vannkjøling, eller lignende. The nozzle 12 may be made of any suitable solid material and — if necessary — it may be cooled in any suitable manner, e.g. cups with water cooling, tungsten with radiation cooling, ceramics with or without water cooling, or similar.

Dysens størrelse kan vesentlig variere avhengig av anvendelsen. Den aksiale lengde av hvilken som helst elektrisk uavbrutt del av dysen er begrenset på grunn av ten-densen til å danne to lysbuer i serie (elektrode-dyse og dyse-arbeidsstykke), når det bare ønskes å få en lysbue (elektrode-arbeidsstykke). Et empirisk kjennetegn for uavbrutt, stabil drift er at spenningsfallet langs en gitt lengde av lysbuesøylen innenfor en elektrisk uavbrutt del av dysen skal være fortrinnsvis mindre enn den spenning som kreves for dannelse av slike dobbelte lysbuer. Hvis det antas for eksempel at for et visst tilfelle er den sistnevnte spenning, under bruk av argongass og av en vann-kjølt kopperdyse, ca. 20 volt, så har en dyse med 3,2 mm indre diameter (31,4 volt/cm buesøyle gradient i argon ved 160 ampere) fortrinnsvis en mindre lengde enn 0,64 cm (ekvivalent av 20 volt lengde).Lengre dyser kan brukes, men er da fortrinnsvis laget av ikke-ledende materiale, eller hvis de er laget av elektrisk ledende materiale omfatter de elektrisk isolerte deler. The size of the nozzle can vary significantly depending on the application. The axial length of any electrically continuous part of the nozzle is limited by the tendency to form two arcs in series (electrode-nozzle and nozzle-workpiece), when only one arc is desired (electrode-workpiece). . An empirical characteristic for uninterrupted, stable operation is that the voltage drop along a given length of the arc column within an electrically uninterrupted part of the nozzle should preferably be less than the voltage required for the formation of such double arcs. If it is assumed, for example, that for a certain case the latter voltage, using argon gas and a water-cooled copper nozzle, is approx. 20 volts, then a nozzle with 3.2 mm inner diameter (31.4 volts/cm arc column gradient in argon at 160 amps) preferably has a length less than 0.64 cm (equivalent of 20 volts length). Longer nozzles can be used , but are then preferably made of non-conductive material, or if they are made of electrically conductive material, they comprise electrically insulated parts.

Som vist i fig. 3 har en tidligere kjent, vanlig inert gasskjermet lysbue 26 mellom en stavkatode 10 og en smeltet flat anode 28 en form av en avrundet kjegle som, når den er skjermet av en ringformet strøm av argon, har den i fig. 3 og 4 viste størrelse for lysbuestrømmer mellom 100 og 400 ampere. De karakteristiske kurver X, Y og Z illustrerer hvordan buediametrer ved 2,5, 7,6 og 15,2 mm fra katoden 10 øker når strømmen i hvert tilfelle øker. Ved å be-trakte fig. 3 og 4 finner man f. eks. at en dyse med 6,4 mm diameter ifølge oppfinnelsen kan innsnevre den del av buen som er vist ved 200 ampere, kurve X, fig. 4, og ved å styre utstrømningen kan man slynge ut en slik diameter på arbeidsstykket. Ved 15,2 mm fra elektrodespissen f. eks. resulterer dette i en tverrsnittsflate av omtrent en .tredjedel av lysbuen i fig. 3. As shown in fig. 3, a previously known conventional inert gas shielded arc 26 between a rod cathode 10 and a molten flat anode 28 has the shape of a rounded cone which, when shielded by an annular stream of argon, has the shape shown in FIG. 3 and 4 shown size for arc currents between 100 and 400 amperes. The characteristic curves X, Y and Z illustrate how arc diameters at 2.5, 7.6 and 15.2 mm from the cathode 10 increase as the current increases in each case. By considering fig. 3 and 4 can be found, e.g. that a nozzle with a diameter of 6.4 mm according to the invention can narrow the part of the arc shown at 200 amperes, curve X, fig. 4, and by controlling the outflow, such a diameter can be ejected onto the workpiece. At 15.2 mm from the electrode tip, e.g. this results in a cross-sectional area of approximately one-third of the arc in fig. 3.

En lysbuebrenner T, fig. 5, som er egnet for å sveise metall, består av en kopperdyse 30 med en sentral muffe 32 i hvilken den nedre del av elektroden 10 er anbragt i avstand fra den indre vegg og bunn av muffen, hvorved der dannes en passasje for lysbuegassen. Denne gass strømmer gjennom en avlang buepassasje eller åpning 34 som er aksialt i flukt med elektroden. Denne passasje 34 er avlang og bærer en startbue (pilot are) som kontinuerlig virker mellom dysen og elektroden når en strømkilde S tilsluttes dertil ved hjelp av ledninger 20, 22 og 38 gjennom en motstand 40, slik som en lampe eller et lampesett. An arc torch T, fig. 5, which is suitable for welding metal, consists of a copper nozzle 30 with a central sleeve 32 in which the lower part of the electrode 10 is placed at a distance from the inner wall and bottom of the sleeve, whereby a passage is formed for the arc gas. This gas flows through an elongated arc passage or opening 34 which is axially flush with the electrode. This passage 34 is elongated and carries a starting arc (pilot are) which continuously acts between the nozzle and the electrode when a current source S is connected thereto by means of wires 20, 22 and 38 through a resistor 40, such as a lamp or a lamp set.

Dysen 30 er også forsynt i bunnen med en ringformet rille 36, som er konsentrisk med åpningen 34 for å lede en ytre ringformet strøm eller innhylling 44 av passende skjermende gass, slik som f. eks. argon eller C02, omkring utstrømningen 24 og en sone som skal smeltes på arbeidsstykket 14. En hoved-lysbue 42 startes ved hjelp av en slik startbue (pilot are) mellom enden av elektroden 10 og arbeidsstykket 14, når sistnevnte er forbundet med en elektrisk strømkilde ved en ledning 48. I slikt tilfelle kjøles dysen ved hjelp av vann som sirku-lerer gjennom en ringformet passasje 50 omgivende muffen 32. The nozzle 30 is also provided at the bottom with an annular groove 36, which is concentric with the opening 34 to direct an outer annular stream or envelope 44 of suitable shielding gas, such as e.g. argon or CO 2 , around the outflow 24 and a zone to be melted on the workpiece 14. A main arc 42 is started by means of such a pilot arc between the end of the electrode 10 and the workpiece 14, when the latter is connected to an electric current source by a line 48. In such a case, the nozzle is cooled by means of water that circulates through an annular passage 50 surrounding the sleeve 32.

Brenneren ifølge fig. 5 virker meget godt, når den negative side av en like-strømkilde S er forbundet med elektroden 10, og den positive side gjennom en leder 22 er forbundet med ledningene 38 og 48. En slik brenner vil også virke riktig når den er forbundet med en vekselstrømkilde. I slikt tilfelle er ledningen 48 direkte forbundet med en polklemme av en sveise-veksel-strømkilde og elektroden 10 er forbundet med den annen polklemme. En uavbrutt virkende 30 amp. likestrømstartlysbue vil f. eks. effektivt starte, stabilisere og opprettholde en hovedsveisebue med veksel-strøm. En slik startbue (pilot are) kan drives uavbrutt, selv når hovedlysbuen er i drift. The burner according to fig. 5 works very well, when the negative side of a direct current source S is connected to the electrode 10, and the positive side through a conductor 22 is connected to the wires 38 and 48. Such a burner will also work correctly when it is connected to a alternating current source. In such a case, the wire 48 is directly connected to one terminal of a welding alternating current source and the electrode 10 is connected to the other terminal. An uninterrupted operating 30 amp. direct current starting arc will e.g. effectively start, stabilize and maintain a main welding arc with alternating current. Such a pilot arc can be operated continuously, even when the main arc is in operation.

Under driften beveges brenneren T i retning av en bane som skal buttsveises på arbeidsstykket 14, og utstrømningen 24, som er avskjermet fra luften ved hjelp av en ringformet skjermende gasstrøm 44, smelter en søm 51 i arbeidsstykket, som når utstrømningen 24 fjerner seg, avkjøles og størknes. Et viktig trekk ved brenneren T består i at utstrømningen 24 er godt styrt og bevirker meget små variasjoner i størrel-sen av sveisedråper over et vidt område av brennerens høydeinnstilling i forhold til arbeidsstykket som vist i tabell 1. Brenneren T er også godt egnet for flenssveising med stor hastighet av blikkplater. During operation, the torch T is moved in the direction of a path to be butt-welded on the workpiece 14, and the outflow 24, which is shielded from the air by means of an annular shielding gas flow 44, melts a seam 51 in the workpiece, which, when the outflow 24 leaves, cools and solidifies. An important feature of the torch T is that the outflow 24 is well controlled and causes very small variations in the size of welding droplets over a wide range of the torch's height setting in relation to the workpiece as shown in table 1. The torch T is also well suited for flange welding with great speed of tin plates.

En liten lysbuebrenner som den som er vist i fig. 5 er brukt til å sveise 0,18 mm tykke rustfrie blikkplater med 63,5 cm pr. minutt, under anvendelse av 15 ampere likestrøm med rett polaritet, 21,2 l/time argon gjennom en åpning av 1,6 mm diameter, og ca. 710 l/time argon i den omgivende omhylling. Utstrømningen 24 var stabil, lett regulerbar, og hadde ingen tendens til å flyttes selv ved så lave strømstyrker som 8 ampere. A small arc torch such as that shown in fig. 5 is used to weld 0.18 mm thick stainless tin plates with 63.5 cm per minute, using 15 amperes direct current with right polarity, 21.2 l/hour argon through a 1.6 mm diameter orifice, and approx. 710 l/hour argon in the surrounding enclosure. The outflow 24 was stable, easily adjustable, and had no tendency to drift even at currents as low as 8 amps.

Som vist i fig. 6 er det anordnet en brenner Tl ifølge oppfinnelsen, omfattende en primær elektrode 10 som er montert aksialt innenfor en sylindrisk trommel 52, ved enden av hvilken trommel er festet en dyse 54 forsynt med en sentral passasje 55 i hvilken rager inn den nedre ende av elektroden 10. Utstrømningsdel av passasjen 55 smalner av til en utløpsåpning med liten diameter. Den ringformede vegg av dysen 54 er anordnet i avstand fra den indre vegg av trommelen 52 for å skaffe en ringformet passasje 56, tettet ved O-ringer 57,57, for kjølevannet som innføres i passasjen gjennom et innløp 58 og som føres ut gjennom et utløp 60. As shown in fig. 6, a burner Tl according to the invention is arranged, comprising a primary electrode 10 which is mounted axially within a cylindrical drum 52, at the end of which drum is attached a nozzle 54 provided with a central passage 55 into which the lower end of the electrode projects 10. The outflow part of the passage 55 tapers to an outlet opening with a small diameter. The annular wall of the nozzle 54 is spaced from the inner wall of the drum 52 to provide an annular passage 56, sealed by O-rings 57,57, for the cooling water which is introduced into the passage through an inlet 58 and which exits through a expiration 60.

Dysen 54 består fortrinnsvis av kopper og elektroden 10 av toriumisert wolfram. The nozzle 54 preferably consists of copper and the electrode 10 of thoriumized tungsten.

Elektroden 10 er forbundet med den negative side av en likestrømkilde S ved hjelp av ledningen 20, mens den positive side av strømkilden er forbundet med arbeidsstykket 14 ved hjelp av ledninger 22 og 48. Dysen er også forbundet med den positive side av strømkilden ved hjelp av en forgrening 38 omfattende en motstand 40, som begrenser strømmengden til den som er nød-vendig for å opprettholde en startbue (pilot are) mellom den primære elektrode 10 og dyse 54, hvilken dyse i dette tilfelle danner den sekundære elektrode (anode). En passende gass innføres i det indre av trommelen 52. På en lignende måte som den som ■ er beskrevet for brenneren i fig. 5, vil brenneren i fig. 6 også virke riktig når den til-føres sveisestrøm fra en vekselstrømkilde. The electrode 10 is connected to the negative side of a direct current source S by means of line 20, while the positive side of the current source is connected to the workpiece 14 by means of lines 22 and 48. The nozzle is also connected to the positive side of the current source by means of a branch 38 comprising a resistor 40, which limits the amount of current to that which is necessary to maintain a starting arc (pilot are) between the primary electrode 10 and nozzle 54, which nozzle in this case forms the secondary electrode (anode). A suitable gas is introduced into the interior of the drum 52. In a similar manner to that described for the burner in fig. 5, the burner in fig. 6 also work correctly when supplied with welding current from an alternating current source.

Utstrømningen 24 som trer ut av brenneren Tl er godt styrt, og med en lengde av f. eks. inntil 3,8 cm er den meget stabil. Typiske ytelsestall for brenneren Tl er som følger: med en 200 ampere lysbue, 1,27 cm lang, en dyse med 4 mm indre diameter, og 566 l/time argon, er lysbuepotensial 38 volt, den beregnede utstrømningshastighet er ca. 305 meter i sekundet, og den varme som tilføres arbeidsstykket er 5,2 KW. Til sammenligning kan det angis at ved en vanlig ikke innsnevret lysbue av den samme lengde med argonskjerming er potentialet 19 volt og varmen som tilføres arbeidsstykket 2,7 KW. En tilnærmet beregning av de rela-tive kraftintensiteter ved arbeidsstykket viser at det fåes et ca. tidobbelt resultat med brenneren ifølge oppfinnelsen. Hvilken som helst passende gass som ikke virker skade-lig på elektroden kan brukes. The outflow 24 that emerges from the burner Tl is well controlled, and with a length of e.g. up to 3.8 cm it is very stable. Typical performance figures for the burner Tl are as follows: with a 200 amp arc, 1.27 cm long, a 4 mm inner diameter nozzle, and 566 l/hour argon, the arc potential is 38 volts, the calculated outflow rate is approx. 305 meters per second, and the heat supplied to the workpiece is 5.2 KW. For comparison, it can be stated that with a normal non-constricted arc of the same length with argon shielding, the potential is 19 volts and the heat supplied to the workpiece is 2.7 KW. An approximate calculation of the relative force intensities at the workpiece shows that an approx. tenfold result with the burner according to the invention. Any suitable gas which is not harmful to the electrode can be used.

Ved høyere strømningshastigheter for gassen (849 l/time eller mere for en dyse med 3,2 mm indre diameter) gir utstrøm-ningen 24 en kraftig metallskj ærende virkning. Med en dyse av 3,2 mm indre diameter, 2264 l/time argon og 200 ampere lys-buestrøm f. eks., kan utstrømningen ved innsnitt-smeltning skjære over en 9,6 mm tykk aluminiumplate ved en skjærings-hastighet av ca. 203 cm pr. minutt. Andre eksempler vist i tabellen 2 angir skjære-hastigheter for plater som ifølge oppfinnelsen fåes for forskjellige metaller under anvendelse av likestrøm med rett polaritet og en dyse med en indre diameter av 3,2 mm. At higher flow rates for the gas (849 l/hour or more for a nozzle with a 3.2 mm internal diameter) the outflow 24 produces a strong metal-cutting effect. With a nozzle of 3.2 mm inner diameter, 2264 l/hour of argon and 200 ampere arc current, for example, the outflow during notch melting can cut across a 9.6 mm thick aluminum plate at a cutting speed of approx. 203 cm per minute. Other examples shown in Table 2 indicate cutting speeds for plates obtained according to the invention for various metals using direct current of right polarity and a nozzle with an inner diameter of 3.2 mm.

Fig. 7 viser en modifikasjon av oppfinnelsen, hvor en lysbuebrenner T2 har en væske-kjølt anode 76 som ved en ledning 78 er forbundet med den positive pol av en likestrømkilde S. En kombinert klokke og dyse 80 av brenneren danner en sekundær katode ved at den er forbundet med den negative pol av strømkilden ved hjelp av forgreningen 82 omfattende en motstands-anordning 84. Arbeidsstykket W er likeledes forbundet med den negative pol ved hjelp av en ledning 86. Anoden 76 består av passende metall, slik som kopper, og er forsynt med en avlang aksial muffe 88 i hvilken er montert et innløpsrør for kjølevannet 90 som ender rett over bunnen av muffen og er anordnet i avstand fra den indre vegg av muffen for å danne en ringformet passasje for kjølevannet. Fig. 7 shows a modification of the invention, where an arc torch T2 has a liquid-cooled anode 76 which is connected by a line 78 to the positive pole of a direct current source S. A combined bell and nozzle 80 of the torch forms a secondary cathode by it is connected to the negative pole of the current source by means of the branch 82 comprising a resistance device 84. The workpiece W is likewise connected to the negative pole by means of a wire 86. The anode 76 consists of a suitable metal, such as copper, and is provided with an elongated axial sleeve 88 in which is mounted an inlet pipe for the cooling water 90 which ends just above the bottom of the sleeve and is arranged at a distance from the inner wall of the sleeve to form an annular passage for the cooling water.

Bueenden av anoden 76 er avrundet og anordnet i avstand fra en på lignende måte utformet indre overflate av klokke-dysen 80, hvorved der dannes en gasspassasje 92, gjennom hvilken en gass, f. eks. argon, fø-res til en passasje 94 anordnet i bunnen av klokken i flukt med anodespissen. Klokke-dysen 80 er forsynt med en ringformet ut-sparing 96 som er tettet ved hjelp av en The bow end of the anode 76 is rounded and arranged at a distance from a similarly designed inner surface of the bell nozzle 80, whereby a gas passage 92 is formed, through which a gas, e.g. argon, is led to a passage 94 arranged in the bottom of the bell flush with the anode tip. The bell nozzle 80 is provided with an annular recess 96 which is sealed by means of a

bøssing 98 og «0»-ringer 100, hvorved det bushing 98 and "0" rings 100, whereby it

dannes en ringformet kjølevæske-passasje an annular coolant passage is formed

i hvilken vann innføres ved 102 og føres ut ved 104. in which water is introduced at 102 and discharged at 104.

Utstrømningen 24 frembragt av brenneren T2, når likestrøm med 240 ampere tilføres ledningen 86 med et potensial av 50 volt mellom anoden 76 og arbeidsstykket W, ble brukt til å skjære en 2,54 cm tykk aluminiumplate W med en hastighet av 12,7 cm/min., idet det ble dannet et innsnitt med en bredde av 9,5 mm. I dette tilfelle er 849 l/time argon innført til klokken 80 og anoden 76 satte kontinuerlig i gang en startbue (pilot are) mellom den primære anode og den sekundære klokkekatode som virket utmerket i å danne en hovedlysbue mellom de primære elektroder 76 og W. Klokken 80 og anoden 76 er fortrinnsvis laget av kopper, men der kan brukes wolfram eller et annet passende metall. The discharge 24 produced by the torch T2, when 240 amperes direct current is applied to the wire 86 with a potential of 50 volts between the anode 76 and the workpiece W, was used to cut a 2.54 cm thick aluminum sheet W at a speed of 12.7 cm/ min., as an incision with a width of 9.5 mm was formed. In this case, 849 l/hour of argon was introduced to the 80 clock and the anode 76 continuously initiated a pilot arc between the primary anode and the secondary clock cathode which worked excellently in forming a main arc between the primary electrodes 76 and W. Bell 80 and anode 76 are preferably made of copper, but tungsten or another suitable metal may be used.

Et vesentlig trekk ved oppfinnelsen består i at lysbuen kan reguleres til å frem-bringe en lysbue som er formet eller delt etter ønske, som f. eks. vist i fig. 8 og 10. Fig. 8 og 9 viser tilfellet hvor det dannes en vifteformet utstrømning V i overens-stemmelse med tverrsnittsformen av pas-sas jen 115 i en vannkjølt dyse 116 når gass-hastigheten er tilstrekkelig stor, f. eks. 238 l/time av argon, og gassen strømmer gjennom et slisset dyseutløp med en størrelse av 2,5 x 9,5 mm. Utstrømningen er i dette tilfelle stabil, idet argon innføres i det ringformede rom 118 mellom elektroden 10 og veggen av en aksial passasje 120 i dysen. An essential feature of the invention is that the arc can be regulated to produce an arc that is shaped or divided as desired, such as e.g. shown in fig. 8 and 10. Figs. 8 and 9 show the case where a fan-shaped outflow V is formed in accordance with the cross-sectional shape of the passage 115 in a water-cooled nozzle 116 when the gas velocity is sufficiently large, e.g. 238 l/hour of argon, and the gas flows through a slotted nozzle outlet with a size of 2.5 x 9.5 mm. In this case, the outflow is stable, as argon is introduced into the annular space 118 between the electrode 10 and the wall of an axial passage 120 in the nozzle.

I det i fig. 10 viste tilfelle, kan en lysbue spaltes i to deler ved hjelp av en dyse 125 som har to divergerende buepassasjer 126, 128, som begynner i en felles passasje 130 inneholdende elektroden 10. Dette er helt enestående og frembringer stabile ut-strømninger 122, 124 som kan brukes til mange formål, slik som sveising og skjæring, da de kan gis den ønskede form og retning. Hvilket som helst antall av ut-strømninger kan frembringes på denne måte. In that in fig. 10, an arc can be split into two parts by means of a nozzle 125 having two diverging arc passages 126, 128, which begin in a common passage 130 containing the electrode 10. This is completely unique and produces stable outflows 122, 124 which can be used for many purposes, such as welding and cutting, as they can be given the desired shape and direction. Any number of outflows can be produced in this way.

I den foreliggende oppfinnelse kommer den totale varmemengde, som arbeidsstykket får fra utstrømningen, fra lysbueplasmaet i dysen, fra lysbuesøylen mellom arbeidsstykket og dysen og fra forskjellige elektrodeprosesser. En analyse av varme-overføring for argongass-prosessen viser at ved en gass-strømning lik null ikke noe av den av lysbuen i dysen frembrakte varme forlater dysen, men varme mistes ved overføring til kjølevannet i dysen. Største-delen av den varme som i et slikt tilfelle tilføres arbeidsstykket kommer fra elektrodeprosesser, slik som elektronkondensa-sjon. (Opphetning ved kondensasjon er lik elektronstrøm multiplisert med materia-lets arbeidsfunksjon pluss anodefall.) In the present invention, the total amount of heat that the workpiece receives from the outflow comes from the arc plasma in the nozzle, from the arc column between the workpiece and the nozzle and from various electrode processes. An analysis of heat transfer for the argon gas process shows that at a gas flow equal to zero none of the heat produced by the arc in the nozzle leaves the nozzle, but heat is lost by transfer to the cooling water in the nozzle. Most of the heat that is supplied to the workpiece in such a case comes from electrode processes, such as electron condensation. (Heating during condensation is equal to electron current multiplied by the material's work function plus anode drop.)

Når det f. eks. brukes likestrøm med rett polaritet og en dyse med 6,4 mm indre diameter og 9,5 mm lengde, faller den varmemengde som mistes i dysen kontinuerlig til et minimum av ca. 40 % av varmen som utvikles i dysen ved argon-gass-strømning av opptil 566 l/time. Dette betyr at ved 566 l/time omtrent 60 % av varmen er frembrakt i lysbueplasmaet i dysen beholdes i dysen og føres ut med den varme argongass som trer ut av dysen. Denne varme er så til-ført arbeidsstykket av utstrømningen med en større virkningsgrad enn 70 % for avstander mellom dysen og arbeidsstykket som ligger mellom 3,2 mm og 6,4 mm. When it e.g. If direct current with the right polarity and a nozzle with an internal diameter of 6.4 mm and a length of 9.5 mm are used, the amount of heat lost in the nozzle continuously falls to a minimum of approx. 40% of the heat developed in the nozzle with argon gas flow of up to 566 l/hour. This means that at 566 l/hour, approximately 60% of the heat generated in the arc plasma in the nozzle is retained in the nozzle and carried out with the hot argon gas that exits the nozzle. This heat is then supplied to the workpiece by the outflow with a greater efficiency than 70% for distances between the nozzle and the workpiece that are between 3.2 mm and 6.4 mm.

Et kvantitativt bilde av disse fenome-ner er vist i tabell 3, hvor volt brukes som passende energimål ved et strømnivå av 200 ampere (likestrøm, rett polaritet). Det er brukt en sylindrisk dyse med 6,4 mm indre diameter og 9,5 mm lengde og en lysbue med en ytre lengde av 6,4 mm. A quantitative picture of these phenomena is shown in table 3, where volts are used as the appropriate energy measure at a current level of 200 amperes (direct current, right polarity). A cylindrical nozzle with an inner diameter of 6.4 mm and a length of 9.5 mm and an arc with an outer length of 6.4 mm have been used.

Det kan således sees at ved en argon-strømning av 566 l/time tilføres energien i vesentlig grad fra lysbueplasmaet innenfor dysen. It can thus be seen that with an argon flow of 566 l/hour, the energy is supplied to a significant extent from the arc plasma within the nozzle.

I de i fig. 12—15 viste diagrammer, viser kurve B, fig. 12, spenningsgradienten i dysen mot dysediameteren for sylindrisk ut-formede dyser. Den vertikale henvisnings-linje C på venstre side av diagrammet viser spenningsgradienter i en åpen argonlysbue 26, fig. 3. Som vist når dysediameteren blir større (og innsnevring av lysbuesøylen min- In those in fig. 12-15 shown diagrams, shows curve B, fig. 12, the stress gradient in the nozzle against the nozzle diameter for cylindrically shaped nozzles. The vertical reference line C on the left side of the diagram shows voltage gradients in an open argon arc 26, fig. 3. As shown when the nozzle diameter becomes larger (and narrowing of the arc column min-

dre) nærmer seg og forener seg kurven B dre) approaches and joins the curve B

som viser spennings-gradienten av lysbuebrenneren ved karakteristikken C for den which shows the voltage gradient of the arc burner at the characteristic C for it

vanlige tungtsmeltelige elektrodebue skjermet med inert gass. For de mindre dyse-diametre er spenningsgradienten flere ganger større enn buegradienten C for en slik vanlig kjent lysbue. I fig. 12 vil åpningen med en diameter av 9,5 mm bare i meget liten utstrekning innsnevre lysbuen, hvilket kan sees av den lille økning av spenningsgradienten over det av linjen C repre- ordinary fusible electrode arc shielded with inert gas. For the smaller nozzle diameters, the voltage gradient is several times greater than the arc gradient C for such a commonly known arc. In fig. 12, the opening with a diameter of 9.5 mm will only narrow the arc to a very small extent, which can be seen from the small increase of the voltage gradient above that of line C repre-

senterte minimum. Lysbuedelen innenfor dysen er imidlertid vesentlig modifisert ved tilstedeværelse av gassen, Begynnende innsnevring som kan sees av spenningskurver som ligner kurven i fig. 12 er et kjennetegn for riktig konstruksjon. centered minimum. The arc part within the nozzle is, however, substantially modified by the presence of the gas, Incipient narrowing which can be seen by voltage curves similar to the curve in fig. 12 is a characteristic of correct construction.

Fig. 13 viser effektfordelingen mot gass-strømningen gjennom dysen i buebrenneren ved en bestemt strømart, like-strøm, med rett polaritet (dysen er sylindrisk og er 9,5 mm lang). Den totale til-førte elektriske effekt (volt x ampere), kurve E, øker nesten lineært med gass-strøm-men, nemlig med 40—50 watt for en gass-strømøkning av 28,3 l/time. Den samme dyse, når den drives med svakere strøm gir en forholdsvis flatere karakteristikk for spenningen mot gass-strømmen. Kurve F som viser effekten som tilføres arbeidsstykket økes hurtig opptil 566—849 l/time. Kurve G som. viser den i dysen tapte effekt faller inntil 566 l/time og forblir ved en nesten konstant minimal verdi ved større gass-strømmer. For sammenligning er der vist en linje H som angir den totale tilførte effekt og en linje I som angir den til arbeidsstykket tilførte effekt, for en tidligere kjent ikke innsnevret argonskj ermet lysbue av samme lengde (15,9 mm) og samme strøm-styrke (200 ampere). Lysbuebrenneren iføl-ge oppfinnelsen ved 1132 l/time gjennom dysen tilfører således 75 % mere energi til arbeidsstykket enn den vanlige, kjente argonskj ermede lysbue. (Effektfordeling i en vanlig, kjent, med inert gass skjermet lysbue er ikke angitt som en funksjon av gass-strømningen, fordi en tvungen be-vegelse av atmosfæren i et slikt tilfelle bare har mindre, sekundære virkninger.) Fig. 13 shows the power distribution against the gas flow through the nozzle in the arc burner for a specific type of current, direct current, with correct polarity (the nozzle is cylindrical and 9.5 mm long). The total added electrical power (volts x amperes), curve E, increases almost linearly with gas flow, namely by 40-50 watts for a gas flow increase of 28.3 l/hour. The same nozzle, when operated with a weaker current, gives a relatively flatter characteristic for the voltage against the gas flow. Curve F, which shows the power supplied to the workpiece, is rapidly increased up to 566-849 l/hour. Curve G which. shows the power lost in the nozzle drops to 566 l/hour and remains at an almost constant minimum value at larger gas flows. For comparison, there is shown a line H indicating the total supplied power and a line I indicating the power supplied to the work piece, for a previously known non-constricted argon shielded arc of the same length (15.9 mm) and the same amperage ( 200 amps). The arc burner according to the invention at 1132 l/hour through the nozzle thus supplies 75% more energy to the workpiece than the usual, known argon shielded arc. (Power distribution in an ordinary, known, inert gas shielded arc is not indicated as a function of the gas flow, because a forced movement of the atmosphere in such a case has only minor, secondary effects.)

I fig. 14 viser kurvene J og K lysbue-brennerens karakteristikk for spenningen mot strømstyrken (for en dyse med en diameter av 6,4 mm) og den respektive karakteristikk for en åpen eller ikke innsnevret argonskj ermet lysbue ifølge tidligere praksis. Der kan sees at økningen av spenningen med strømstyrken, kurve J, er meget større i lysbuebrenneren. En praktisk følge derav er, at i motsetning til den kjente brenner med ikke forbrukbar elektrode, er det ikke nødvendig for å opprettholde en regulerbar variasjonsgrad i lysbuestrømmen at hoved-energitilførselen ved brenneren ifølge oppfinnelsen har en fallende volt-ampere-karakteristikk. For eksempel, med en dyse med en indre diameter av 3,4 mm og en buepassasje med 4,8 mm-lengde, under anvendelse av 849 l/time argongass og 35 volt konstant spenning, likestrøm med rett polaritet, var lysbuelengden utenfor dysen forandret fra 6,4 mm til 3,2 mm med en led- In fig. 14, curves J and K show the arc torch's voltage versus amperage characteristic (for a nozzle with a diameter of 6.4 mm) and the respective characteristic for an open or unconstricted argon shielded arc according to prior practice. It can be seen that the increase of the voltage with the amperage, curve J, is much greater in the arc burner. A practical consequence of this is that, in contrast to the known burner with a non-consumable electrode, it is not necessary to maintain an adjustable degree of variation in the arc current that the main energy supply at the burner according to the invention has a falling volt-ampere characteristic. For example, with a nozzle with an inner diameter of 3.4 mm and an arc passage of 4.8 mm length, using 849 l/hour of argon gas and 35 volts constant voltage, direct current with right polarity, the arc length outside the nozzle was changed from 6.4 mm to 3.2 mm with a led

sagende strømstyrkeforandring fra 100 til sawing current strength change from 100 to

130 ampere. Strømstyrken i den tidligere 130 amps. The amperage in the former

kjente ikke forbrukbare argonskj ermede lysbue ville med en energikilde av samme art vise en flere ganger større forandring. unknown expendable argon shielded arcs would, with an energy source of the same kind, show a several times greater change.

Lysbuebrennere ifølge oppfinnelsen kan drives med He, N2 og H,-gassene og med' blandinger av disse gasser med argon. De karakteristiske kurver L, M, N, fig. 15 viser for likestrøm med rett polaritet hvordan lyesbuespenningen forandrer seg med vo-lumprosent-innholdet av disse gasser i argon. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til disse gasser, da hvilken som helst passende gass eller gassblanding kan brukes. Arc burners according to the invention can be operated with He, N 2 and H 1 gases and with mixtures of these gases with argon. The characteristic curves L, M, N, fig. 15 shows for direct current with correct polarity how the arc voltage changes with the volume percentage content of these gases in argon. However, the invention is not limited to these gases, as any suitable gas or gas mixture may be used.

De vesentlige trekk ved oppfinnelsen The essential features of the invention

er: is:

1. I de tilfelle som angår en startbue (pilot are) er dysen ikke en primær elektrode, men bare en sekundær elektrode. 2. Da den større lysbueeffekt som er frembrakt ved innsnevring av lysbuen bare delvis går tapt i den bueformede dyse, går uventet høye mengder av tilleggsenergi til arbeidsstykket i form av varme. 3. Da dysen som styrer utstrømningen er i det vesentlige ikke forbrukbar, får man minimale forurensninger og dysens levetid forlenges. 4. Det er verd å legge merke til at en dyse bestående av elektrisk ledende materiale, slik som metall, kan drives uten «dob-belt buedannelse» i serie med dysen, dvs. uten at det dannes en lysbue mellom den primære brennerelektrode og dysen og en annen lysbue mellom dysen og arbeidsstykket. 5. Det er også verd å legge merke til at hovedlysbuen ikke slukkes ved gass-hastigheter i lysbuesøylen opp til flere tusen meter pr. sekund. 6. Den tidligere kjente lysbue har hit-til vært betraktet som den mest intense kjente varmekilde for å opphete metaller. Oppfinnelsen frembringer en varmekilde med en flere ganger større intensitet, fordi: (a) tverrsnittsflaten av lysbuen kan minskes. For eksempel, en lysbue med 11,5 mm tverrsnittsflate redusert til 3,2 mm har bare på grunn av innsnevring en 12 ganger større intensitet. (b) Spenningen og dermed effekten av den lysbuen ved en bestemt strømstyrke og lengde frembrakte varme økes, idet denne økning skyldes innsnevringen og gass-strømmen som til en stor del må opphetes til lysbuetemperaturen. For eksempel, ved 200 ampere og en lysbuelengde av 12,7 mm og med 2264 l/time argon gjennom en dyse 1. In the case of a pilot arc, the nozzle is not a primary electrode, but only a secondary electrode. 2. Since the greater arc power produced by narrowing the arc is only partially lost in the arc-shaped nozzle, unexpectedly high amounts of additional energy go to the workpiece in the form of heat. 3. As the nozzle that controls the outflow is essentially non-consumable, minimal contamination is obtained and the lifetime of the nozzle is extended. 4. It is worth noting that a nozzle made of electrically conductive material, such as metal, can be operated without "double-arcing" in series with the nozzle, i.e. without arcing between the primary torch electrode and the nozzle and another arc between the nozzle and the workpiece. 5. It is also worth noting that the main arc is not extinguished at gas velocities in the arc column of up to several thousand meters per second. second. 6. The previously known electric arc has until now been considered the most intense known heat source for heating metals. The invention produces a heat source with a several times greater intensity, because: (a) the cross-sectional area of the arc can be reduced. For example, an arc with 11.5 mm cross-sectional area reduced to 3.2 mm has a 12 times greater intensity just because of narrowing. (b) The voltage and thus the effect of the arc at a certain amperage and length produced heat is increased, as this increase is due to the constriction and the gas flow, which to a large extent must be heated to the arc temperature. For example, at 200 amps and an arc length of 12.7 mm and with 2264 l/hour of argon through a nozzle

med en indre diameter av 3,2 mm er den i brenneren ifølge oppfinnelsen utviklede energi mere enn to ganger større enn den som frembringes ved tidligere kjent praksis. (c) Det beregnede netto resultat av de to effekter i siste eksempel er at den effektive effektintensitet øker med omtrent 20 ganger. 7. Under forutsetning av at gass-hastigheten er tilstrekkelig stor, svarer tverrsnittsformen av den fra dysen uttredende utstrømning til tverrsnittsformen av den innsnevrende passasje, selv om det ikke anvendes dyser med sylindrisk form. 8. Et annet verdifullt trekk er at lysbuen spontant kan oppdeles i flere utstrøm-ninger som svarer til de for dette formål anordnede, disponible dysepassasjer. 9. Sammenlignet med karakteristikken av den tidligere kjente ikke innsnevrede lysbue med en med inert gass skjermet tungtsmeltelig elektrode, har lysbuen ifølge oppfinnelsen en volt-ampere karakteristikk med sterkere stigning. I tillegg til de kjente energikilder med «fallende» karakteristikk kan således lysbuebrenneren ifølge oppfinnelsen brukes med energikilder som har en mer eller mindre flat volt-ampere karakteristikk. with an inner diameter of 3.2 mm, the energy developed in the burner according to the invention is more than twice as great as that produced by previously known practice. (c) The calculated net result of the two effects in the last example is that the effective effect intensity increases by approximately 20 times. 7. On the condition that the gas velocity is sufficiently large, the cross-sectional shape of the outflow emerging from the nozzle corresponds to the cross-sectional shape of the narrowing passage, even if nozzles with a cylindrical shape are not used. 8. Another valuable feature is that the arc can be spontaneously divided into several outflows that correspond to the disposable nozzle passages arranged for this purpose. 9. Compared to the characteristic of the previously known non-constricted arc with an inert gas shielded refractory electrode, the arc according to the invention has a volt-ampere characteristic with a stronger rise. In addition to the known energy sources with a "falling" characteristic, the arc torch according to the invention can thus be used with energy sources that have a more or less flat volt-ampere characteristic.

Utskilling av sveisemetall i sveise- og loddeoperasjoner skjer ifølge oppfinnelsen ved å danne den jetlignende utstrømning mellom en stavelektrode og en smeltbar trådelektrode. Utstrømningen slynger ut det smeltede metall som leveres av tråden mot arbeidsstykket, som dessuten er opp-hetet av utstrømningen til hvilken som helst ønsket grad. Den faste metalloverfla-te på hvilken det sprøytede metall faller, kan hvis den er elektrisk ledende, også forbindes med strømkilden og ytterligere opphetes ved at det formes en lysbuekrets til arbeidsstykket. Separation of weld metal in welding and soldering operations takes place according to the invention by forming the jet-like outflow between a rod electrode and a fusible wire electrode. The outflow throws out the molten metal delivered by the wire towards the workpiece, which is also heated by the outflow to any desired degree. The solid metal surface on which the sprayed metal falls can, if it is electrically conductive, also be connected to the current source and further heated by forming an arc circuit to the workpiece.

Fig. 16 viser en lysbuebrenner 301 omfattende en stavelektrode 302 og en vann-kjølt dyse 303 med en åpning 304 gjennom hvilken en elektrisk lysbue 305 dannes til enden av en metalltråd 306 som skal smeltes. Tråden 306 som er en elektrode av ho-vedbuen, mates kontinuerlig inn i lysbuen gjennom en innføringsinnretning 307 ved hjelp av en kjent trådmatningsanordning 308. En elektrisk energikilde 309 er ved hjelp av ledere 310, resp. 311 forbundet med brennerelektroden 302 og den smeltbare tråd. Denne energikilde 309 kan være enten likestrøm eller vekselstrøm og det kan være hvilken som helst passende sveiseenergi-kilde. I tegningen er vist en likestrøm-energikilde tilknyttet for å levere rett polaritet Fig. 16 shows an arc torch 301 comprising a rod electrode 302 and a water-cooled nozzle 303 with an opening 304 through which an electric arc 305 is formed to the end of a metal wire 306 to be melted. The wire 306, which is an electrode of the main arc, is continuously fed into the arc through an insertion device 307 by means of a known wire feeding device 308. An electrical energy source 309 is by means of conductors 310, resp. 311 connected to the burner electrode 302 and the fusible wire. This energy source 309 can be either direct current or alternating current and it can be any suitable welding energy source. The drawing shows a DC power source connected to supply the correct polarity

(brennerelektrode negativ). Om ønsket, kan en startbue (pilot are) opprettholdes mellom brennerelektroden 302 og veggen av åpningen ved at dysen 303 forbindes med energikilden 308 ved hjelp av en passende impedans, slik som motstand 312. I tillegg hertil når det påsprøytede materiale 313 avsettes på en elektrisk leder, kan det dannes en annen lysbuekrets 314 til arbeidsstykket 315. En slik anordning med en separat energikilde 316 er vist med prik-kede linjer. (burner electrode negative). If desired, a pilot arc can be maintained between the burner electrode 302 and the wall of the opening by connecting the nozzle 303 to the energy source 308 by means of a suitable impedance, such as resistor 312. In addition, when the sprayed material 313 is deposited on an electrical conductor, another arc circuit 314 can be formed for the workpiece 315. Such a device with a separate energy source 316 is shown with dotted lines.

Brennerelektroden 302 er av en ikke-forbrukbar type og kan enten være en vanlig wolframtråd eller en kopperelektrode, hvis indre avkjøles med vann. Den først-nevnte type er egnet for likestrøm med begge polariteter for vekselstrøm. Den vannkjølte type er mest egnet for likestrøm med reversert polaritet (brennerelektrode positiv) og kan brukes med mere aktive gasser enn dette er mulig for wolframtypen. The burner electrode 302 is of a non-consumable type and may be either a conventional tungsten wire or a copper electrode, the interior of which is cooled by water. The first-mentioned type is suitable for direct current with both polarities for alternating current. The water-cooled type is most suitable for direct current with reversed polarity (burner electrode positive) and can be used with more active gases than is possible for the tungsten type.

Materialet som skal sprøytes anvendes fortrinnsvis i tråd- eller båndform, slik at det kontinuerlig kan innmates i lysbuen og det må selvfølgelig være en elektrisk ledende når det skal danne en av byens hovedelektroder, hvilket er å foretrekke. Aluminium, rustfritt stål eller vanlig stål, eller andre metaller slik som kopper og dets legeringer kan brukes. Også andre materialer eller flussmidler kan tilsettes som et belegg eller som en bestanddel av tråden. På denne måte kan det anvendes slitesterke materialer, slik som karbider. The material to be sprayed is preferably used in wire or ribbon form, so that it can be continuously fed into the arc and it must of course be electrically conductive when it is to form one of the city's main electrodes, which is preferable. Aluminum, stainless steel or plain steel, or other metals such as copper and its alloys can be used. Other materials or fluxes can also be added as a coating or as a component of the thread. In this way, wear-resistant materials, such as carbides, can be used.

En passende gass innføres i brenneren i det ringformede rom mellom elektroden 302 og den aksiale passasje 317 i dysen 303 som fører til åpningen 304. Som brenner-gass kan der brukes hvilken som helst kjent skjermende gass (argon, helium, vannstoff etc.) anvendt i sveiseprosesser, innbefattet slike aktive gasser som klorosilaner, når dette er ønsket. En ytterligere gass-skjerm-ing kan lett skaffes ved hjelp av en ytre konsentrisk gass-klokke 318 rundt brennerdysen eller ved å utføre hele prosessen i et lukket kammer. A suitable gas is introduced into the burner in the annular space between the electrode 302 and the axial passage 317 in the nozzle 303 which leads to the opening 304. Any known shielding gas (argon, helium, hydrogen etc.) can be used as the burner gas. in welding processes, including such active gases as chlorosilanes, when this is desired. Additional gas shielding can easily be provided by an outer concentric gas bell 318 around the burner nozzle or by performing the entire process in a closed chamber.

En dobbeltgenerator som vist var brukt på følgende måte: Energikilden 309 leverte A double generator which was shown to have been used in the following way: Energikilden 309 delivered

195 ampere likestrøm med rett polaritet, gasstrømmen var 283l/time argon gjennom 195 amp direct current with correct polarity, gas flow was 283l/hour argon through

en åpning 304 av 3,2 mm. En 1,6 mm-tråd av rustfritt stål var ført inn med en hastighet av 381 cm/min. og en strøm av 285 an opening 304 of 3.2 mm. A 1.6 mm stainless steel wire was inserted at a speed of 381 cm/min. and a current of 285

ampere var målt i lederen 311. Strømmen amperes were measured in the conductor 311. The current

i kretsen 314 fra tråden til den bearbeidede plate var 90 ampere likestrøm med rett polaritet. Arbeidsstykket 315 var en 6,4 mm tykk kaldvalset stålplate som beveget seg horisontalt med en hastighet av 25,4 cm/ in the circuit 314 from the wire to the machined plate was 90 amperes direct current of correct polarity. Work piece 315 was a 6.4 mm thick cold-rolled steel plate moving horizontally at a speed of 25.4 cm/

min. Det var ikke nødvendig med noen spesiell forberedende behandling av arbeidsstykket. Anordningen hadde følgende dimensjoner: brennerlysbue fra dysen til tråden 6,4 mm 4- 4,8 mm elektrodened-gang = 11,2 mm totale buelengde, lysbue fra tråden til platen 32 mm. Det resulte-rende avsetningstverrsnitt hadde meget svak inntrengning. Det ble dannet et tungt belegg av omtrent 5,1 mm tykkelse og be-legget var godt festet til underlagsplaten 315 med en inntrengning av mindre enn 0,8 mm i basisplaten. Dråpen hadde en bredde av 8,0 mm. Det var ikke mulig å få den avsatte dråpe vekk fra underlagsplaten. my. No special preparatory treatment of the workpiece was necessary. The device had the following dimensions: torch arc from nozzle to wire 6.4 mm 4- 4.8 mm electrode drop = 11.2 mm total arc length, arc from wire to plate 32 mm. The resulting deposit cross-section had very weak penetration. A heavy coating of approximately 5.1 mm thickness was formed and the coating was firmly attached to the base plate 315 with a penetration of less than 0.8 mm into the base plate. The drop had a width of 8.0 mm. It was not possible to get the deposited drop off the substrate plate.

Tråder av aluminium, rustfritt stål og vanlig stål var også innført i buebrenneren som vist i tegningen uten noen krets 314 fra tråden til arbeidsstykket. Det ble brukt for brenneren og tråden en strøm med 120—200 ampere likestrøm, rett polaritet og 283 til 1115 l/time argon gjennom en åpning av 3,2 mm smeltet metall ble slynget ut fra tråden. Faste overflater, slik som teglsten, kaldvalset stål og aluminium, på hvilke det utslyngede metall satte seg av, var anordnet i passende avstand. Den korte avstand mellom tråden og arbeidsstykket, nemlig 6,4 til 12,7 mm, resulterte i at un-derlagsmaterialet, teglsten innbefattet, ble gjennomhullet. Når det ble slynget ut fritt i rommet, ble metallet slynget ut horisontalt over 3 meter. Dette er et bevis på at belegging kan foretas i hvilken som helst stilling. Aluminum, stainless steel and plain steel wires were also inserted into the arc torch as shown in the drawing without any circuit 314 from the wire to the workpiece. A current of 120-200 amperes direct current, straight polarity was used for the burner and wire and 283 to 1115 l/hour of argon through an opening of 3.2 mm molten metal was ejected from the wire. Solid surfaces, such as brick, cold-rolled steel and aluminium, on which the ejected metal settled, were arranged at a suitable distance. The short distance between the wire and the workpiece, namely 6.4 to 12.7 mm, resulted in the substrate material, brick included, being perforated. When ejected freely into space, the metal was ejected horizontally over 3 meters. This is proof that coating can be done in any position.

Beleggingsprosessen er også godt egnet til å skjøte metaller. Lysbuekretser kan således reguleres at underlagsmetallet kan smeltes i hvilken som helst grad. Utspeing av sveisemetallet kan derved reguleres. Utspeing er et vesentlig trekk ved fabrikasjon av slike metaller som støpejern, aluminium og visse høylegerte stålsorter for spesielle formål. En 6,4 mm tykk plate av bløtt stål med en 60° V-kant var sveiset i henhold til oppfinnelsen med en desoksydert ståltråd. Undersøkelse av et etset tverrsnitt av svei-sen viste nesten ingen inntrengning av sveisemetall inn i underlagsplaten. The coating process is also well suited for joining metals. Arc circuits can thus be regulated so that the base metal can be melted to any degree. Swelling of the weld metal can thereby be regulated. Scouring is an essential feature in the fabrication of such metals as cast iron, aluminum and certain high-alloy steels for special purposes. A 6.4 mm thick sheet of mild steel with a 60° V-edge was welded according to the invention with a deoxidized steel wire. Examination of an etched cross-section of the weld showed almost no penetration of weld metal into the base plate.

En foretrukket konstruksjon av brenneren ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 17. A preferred construction of the burner according to the invention is shown in fig. 17.

Brenneren omfatter et legeme B med en boring, hvis nedre ende er gjenget for å oppta en elektrodeholder H. En spennhylse C i holderen H ligger an mot et vederlag ved toppen av brennerlegemet B, og holderen H har en konisk indre bunnflate for å innsnevre spennhylsen C når holderen H er skrudd inn i legemet B. En isolasjonsring I er skrudd på yttersiden av bunnen av brennerlegemet B og en dyse N er skrudd på yttersiden av isolasjonen I. The torch comprises a body B with a bore, the lower end of which is threaded to receive an electrode holder H. A collet C in the holder H abuts against an abutment at the top of the torch body B, and the holder H has a conical inner bottom surface to constrict the collet C when the holder H is screwed into the body B. An insulating ring I is screwed to the outside of the bottom of the burner body B and a nozzle N is screwed to the outside of the insulation I.

Brennerlegemet B har et innløp 410 for skjermegassen, som åpnes i et ringformet kammer mellom spennhylsens topp og toppen av elektrodeholderen H, og gassen strømmer ned innenfor holderen og utenfor spennhylsen, gjennom åpninger i spennhylsen og gjennom bunnen av holderen. Brennerlegemet B har også et innløp 412 for kjølevann og ikke viste passasjer leder fra innløpet til en ringformet rille 414 i brennerlegemet. Innføringsledningen for sveisestrøm er på vanlig måte ført gjennom vannutløps-slangen. The burner body B has an inlet 410 for the shield gas, which opens into an annular chamber between the top of the collet and the top of the electrode holder H, and the gas flows down inside the holder and outside the collet, through openings in the collet and through the bottom of the holder. The burner body B also has an inlet 412 for cooling water and a passage not shown leads from the inlet to an annular groove 414 in the burner body. The lead-in line for welding current is usually routed through the water outlet hose.

Elektrodeholderen H omfatter en øvre rørformet del 416, en mellomliggende muf-fedel 418 under bunnen av brennerlegemet B og bredere enn boringen i legemet, og en avstigningsplate 420 anbrakt under muffedelen 418. Langsgående riller 22 dannet i den rørformede del 416 og i muffedelen 418 forbinder rillen 414 i brennerlegemet med rommet under brennerlegemet B. The electrode holder H comprises an upper tubular portion 416, an intermediate socket portion 418 below the bottom of the burner body B and wider than the bore in the body, and a step-off plate 420 placed below the socket portion 418. Longitudinal grooves 22 formed in the tubular portion 416 and in the socket portion 418 connect the groove 414 in the burner body with the space under the burner body B.

Dysen N omfatter en øvre ytre hylse 424 som er skrudd på isolasjonsringen I og strekker seg derfra ut like dypt som muffen 418 for å inneslutte en vannkappe 426. Under vannkappen omfatter dysen en tykkvegget del 428 med en sentral boring med en større øvre diameter og en mindre nedre diameter for å oppta en ildfast kera-misk isolerende foring 430. Foringen 430 omfatter en øvre kant 432 som omgir holderens avstivningsplate 420 og en nedre hylse 434 med vesentlig den samme indre og ytre diameter som avstivningsplaten 420 og i flukt med denne plate. The nozzle N comprises an upper outer sleeve 424 which is screwed onto the insulating ring I and extends from there as deep as the sleeve 418 to enclose a water jacket 426. Below the water jacket the nozzle comprises a thick-walled portion 428 with a central bore of a larger upper diameter and a smaller lower diameter to accommodate a refractory ceramic insulating liner 430. The liner 430 comprises an upper edge 432 surrounding the holder's stiffening plate 420 and a lower sleeve 434 having substantially the same inner and outer diameter as the stiffening plate 420 and flush with this plate.

Vannkappen 426 er tettet ved hjelp av en sammentrykkbar pakning 436 anbrakt i en ringformet brysting dannet av toppen av den tykkveggede del 428 og pakningen 436 strekker seg ut innover på toppen av den keramiske kant 428. Pakningen 436 trykkes mot bunnen av muffen 426 når hyl-sen 424 i dysen skrues på isolasjonsringen I. The water jacket 426 is sealed by means of a compressible gasket 436 located in an annular breast formed by the top of the thick-walled part 428 and the gasket 436 extends inwardly on top of the ceramic rim 428. The gasket 436 is pressed against the bottom of the sleeve 426 when the then 424 in the nozzle is screwed onto the insulating ring I.

Delen 428 omfatter en pakningsholder 438 forsynt med en boring som er i flukt med boringene i holderens avstivningsplate 20 og i den keramiske hylse 34. Denne boring i holderen 438 er utvidet for å motta et utskiftbart elektrisk ledende innlegg 440. Dette innlegg 440 har en øvre rørformet del og en nedre avsmalnende del som ender i en kant 442. The part 428 includes a gasket holder 438 provided with a bore which is flush with the bores in the holder stiffener plate 20 and in the ceramic sleeve 34. This bore in the holder 438 is enlarged to receive a replaceable electrically conductive insert 440. This insert 440 has an upper tubular portion and a lower tapered portion ending in an edge 442.

Den tykkveggede del 428 av dysen er gjennomboret for å danne passasjer 444 som fører fra vannkappen 426 og innleggs-del 438 av holderen er gjennomboret for å danne passasjer 446 som passer til passasjer 444 når holderdelen 438 er festet til den tykkveggede del 428 f. eks. ved hjelp av sølvloddemiddel, Disse passasjer 446 står i forbindelse med vannkappen 448 dannet mellom den avsmalnende del av innlegget 440 og den indre side av boringen i innleggsholderen. The thick-walled part 428 of the nozzle is pierced to form a passage 444 leading from the water jacket 426 and the insert part 438 of the holder is pierced to form a passage 446 which fits into the passage 444 when the holder part 438 is attached to the thick-walled part 428 e.g. . by means of silver solder, These passages 446 are in connection with the water jacket 448 formed between the tapered part of the insert 440 and the inner side of the bore in the insert holder.

En kapselmutter 450 låser innlegget, er skrudd på yttersiden av innleggsholderen 438 og har en innadvendt kant som ligger under toppen av innlegget 442. Boringen i innleggsholderen 438 er forsynt med en rille som opptar en «0»-ring 451 gjennom hvilken passerer den øvre rør-formede del av innlegget 440 når innlegget trer inn i boringen. En pakning 452 presses mot bunnen av innleggsholderen 438 av innleggstoppen 442 når mutteren 450 trek-kes til. Den ytre kant av mutteren 444 er forsynt med en ring 454 av isolerende materiale for å hindre lysbuedannelse fra mutteren til arbeidsstykket. A cap nut 450 locks the insert, is screwed to the outside of the insert holder 438 and has an inward-facing edge that lies below the top of the insert 442. The bore in the insert holder 438 is provided with a groove which receives an "0" ring 451 through which the upper tube passes -shaped part of the insert 440 when the insert enters the bore. A gasket 452 is pressed against the bottom of the insert holder 438 by the insert top 442 when the nut 450 is tightened. The outer edge of the nut 444 is provided with a ring 454 of insulating material to prevent arcing from the nut to the workpiece.

En innføringsring 456 av ledende materiale er klemt fast mellom dysehylsen 424 og den isolerende ring I, og bærer en for-bindelsessøyle for tilknytning av en ledning 458 for høyfrekvent startstrøm. Ved hjelp av den keramiske foring 430 er dyse-delene 424 og 428 isolert fra elektrodeholderen H, og en startbue (pilot are) dannes mellom innlegget 440 og spissen av stavelektroden E, idet hovedlysbuen dannes mellom stavelektroden E og arbeidsstykket. An insertion ring 456 of conductive material is clamped between the nozzle sleeve 424 and the insulating ring I, and carries a connecting post for connection of a wire 458 for high frequency starting current. By means of the ceramic liner 430, the nozzle parts 424 and 428 are isolated from the electrode holder H, and a pilot arc is formed between the insert 440 and the tip of the rod electrode E, the main arc being formed between the rod electrode E and the workpiece.

Alternativt, kan forbindelsessøylen som er forbundet med innlegget tilknyttes ho-vedkretsen av lysbuen som ikke omfatter arbeidsstykket hvorved lysbuen dannes mellom stavelektroden E og innlegget 440. Selv om under disse betingelser lysbuen passerer gjennom den innsnevreds passasje i innlegget bare på grunn av gass-strømmen, dannes allikevel den jetlignende utstrømning av høy intensitet. Alternatively, the connecting post connected to the insert may be connected to the main circuit of the arc which does not include the workpiece whereby the arc is formed between the rod electrode E and the insert 440. Although under these conditions the arc passes through the constricted passage in the insert only due to the gas flow, the jet-like outflow of high intensity is nevertheless formed.

Yttersiden av dysen N er dekket av en bøyelig gummihylse 460 som dekker inn-føringsringen 456 og kan rulles opp for å gi adgang til kapselmutteren 450 for å skifte innlegget 440. The outside of the nozzle N is covered by a flexible rubber sleeve 460 which covers the insertion ring 456 and can be rolled up to give access to the capsule nut 450 for changing the insert 440.

For slike formål som lysbue-skjæring, -gjennomhulling, eller -skjøting er det særlig fordelaktig i henhold til en modifikasjon av oppfinnelsen å danne utstrømnin-gen ved hjelp av en gass-strøm som inneholder minst 1 % vannstoff. For such purposes as arc cutting, piercing or splicing, it is particularly advantageous according to a modification of the invention to form the outflow by means of a gas stream containing at least 1% water.

Om ønsket kan arbeidsstykket være anordnet i samme krets med lysbuen, og ut-strømningen kan fremskyves i forhold til arbeidsstykket for å smelte metallet pro-gressivt og å danne i metallet et hakk langs en ønsket bane. Vannstoffet har den virkning at den vesentlig minsker avgangen If desired, the workpiece can be arranged in the same circuit as the arc, and the outflow can be advanced in relation to the workpiece to melt the metal progressively and to form a notch in the metal along a desired path. The hydrogen has the effect of significantly reducing the departure

forbedrer kvaliteten av skjæringen og øker improves the quality of the cut and increases

virkningsgraden og hastigheten av skjæ-ringsoperasjonen. the efficiency and speed of the cutting operation.

Fjernelse av metallet kan også foregå termokjemisk ved å innføre på det for formålet mest effektive sted en separat strøm av fluidum som inneholder hjelpepulver. Resterende avgang som ellers kunne danne seg, kan også fjernes ved hjelp av en ekstra stråle av passende fluidum, flamme eller lysbue rettet mot avgangen mens den ennå er smeltet. Removal of the metal can also take place thermochemically by introducing a separate stream of fluid containing auxiliary powder at the most effective place for the purpose. Residual slag that might otherwise form can also be removed by means of an additional jet of suitable fluid, flame or arc directed at the slag while it is still molten.

Som vist i fig. 18 innføres en utvalgt gass som skal brukes sammen med vannstoffet under trykk fra en kilde 510 gjennom et matningsrør 511 omfattende en ventil 512 og en trykkregulator 514 til gassledningen 515 som fører til buebrenneren 516. Vannstoffgass innføres likedan fra en kilde 510' til gassledningen 515 gjennom et matningsrør 517 omfattende en ventil 518 og en trykkregulator 519. Buebrenneren 516 er i hovedsaken av samme art som den allerede beskrevne skjære-brenner, idet lysbuen og gassen er innsnevret før de trer ut og sammen danner en utstrømning 509 med høy hastighet. Utstrømningen 509 rettes på et arbeidsstykke 520, f. eks. en me-tallplate, som er tilknyttet til en side av en elektrisk energikilde, slik som en gene-rator, ved hjelp av ledningen 522. Den annen side av kilden 521 er forbundet med brennerelektroden ved en ledning 523. Brenneren 516 bæres av vognen 524 med hastighetsregulering og egen fremdrift, hvilken vogn beveger seg på et spor i skjæ-reretningen parallelt til toppen av platen. As shown in fig. 18, a selected gas to be used together with the hydrogen substance under pressure is introduced from a source 510 through a feed pipe 511 comprising a valve 512 and a pressure regulator 514 to the gas line 515 leading to the arc burner 516. Hydrogen gas is similarly introduced from a source 510' to the gas line 515 through a feed pipe 517 comprising a valve 518 and a pressure regulator 519. The arc torch 516 is essentially of the same type as the already described cutting torch, in that the arc and the gas are narrowed before they exit and together form an outflow 509 at high speed. The outflow 509 is directed at a workpiece 520, e.g. a metal plate, which is connected to one side of an electrical energy source, such as a generator, by means of the line 522. The other side of the source 521 is connected to the burner electrode by a line 523. The burner 516 is carried by the carriage 524 with speed regulation and its own propulsion, which carriage moves on a track in the cutting direction parallel to the top of the plate.

Under driften trer utstrømningen 509 ut av brenneren 516 og vognen beveges i den ønskede retning hvorved utstrømnin-gen skjærer opp platen ved å smelte et innsnitt i platen, som vist i fig. 18. During operation, the outflow 509 emerges from the burner 516 and the carriage is moved in the desired direction whereby the outflow cuts the plate by melting an incision in the plate, as shown in fig. 18.

For å få en skjæring av god kvalitet ved hjelp av skjæreprosessen ifølge oppfinnelsen, er det av betydning at vannstoff tilsettes til skjermeatmosfæren. Tilsetning av så lite som 1 % vannstoff til argon eller helium forbedrer kvaliteten av innsnittsvegger i forhold til den som fåes ved å bruke argon eller helium. Forbedring i kvaliteten øker inntil det tilsettes ca. 535 % vannstoff til argonet. Ved høyere prosent forblir kvaliteten i det vesentlige konstant, under forutsetning av at strøm-ningshastigheten av gassen som innføres i brenneren økes i forhold til forandringen av vannstoff konsentrasjonen i lysbuegassen, fordi vannstoff er en meget lett gass. For å få skjæringer med god kvalitet under anvendelse av større vannstoffkonsen-trasjoner er det derfor å foretrekke at det brukes minst den dobbelte strømningshas-tighet for gassen enn den som brukes ved lavere vannstoff konsentrasjoner, f. eks. 35 % vannstoff. Denne forbedring av kvaliteten kan sees av fig. 19 og 20. Fig. 19 viser en innsnittsvegg av en aluminiumsplate med 19 mm, som har et ujevnt oksydert ut-seende med festet avgang 527 fått ved å bruke bare argon som lysbuegass. Fig. 20 viser en plate 528 av likt materiale som oppviser en glatt, glinsende overflate med skarpe hjørner og uten avgang, fått ved å bruke en blanding av 65 % argon og 35 % vannstoff som lysbuegass. Forbedring i kvaliteten av innsittet er antagelig å til-skrive at vannstoff er en reduserende gass og derfor hindrer at surstoff kan komme i kontakt med den smeltede overflate. Til-setninger av 1 % til 100 % av vannstoff til den inerte gass forbedrer således betydelig kvaliteten av innsnittet, idet den beste kvalitet fåes ved å bruke ca. 35 % vannstoff. In order to obtain a cut of good quality using the cutting process according to the invention, it is important that hydrogen is added to the shield atmosphere. Adding as little as 1% hydrogen to argon or helium improves the quality of incision walls over that obtained using argon or helium. Improvement in quality increases until approx. 535% hydrogen to the argon. At a higher percentage, the quality remains essentially constant, provided that the flow rate of the gas introduced into the burner is increased in relation to the change in hydrogen concentration in the arc gas, because hydrogen is a very light gas. In order to obtain cuts of good quality when using higher hydrogen concentrations, it is therefore preferable to use at least twice the flow rate for the gas than that used for lower hydrogen concentrations, e.g. 35% water. This improvement in quality can be seen from fig. 19 and 20. Fig. 19 shows a cut-out wall of a 19 mm aluminum plate having an uneven oxidized appearance with attached tail 527 obtained by using only argon as the arc gas. Fig. 20 shows a plate 528 of similar material exhibiting a smooth, shiny surface with sharp corners and no chipping, obtained by using a mixture of 65% argon and 35% hydrogen as the arc gas. Improvement in the quality of the insert is presumably attributable to the fact that hydrogen is a reducing gas and therefore prevents oxygen from coming into contact with the molten surface. Additions of 1% to 100% of hydrogen to the inert gas thus significantly improve the quality of the incision, the best quality being obtained by using approx. 35% water.

En ytterligere fordel ved å bruke vannstoff er at der fåes en lysbue med en forholdsvis høy spenning. Årsaken til dette er at vannstoff har en høy elektrisk motstand. Høy spenning er ønsket i prosessen, særlig ved oppskjæring av tunge plater, for at den skjærende virkning kan trenge gjennom den tykke plate og samtidig gi innsnitt av god kvalitet. Anvendelse av høye spen-ninger gjør det også mulig at det kan brukes lavere strømstyrker for å få den nød-vendige varme. Da den foreliggende appa-ratur er begrenset av den strømbærende kapasitet av dyser, er det fordelaktig å kunne ha en høy varme ved så lave strøm-styrker som mulig. Lysbuens spenning øker med økningen av vannstoffinnholdet av bueatmosfa;ren. Spenningen er derfor desto høyere, desto høyere vannstoffkonsen-trasjonen er. Ved en konstant strømstyrke er det også mulig å skjære med høye hastigheter når det brukes vannstofftilset-ning, da varmetilførsel til arbeidsstykket øker proporsjonalt med økningen av spenningen. A further advantage of using hydrogen is that an arc with a relatively high voltage is obtained. The reason for this is that hydrogen has a high electrical resistance. High tension is desired in the process, especially when cutting heavy plates, so that the cutting effect can penetrate the thick plate and at the same time produce cuts of good quality. Application of high voltages also makes it possible to use lower currents to obtain the necessary heat. As the present apparatus is limited by the current-carrying capacity of nozzles, it is advantageous to be able to have a high heat at as low current strengths as possible. The arc voltage increases with the increase in the hydrogen content of the arc atmosphere. The voltage is therefore the higher, the higher the hydrogen concentration. At a constant amperage, it is also possible to cut at high speeds when hydrogen addition is used, as heat supply to the workpiece increases proportionally with the increase in voltage.

På grunn av den høyere lysbuespenning som fåes ved å bruke vannstoff eller vannstoffholdige blandinger som strømmer gjennom den trange åpning, er det av vesentlig betydning at det anvendes en forholdsvis høy spenningskilde med åpen krets. For eksempel når det brukes en tilsetning av 35 % vannstoff til den inerte gass er en åpen krets strømkilde med 80 volt tilstrekkelig, mens når det brukes 100 % vannstoff er det nødvendig med i det minste en åpen krets strømkilde av 160 volt. Den nødvendige åpne krets spenning er omtrent direkte proporsjonal til vannstoffinnholdet i atmosfæren. Hvis den nød-vendige åpne krets spenning ikke er til stede kan lysbuen ikke startes, fordi lysbuens amperespennings karakterististiske kurve ikke skjærer energikildens amperespennings karakteristiske kurve. Because of the higher arc voltage obtained by using hydrogen or hydrogen-containing mixtures flowing through the narrow opening, it is of essential importance that a relatively high voltage source with an open circuit is used. For example, when using an addition of 35% hydrogen to the inert gas, an open circuit current source of 80 volts is sufficient, while when using 100% hydrogen, at least an open circuit current source of 160 volts is required. The required open circuit voltage is approximately directly proportional to the hydrogen content of the atmosphere. If the necessary open circuit voltage is not present, the arc cannot be started, because the characteristic curve of the arc's ampere voltage does not intersect the characteristic curve of the energy source's ampere voltage.

En annen fordel med å tilsette vannstoff er at dobbeltlysbue dannelse, dvs. dannelse av to uavhengige lysbuer gjennom dysen, hindres. Dobbeltlysbuedannelse be-skadiger eller ødelegger dysen. Da vannstoff har en meget høy elektrisk motstand, danner den antagelig et isolerende lag mellom den uttredende lysbue og dyseåpningen. Dette isolerende lag forsinker lysbuens tilbøyelighet til å gå fra wolfram- eller kop-perelektroden til dysen og deretter til underlagsplaten. Another advantage of adding hydrogen is that double arc formation, i.e. formation of two independent arcs through the nozzle, is prevented. Double arcing damages or destroys the nozzle. As hydrogen has a very high electrical resistance, it presumably forms an insulating layer between the exiting arc and the nozzle opening. This insulating layer delays the tendency of the arc to travel from the tungsten or copper electrode to the nozzle and then to the substrate plate.

En fordel ved prosessen er også at vannstoffmolekyl spaltes til vannstoffato-mer. Der dannes således to volumer av gass for hvert volum av tilført gass som dissosie-res, 2H. Denne spaltning frembringer en ytterligere høy hastighet mens det brukes lave tilførselsmengder av gass. Denne «jet»-effekt er vesentlig ved prosessen for å fjerne det smeltede metall og avgangen fra veggene av innsnittet. I tillegg dertil, re-kombinering av vannstoffmolekyler ved underlagsplaten bevirker en høy konsen-trasjon og overføringsgrad av varmen nøy-aktig på det ønskede sted. An advantage of the process is also that hydrogen molecules are split into hydrogen atoms. Two volumes of gas are thus formed for each volume of added gas which is dissociated, 2H. This splitting produces a further high speed while using low feed rates of gas. This "jet" effect is essential to the process of removing the molten metal and the waste from the walls of the incision. In addition to that, recombination of hydrogen molecules at the base plate causes a high concentration and transfer rate of the heat precisely at the desired location.

Jo lettere gass brukes, dess høyere hastighet oppnåes. Fordi atomisk vannstoff er den letteste kjente gass, bevirker den dannelse av en strømning med ytterst høy hastighet og høy varmeintensitet som smelter og fjerner metallet i innsnittet og mekanisk skurer dets vegger. The lighter gas is used, the higher speed is achieved. Because atomic hydrogen is the lightest gas known, it causes the formation of a flow of extremely high velocity and high heat intensity which melts and removes the metal in the notch and mechanically scours its walls.

Den foretrukne gassatmosfære er en blanding av 80 % argon og 20 % vannstoff for håndskj æring og en blanding av 65 % argon og 35 % vannstoff for maskinell skjæring. Disse blandinger brukes under forutsetning av at åpen kretsspenning er begrenset til maksimum 100 volt. Tilsetning av den lavere prosentmengde vannstoff er å anbefale når man ikke vil være så nøye med lysbuelengden og vil ta hensyn til de av arbeideren forårsakede variasjoner i lysbuelengden. Når det brukes en åpen kretsspenning av minst 160 volt kan det med fordel anvendes rent vannstoff. The preferred gas atmosphere is a mixture of 80% argon and 20% hydrogen for hand cutting and a mixture of 65% argon and 35% hydrogen for machine cutting. These mixtures are used on the condition that the open circuit voltage is limited to a maximum of 100 volts. Addition of the lower percentage amount of hydrogen is recommended when one does not want to be so careful with the arc length and wants to take into account the variations in the arc length caused by the worker. When an open circuit voltage of at least 160 volts is used, pure hydrogen can advantageously be used.

Det følgende eksempel viser forbed-ringen i varmeoverføring til arbeidsstykket når vannstoffgass tilsettes i betraktelig mengde til argongassen. En lysbuebrenner med en wolframelektrode med en diameter av 3,2 mm anordnet i en avstand av 9,6 mm fra kanten av en 12° konus, og en vannkjølt kopperdyse med en åpning av 3,2 mm var brukt som følger: Strømmer av argongass av 0,28, 0,57, 1,14 og 1,70 m-ytime ble anvendt med en likestrøm med rett polaritet av 140, 260, 185 og 170 ampere ved en spenning av 30—50 volt fra wolframelektroden gjennom brennerdysen til en 1,9 cm tykk, kald kopperplate. Man fikk en liten avfarging og en minimal smelting av kopperoverflaten. The following example shows the improvement in heat transfer to the workpiece when hydrogen gas is added in considerable quantity to the argon gas. An arc torch with a 3.2 mm diameter tungsten electrode arranged at a distance of 9.6 mm from the edge of a 12° cone, and a water-cooled copper nozzle with an opening of 3.2 mm was used as follows: Flows of argon gas of 0.28, 0.57, 1.14 and 1.70 m-ytime were applied with a direct current of right polarity of 140, 260, 185 and 170 amperes at a voltage of 30-50 volts from the tungsten electrode through the burner nozzle to a 1.9 cm thick, cold copper plate. A slight discolouration and a minimal melting of the copper surface was obtained.

Prøvene ble foretatt med tilsetning av vannstoffgass til argongassen i brenneren. Det er funnet at en brenner tilført 100 volt åpen krets elektrisk energi ikke kunne startes og opprettholdes hvis lysbuen ikke først var dannet i argon med i det høyeste en liten tilblanding av vannstoff. Deretter var det mulig å øke vannstofftilsetningen til 25—30 % og. opprettholde lysbuen. Disse prøver viser at rent vannstoff i en slik brenner krever omtrent 150 volt. Når vannstoffinnholdet økte, økte også smeltings-dybden av kopperet. Med et vannstoffinn-hold av 25 % i argon og en total strømning av 2,12 my time gjennom brenneren og med en likestrøm av 200 ampere, 78 volt, kunne man danne en 2,5 mm dyp og 3,8 mm bred rille i kopperet ved en bevegelseshastighet av 76,2 cm/min. Det fjernede metall ble av den store «jet»-hastighet blåst bort fra banen. The tests were carried out with the addition of hydrogen gas to the argon gas in the burner. It has been found that a burner supplied with 100 volts of open circuit electrical energy could not be started and maintained if the arc had not first been formed in argon with at most a small admixture of hydrogen. It was then possible to increase the hydrogen addition to 25-30% and. maintain the arc. These tests show that pure hydrogen in such a burner requires approximately 150 volts. As the hydrogen content increased, the melting depth of the copper also increased. With a hydrogen content of 25% in argon and a total flow of 2.12 my hour through the burner and with a direct current of 200 amps, 78 volts, a 2.5 mm deep and 3.8 mm wide groove could be formed in the copper at a movement speed of 76.2 cm/min. The removed metal was blown away from the track by the high "jet" speed.

En brenner med en stavelektrode av wolfram med en diameter av 4,8 mm anordnet i en avstand av 8,0 mm fra en vann-kjølt kopperdyse passasje med en diameter av 3,2 mm og en lengde av 1,6 mm, var også anvendt med 1,92 m-ytime av en blanding av 40 % vannstoff i argon ved likestrøm med rett polaritet av 165 ampere og 102 volt, til å skjære en 2,54 cm tykk plate av rustfritt stål med en hastighet av 59,7 cm/ min. A torch with a 4.8 mm diameter tungsten rod electrode arranged at a distance of 8.0 mm from a water-cooled copper nozzle passage with a diameter of 3.2 mm and a length of 1.6 mm was also used with 1.92 m-yhr of a mixture of 40% hydrogen in argon at 165 amps and 102 volts direct polarity direct current, to cut a 2.54 cm thick sheet of stainless steel at a speed of 59.7 cm / my.

En annen brenner omfattende en stavelektrode av wolfram med en diameter av 3,2 mm, anordnet i en avstand av 6,4 mm fra brennerflaten og en åpning bestående av vannkjølt kopper med wolframinnlegg med en lengde av ca. 2,4 mm og en aksial åpning av 2 mm, var brukt med 4,02 m-'1/ time vannstoff, trykk i kammeret 1,09 kg/ cm<2> over atmosfæretrykk med likestrøm med 215 ampere og 93 volt mellom wol-framstav-katoden og dysen. Vannstoffstrå-len som var dannet av lysbuen gjennom dysen kunne skjære aluminium som var 2,54 Another burner comprising a rod electrode of tungsten with a diameter of 3.2 mm, arranged at a distance of 6.4 mm from the burner surface and an opening consisting of water-cooled copper with a tungsten insert having a length of approx. 2.4 mm and an axial opening of 2 mm, was used with 4.02 m-'1/ hour of water, pressure in the chamber 1.09 kg/ cm<2> above atmospheric pressure with direct current of 215 amperes and 93 volts between wol - front rod cathode and nozzle. The hydrogen jet formed by the arc through the nozzle could cut aluminum that was 2.54

cm tykk ved en hastighet av 63,5 cm/min. cm thick at a speed of 63.5 cm/min.

og det dannet seg en skjæring av høy kvalitet med rette vegger. and a high-quality cutting with straight walls was formed.

Den samme brenner som beskrevet ovenfor, unntatt at innlegget av wolfram-dysen var 6,4 cm lang og hadde en diameter av 1,6 mm, var brukt med 2,83 mV time vannstoff, kammertrykk 1,62 kg/cm<2 >over atmosfæretrykket og likestrøm med 170 ampere og 84 volt, og frembrakte en utstrømning som kunne skjære rustfritt stål med 2,54 cm tykkelse ved en hastighet av 15,2 cm/min. Kuttet var firkantet og overflatene av innsnittet var meget glatte. The same burner as described above, except that the tungsten nozzle insert was 6.4 cm long and had a diameter of 1.6 mm, was used with 2.83 mV hour of hydrogen, chamber pressure 1.62 kg/cm<2 > above atmospheric pressure and direct current at 170 amps and 84 volts, producing an output capable of cutting stainless steel 2.54 cm thick at a speed of 15.2 cm/min. The cut was square and the surfaces of the incision were very smooth.

Den følgende tabell viser de typiske hastigheter og betingelser ved maskin-skjæring, fått ved å bruke fremgangsmåten for aluminiumplater av forskjellige tykkelser under anvendelse av en strømkil-de som tilførte en åpen kretsspenning av 100 volt. The following table shows the typical speeds and conditions of machine cutting obtained using the process for aluminum sheets of various thicknesses using a power source that supplied an open circuit voltage of 100 volts.

+ Den brukte gass var i alle tilfelle en blanding av argon og vannstoff med 65 % argon og 35 % vannstoff. + The gas used was in all cases a mixture of argon and hydrogen with 65% argon and 35% hydrogen.

Hastigheten og kvaliteten ved manuell skjæring varierer avhengig av arbeiderens dyktighet med en gjennomsnittshastighet av ca. 152 cm/min. på en aluminiumplate med 1,27 cm tykkelse. Ved manuell skjæring brukes en gassblanding med 20 % vannstoff og 80 % argon. The speed and quality of manual cutting varies depending on the skill of the worker with an average speed of approx. 152 cm/min. on an aluminum plate with a thickness of 1.27 cm. Manual cutting uses a gas mixture of 20% hydrogen and 80% argon.

Det viste lysbuebrenner-skjæringsap-parat var brukt ved de følgende forsøk. Forskjell i behandlingsmåten fra skjæringen bestod bare i at brenneren i stedet for å være anbrakt i en rett vinkel til arbeidsstykket inntok en vinkel av ca. 45°. Apparatet var brukt for å gjennomhulle, skjøte, smelte opp skjøten og kondisjonere metallet. Dybden av skjøten eller gjennom-hullingen er avhengig i første rekke av hastigheten, brennervinkelen, strømstyrken og gass-strømhastigheten. En økning av hastigheten, når de andre faktorer forblir uforandret, bevirker en økning i hulldybden. Brennervinkelen og gass-hastigheten bestemmer kvaliteten og hulldybden. Bred-den av rillen er i første rekke avhengig av utformingen av åpningen. I dette tilfelle har han anvendt runde åpninger. Imidlertid kan også eliptiske åpninger med fordel anvendes. The arc torch cutting apparatus shown was used in the following experiments. The only difference in the processing method from the cutting was that instead of being positioned at a right angle to the workpiece, the burner assumed an angle of approx. 45°. The device was used to pierce, join, melt the joint and condition the metal. The depth of the joint or through-hole depends primarily on the speed, the burner angle, the amperage and the gas flow rate. An increase in speed, other factors remaining unchanged, causes an increase in hole depth. The burner angle and gas velocity determine the quality and hole depth. The width of the groove is primarily dependent on the design of the opening. In this case, he has used round openings. However, elliptical openings can also be advantageously used.

Forskjellige gasser kan anvendes i forbindelse med vannstoffet i prosessen, slik som argon, helium, kvelstoff, surstoff og forskjellige kombinasjoner av disse gasser. Riller av beste kvalitet fikk man med en blanding av 35 % vannstoff og 65 % argon. Gassenes strømningshastighet var holdt konstant med 1,98 m-ytime ved et trykk av 1,41 kg/cm<2> over atmosfære-trykket. Høy-ere hastigheter og dypere hull kunne man antagelig oppnå ved å bruke høyere trykk og større strømningshastigheter. Anvendelse av gassen bevirker at avgangen fjernes fra rillen. Different gases can be used in connection with the water substance in the process, such as argon, helium, nitrogen, oxygen and various combinations of these gases. Grooves of the best quality were obtained with a mixture of 35% hydrogen and 65% argon. The flow rate of the gases was kept constant at 1.98 m-yh at a pressure of 1.41 kg/cm<2> above atmospheric pressure. Higher velocities and deeper holes could presumably be achieved by using higher pressures and higher flow rates. Application of the gas causes the waste to be removed from the groove.

Det kan arbeides såvel manuelt som mekanisk med like gode resultater. Prosessen virker tilfredsstillende såvel med varme som med kalde materialer, idet ved å bruke varme materialer oppnås høyere hastigheter. Da det gjelder en smelteprosess kan hvilket som helst metall skjøtes eller gjennomhulles. Hastigheten av prosessen er avhengig av smeltepunktet og den termiske ledeevne av det behandlede metall. It can be worked both manually and mechanically with equally good results. The process works satisfactorily with both hot and cold materials, as higher speeds are achieved by using hot materials. As it concerns a melting process, any metal can be joined or pierced. The speed of the process depends on the melting point and the thermal conductivity of the treated metal.

Ekstra gasstråler var brukt for å fjerne metall, fra de gjennomhullede steder. Disse gasser kan være luft, surstoff, kvelstoff, vannstoff, argon eller helium avhengig av den ønskede kvalitet. Additional gas jets were used to remove metal from the pierced locations. These gases can be air, oxygen, nitrogen, water, argon or helium depending on the desired quality.

Forskjellige eksempler for hull som kan fåes ved hjelp av oppfinnelsen er vist i den følgende tabell, idet gass-strømmen er 1,98 mytime og brenneren inntar en vinkel av 50° til horisontalen. Various examples of holes that can be obtained by means of the invention are shown in the following table, the gas flow being 1.98 mytime and the burner occupying an angle of 50° to the horizontal.

En variasjon av skjæreprosessen er boring av hull. Der brukes da en fast brenner i stedet for en brenner som er bevegelig. Formen av hullet er i første rekke avhengig av utformingen av åpningen. A variation of the cutting process is drilling holes. A fixed burner is then used instead of a burner that is movable. The shape of the hole is primarily dependent on the design of the opening.

Betingelsene for hullboring er de samme som for skjæring med unntagelse av at det brukes en faststående brenner. Plate av hvilken som helst tykkelse som kan skjæres kan også gjennombores. Det er klart at strømstyrke, gasshastighet og åp-ningsdiameter må være så store at der fåes en fullstendig adskillelse av platen. Diame-teren av det dannede hull er i første rekke avhengig av størrelsen og formen av åpningen og av strømmen. The conditions for hole drilling are the same as for cutting, with the exception that a fixed torch is used. Plate of any thickness that can be cut can also be pierced. It is clear that current strength, gas velocity and opening diameter must be so large that a complete separation of the plate is obtained. The diameter of the formed hole is primarily dependent on the size and shape of the opening and on the current.

Følgende gasser kan anvendes ved prosessen i tillegg til vannstoff, argon, helium, kvelstoff og kombinasjoner av disse. Imidlertid gir kombinasjoner av argon og vannstoff de beste resultater. Hvilket som helst metall kan gjennombores og skjæres da dette er en smelteprosess. The following gases can be used in the process in addition to hydrogen, argon, helium, nitrogen and combinations of these. However, combinations of argon and hydrogen give the best results. Any metal can be pierced and cut as this is a melting process.

Flere eksempler av gjennomborede hull som var dannet under de i den følgende tabell angitte betingelser under anvendelse av en gass-strøm av 1,98 mytime gis i det følgende: Several examples of drilled holes formed under the conditions indicated in the following table using a gas flow of 1.98 myhour are given below:

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til lysbuebearbeiding av et arbeidsstykke hvor en lysbue frembragt mellom enden av en ikke konsumerbar stavelektrode og arbeidsstykket som den annen elektrode, passerer en med stavelektroden koaksial passasje som er anordnet mellom elektrodene og som er innsnevret i retning av arbeidsstykket, og hvor man leder en strøm av gass sammen med lysbuedampene gjennom passasjen, slik at det dannes en lysbueflamme som rettes mot arbeidsstykket, karakterisert ved at den sammensatte lysbue og gasstrøm blir sammensnevret av veggene i passasjen og det på en slik måte at tverrsnittet i passasjen i en hvilken som helst avstand fra enden av stavelektroden er mindre enn tverrsnittet i de samme avstander fra enden av elektroden av en vanlig, ikke sammensnevret lysbue av samme strømstyrke.1. Method for arc machining of a work piece where an arc produced between the end of a non-consumable stick electrode and the work piece as the second electrode, passes a passage coaxial with the stick electrode which is arranged between the electrodes and which is narrowed in the direction of the work piece, and where one leads a stream of gas together with the arc vapors through the passage, so that an arc flame is formed which is directed at the workpiece, characterized in that the combined arc and gas stream are constricted by the walls of the passage and in such a way that the cross section of the passage in any distance from the end of the rod electrode is less than the cross-section at the same distances from the end of the electrode of an ordinary, unconstricted arc of the same amperage. 2. Modifikasjon av den fremgangsmåte som er angitt i påstand 1, karakterisert ved at den annen elektrode dannes av en smeltbar elektrode som mates kontinuerlig inn i bueflammen og av denne slynges i smeltet tilstand mot et bakenforliggende arbeidsstykke.2. Modification of the method stated in claim 1, characterized in that the second electrode is formed by a fusible electrode which is continuously fed into the arc flame and is thrown by this in a molten state towards a workpiece located behind. 3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, der en styrelysbue dannes mellom stavelektroden og en tilstøtende hjelpe-elektrode, karakterisert ved at styrelys-buen tilføres lavfrekvent strøm eller like-strøm.3. Method as stated in claim 1, where a pilot arc is formed between the rod electrode and an adjacent auxiliary electrode, characterized in that the pilot arc is supplied with low-frequency current or direct current. 4. Fremgangsmåte som angitt i de fore-gående påstander, karakterisert ved at en elektrisk strøm fra en annen kilde enn den som mater bueflammen, ledes gjennom den ioniserte gass som strømmer forbi den smeltbare elektrode og hen mot arbeidsstykket.4. Method as indicated in the preceding claims, characterized in that an electric current from a source other than that which feeds the arc flame is led through the ionized gas which flows past the fusible electrode and towards the workpiece. 5. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1 eller 3 for lysbueskj æring av et metall-arbeidsstykke, karakterisert ved at lysbue-flammen opprettholdes med en strøm av gass som er i og for seg kjent og som for-uten inert gass inneholder minst 1 % vannstoff, og at det frembringes en flamme-stråle som har tilstrekkelig hastighet til å fjerne smeltet metall og glødeskall fra skåret.5. Method as stated in claim 1 or 3 for arc cutting of a metal workpiece, characterized in that the arc flame is maintained with a flow of gas which is known per se and which, apart from inert gas, contains at least 1% hydrogen , and that a flame jet is produced which has sufficient speed to remove molten metal and glow plug from the cut. 6. Fremgangsmåte som angitt i påstand 5, karakterisert ved at flammen dannes under anvendelse av gass som består av argon (fortrinnsvis 65 %) og vannstoff (fortrinnsvis 35 %).6. Method as stated in claim 5, characterized in that the flame is formed using gas consisting of argon (preferably 65%) and hydrogen (preferably 35%). 7. Fremgangsmåte som angitt i påstand 5 eller 6, karakterisert ved at vannstoffet først tilføres etter at lysbueflam-men er blitt dannet.7. Method as stated in claim 5 or 6, characterized in that the water substance is only added after the arc flame has been formed. 8. Apparat for utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i påstandene 1—7, omfattende en brenner som har et munn-stykke med en gasspassasje samt et innsnevret endeparti og en stavelektrode festet elektrisk isolert inne i munnstykket, hvilken elektrode ender i nærheten av inn-løpet til det innsnevrete parti av gasspassasjen og i lysbuedannende avstand fra et veggparti av denne, karakterisert ved at det innsnevrete endeparti av gasspassasjen gjennom munnstykket er anordnet i et sær-skilt innlegg (440) som er uttakbart fast-holdt i en elektrisk ledende del (428) som er skrudd inn på en isolert ring (I) på munnstykkelegemet (B), hvilken del (428) er utstyrt med tilkoplingsanordninger for forbindelse med en kilde til høyfrekvent startstrøm.8. Apparatus for carrying out the method set forth in claims 1-7, comprising a burner having a nozzle with a gas passage as well as a narrowed end portion and a rod electrode attached electrically insulated inside the nozzle, which electrode terminates in the vicinity of - the course to the narrowed part of the gas passage and at an arc-forming distance from a wall part thereof, characterized in that the narrowed end part of the gas passage through the nozzle is arranged in a separate insert (440) which is removably held in an electrically conductive part (428) which is screwed onto an insulated ring (I) on the nozzle body (B), which part (428) is provided with connection devices for connection with a source of high-frequency starting current. 9. Apparat som angitt i påstand 8, karakterisert ved at innlegget (440) fasthol-des ved hjelp av pakningsringer (451, 452) som samvirker med motsatte endepartier av innlegget, og at et ytre veggparti mellom pakningsringene omgis av et ringformet rom (448) som kommuniserer med passasjer (444, 446) for kjølefluidum i delen (428).9. Apparatus as stated in claim 8, characterized in that the insert (440) is held by means of sealing rings (451, 452) which cooperate with opposite end parts of the insert, and that an outer wall part between the sealing rings is surrounded by an annular space (448 ) which communicates with passages (444, 446) for cooling fluid in the part (428). 10. Apparat som angitt i påstand 9, karakterisert ved at delen (428) har en kera-misk foring (430) hvis endeflate sammen med den omgivende endeflate av delen (428) samvirker med en ettergivende pak-ningsring (436) på en elektroholder (H) som er fluidumtett festet inne i brennerlegemet (B), og at et veggparti av elektrodeholderen mellom pakningene i brenner legemet og pakningsringen (436) er omgitt av en kjølekappe (426) som kommuniserer med innløps- og utløpsledninger (410, 412) for kjølefluidum og med passasjene (444, 446) i delen (428).10. Apparatus as stated in claim 9, characterized in that the part (428) has a ceramic lining (430) whose end surface together with the surrounding end surface of the part (428) cooperates with a yielding sealing ring (436) on an electrical holder (H) which is fluid-tightly fixed inside the burner body (B), and that a wall section of the electrode holder between the gaskets in the burner the body and packing ring (436) are surrounded by a cooling jacket (426) which communicates with inlet and outlet lines (410, 412) for cooling fluid and with the passages (444, 446) in the part (428).