BRPI0615685A2

BRPI0615685A2 - eletrodo de maçarico de plasma com configurações de inserção aperfeiçoadas

Info

Publication number: BRPI0615685A2
Application number: BRPI0615685-1A
Authority: BR
Inventors: Jonathan Philip Mather; David Jonathan Cook; David Leo Bouthillier; John Sobr; Stephen Theodore Eickhoff
Original assignee: Hypertherm Inc
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2011-05-24
Also published as: US20070125755A1; CA2621918A1; US8101882B2; EP1765046B1; US20080272094A9; DE602006016385D1; KR20080041731A; EP1765046A1; WO2007030420A1; EP1765046B2; ATE479318T1

Abstract

ELETRODO DE MAçARICO DE PLASMA COM CONFIGURAçõES DE INSERçAO APERFEIçOADAS Um eletrodo aperfeiçoado para uso em um maçarico a arco de plasma. O eletrodo inclui um corpo de eletrodo, um furo definido por e disposto no corpo de eletrodo, e uma inserção disposta no furo. A inserção e/ou o furo do eletrodo são configurados para melhorar a retenção da inserção no eletrodo, desse modo estendendo a vida do eletrodo. A invenção também inclui um método para formar o eletrodo. O método inclui uma etapa de posicionar uma inserção em um furo de um eletrodo de tal modo que uma folga exterior é estabelecida que é maior do que uma segunda folga.

Description

ELETRODO DE MAÇARICO DE PLASMA COM CONFIGURAÇÕES DEINSERÇÃO APERFEIÇOADAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se genericamente ao campo deprocessos e sistemas de maçarico a arco de plasma. Maisespecificamente, a invenção refere-se a configurações deinserção aperfeiçoadas em eletrodos para uso em um maçaricoa arco de plasma, e métodos de fabricar tais eletrodos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Maçaricos a arco de plasma são amplamenteutilizados no processamento de alta temperatura (porexemplo, corte, soldagem e marcação) de materiaismetálicos. Como mostrado na figura IA, um maçarico a arcode plasma inclui genericamente um corpo de maçarico 1, umeletrodo 2 montado dentro do corpo, uma inserção 3 dispostadentro de um furo do eletrodo 2, um bocal 4 com um orifíciode saída central, uma blindagem 5, conexões elétricas (nãomostradas), passagens para resfriamento e fluidos decontrole de arco, um anel de remoinho para controlar ospadrões de fluxo de fluido, e um fornecimento de energia(não mostrada) . O maçarico produz um arco de plasma, que éum jato ionizado limitado de gás de plasma com temperaturaelevada e alto momentum. Um gás pode ser não reativo, porexemplo, nitrogênio ou argônio, ou reativo, por exemplooxigênio ou ar.

No processo de corte ou marcação por arco deplasma de uma peça a trabalhar metálica, um arco piloto éprimeiramente gerado entre o eletrodo (catódio) e o bocal(anódio). 0 arco piloto ioniza gás que passa através doorifício de saída do bocal. Após o gás ionizado reduzir aresistência elétrica entre o eletrodo e a peça a trabalhar,o arco transfere então a partir do bocal para a peça atrabalhar. Genericamente, o maçarico é operado nesse modode arco de plasma transferido, que é caracterizado pelofluxo condutivo de gás ionizado a partir do eletrodo para apeça a trabalhar, para corte, soldagem ou marcação da peçaa trabalhar.

Em um maçarico a arco de plasma utilizando um gás de plasmareativo, é conhecido o uso de um eletrodo de cobre com umainserção de material com elevada emissividade termiônica.

As figuras 1B-1D ilustram iam método conhecido para inserire fixar uma inserção no furo de um eletrodo. A figura IBilustra uma inserção 10 sendo prensada 15 em um furo naextremidade de um corpo de eletrodo 12. A figura IC ilustraa inserção fixada 11 prensada 15 nivelada com a superfícieextrema 19 do corpo de eletrodo 12, e apresenta umarepresentação diagramática das forças laterais resultantesque fixam a inserção 11 no corpo de eletrodo 12. Pensa-seque essas forças resultantes sejam maiores próximo àextremidade exposta da inserção devido à fricção desuperfície a partir da inserção em expansão. Ao montarinserções de configuração conhecida em furos com paredereta, a inserção tende a expandir radialmente mais próximoao topo do furo do que na extremidade fechada do furo,tendendo a produzir um formato de cunha. Um abaulamentoradial às vezes se forma próximo à extremidade aberta dofuro 14. Esse abaulamento afilado não é inesperado uma vezque a inserção é prensada somente a partir da extremidadeexposta. Durante prensagem, após o furo ser essencialmentecheio da inserção e pode não mais aceitar mais material deinserção, qualquer material de inserção restante prensadopara dentro a partir da extremidade aberta do furo tende aformar um abaulamento na extremidade aberta do furo onde aresistência de hoop do corpo do eletrodo não é tão grande.

A configuração resultante fixa inicialmente a inserção,porém qualquer movimento da inserção em direção à aberturado furo reduz significativamente a força de retenção econtato de superfície da inserção. A figura IB ilustra umainserção fixada 17 em uma configuração de furo direto dofuro, onde 19 é um volume definido pela superfície internado corpo do eletrodo 16. A inserção 17 é prensada a partirdos dois lados nessa configuração, onde a força 18 pode serfornecida a partir de uma bigorna ou mandril prensado paradentro do volume 19, para instalação da inserção. Corpos deeletrodo do tipo de furo direto 19 são também conhecidospor ter paredes afiladas lineares, isto é, paredes retas emum ângulo com um eixo geométrico longitudinal central, cominserções afiladas lineares moldadas para casamento.

A inserção tem uma face extrema exterior ouexposta, que define uma área de superfície emissiva. Asuperfície exterior da inserção é genericamente plana, e éfabricada para ser coplanar com a face extrema do eletrodo.A face extrema do eletrodo é tipicamente plana, emborapossa ter superfícies curvas exteriores, por exemplo,bordas. É conhecida a fabricação da inserção de háfnio ouzircônio. Têm genericamente um formato cilíndrico.Materiais de inserção (por exemplo, háfnio) podem sercaros.

Durante a operação de eletrodos de maçarico aarco de plasma, condições de maçarico como gradientes detemperatura e dinâmica trabalham para reduzir a força deretenção que retém a inserção no lugar e permitir que ainserção se mova no furo ou caia totalmente para fora dofuro, desse modo reduzindo a vida em serviço do eletrodo oufazendo com que o mesmo falhe totalmente. O movimento dainserção também indica que a inserção na interface deeletrodo degradou, o que reduz a condutividade elétrica etérmica da interface e desse modo também à vida em serviçodo eletrodo. Além disso, materiais de inserção (porexemplo, háfnio) são condutores térmicos deficientes para aremoção de calor produzido pelo arco de plasma, que podeproduzir temperaturas em excesso de 10.000 graus C. Remoçãoinsuficiente de calor resultando a partir dessastemperaturas elevadas pode resultar em diminuição na vidaem serviço do eletrodo.

O que é necessário é um eletrodo com retençãoaperfeiçoada da inserção dentro do furo. Um primeiroobjetivo da invenção é fornecer um eletrodo com retençãoaperfeiçoada de uma inserção, aumento da condutividadetérmica da interface entre inserção e eletrodo, eeficiência e vida em serviço do eletrodo. É outro objetivoda invenção fornecer um eletrodo com uma configuração deinserção que melhora o resfriamento, e portanto a vida emserviço, da inserção. É ainda outro objetivo da invençãofornecer um eletrodo com uma configuração de inserção queminimiza a quantidade de material de inserção necessário,desse modo reduzindo o custo do eletrodo enquanto ao mesmotempo não diminui a eficiência e vida em serviço doeletrodo. Ainda outro objetivo da invenção é fornecer umeletrodo com uma vida em serviço mais longa.

SUMÁRIO DA INVEÇÃO

A presente invenção obtém esses objetivosutilizando o furo de eletrodo e/ou configurações deinserção para estabelecer forças de retenção localizadaspróximo ou no interior (por exemplo, uma extremidade decontato ou ma porção central) da inserção ou interior (porexemplo, extremidade fechada ou uma porção central) do furopara fixar a inserção no eletrodo. A presente invençãotambém permite que o tamanho da inserção seja minimizado,desse modo reduzindo custos de matéria prima de inserção emelhorando o resfriamento de eletrodo.Um aspecto da invenção apresenta um eletrodo paraum maçarico a arco de plasma, o eletrodo incluindo um corpode eletrodo formado de um material de condutividade térmicaelevada. 0 corpo de eletrodo inclui uma primeiraextremidade e uma segunda extremidade definindo um eixogeométrico longitudinal. Um furo é definido por e dispostona primeira extremidade do corpo de eletrodo. 0 furo incluiuma extremidade fechada e uma extremidade aberta. 0 furodefine pelo menos uma primeira e uma segunda dimensão cadaum transversal ao eixo geométrico longitudinal, onde 'asegunda dimensão é mais próxima da extremidade fechada dofuro do que a primeira dimensão. O eletrodo também inclüiuma inserção formada de um material de emissividadetermiônica elevada disposto no furo. A inserção inclui umaextremidade exterior disposta próximo à extremidade abertado furo e uma extremidade de contato disposta próximo àextremidade fechada do furo. A inserção define pelo menosuma primeira e uma segunda dimensão cada uma transversal aoeixo geométrico longitudinal, onde a segunda dimensão émais próxima à extremidade fechada do furo do que aprimeira dimensão. A segunda dimensão do furo é maior doque a primeira dimensão do furo, ou a segunda dimensão dainserção é maior do que a primeira dimensão da inserção. Emalgumas modalidades, o eletrodo compreende ainda uma luvadisposta entre a inserção e o furo. A segunda dimensão podecorresponder a um encaixe anular.

Outro aspecto da invenção apresenta um eletrodopara um maçarico a arco de plasma, o eletrodo incluindo umcorpo de eletrodo formado de um material com condutividadetérmica elevada. O corpo de eletrodo inclui uma primeiraextremidade e uma segunda extremidade definindo um eixogeométrico longitudinal. Um furo é definido por e dispostona primeira extremidade do corpo de eletrodo. 0 furo incluiuma primeira porção, uma segunda porção, e uma terceiraporção, onde a primeira porção inclui uma extremidadeaberta externa do furo e a terceira porção inclui umaextremidade aberta interna do furo. A segunda porção dofuro define pelo menos uma primeira e uma segunda dimensãocada uma transversal ao eixo geométrico longitudinal, ondea segunda dimensão está mais próxima da terceira porção dofuro do que a primeira dimensão. 0 eletrodo também incluiuma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo. A inserção incluiuma primeira porção, uma segunda porção e uma terceiraporção. A primeira porção inclui uma extremidade exteriordisposta próximo à extremidade aberta externa do furo e aterceira porção inclui uma extremidade disposta próximo:àextremidade aberta interna do furo. A inserção define pelomenos uma primeira e uma segunda dimensão cada umatransversal ao eixo geométrico longitudinal, onde a segundadimensão está mais próxima à terceira porção da inserção doque a primeira dimensão. A segunda dimensão do furo é maiordo que a primeira dimensão do furo, ou a segunda dimensãoda inserção é maior do que a primeira dimensão da inserção.

Em algumas modalidades, o eletrodo compreende ainda umaluva disposta entre a inserção e o furo. A segunda dimensãopode corresponder a um encaixe anular.

Outro aspecto da invenção apresenta um eletrodopara um maçarico a arco de plasma. 0 eletrodo inclui umcorpo de eletrodo formado de um material com elevadacondutividade térmica. 0 corpo de eletrodo inclui umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade que defineum eixo geométrico longitudinal. Um furo é definido por edisposto na primeira extremidade do corpo de eletrodo. 0furo inclui uma primeira extremidade e uma segundaextremidade. A primeira extremidade do furo inclui umaextremidade aberta do furo. 0 eletrodo também inclui umainserção formada de um material com elevada emissividadetermiônica disposto no furo. A inserção tem um comprimentolongitudinal e inclui uma primeira porção extrema, umasegunda porção extrema, uma primeira porção entre asprimeira e segunda porções extremas, e uma segunda porçãoentre as primeira e segunda porções extremas. A primeiraporção extrema inclui uma superfície extrema exteriordisposta próximo à extremidade aberta do furo, e umcomprimento longitudinal da primeira porção extrema senàonão mais do que aproximadamente 10% do comprimentolongitudinal da inserção. A segunda porção extrema incluium comprimento longitudinal da segunda porção extrema sendonão mais do que aproximadamente 20% do comprimentolongitudinal da inserção. A primeira porção define umaprimeira dimensão transversal ao eixo geométricolongitudinal, e inclui uma primeira superfície exterior. Asegunda porção define uma segunda dimensão transversal aoeixo geométrico longitudinal e inclui uma segundasuperfície exterior, onde a primeira dimensão é maior doque a segunda dimensão. Um primeiro ângulo de uma tangenteà primeira superfície exterior com relação ao eixogeométrico longitudinal e um segundo ângulo de uma tangenteà segunda superfície exterior com relação ao eixogeométrico longitudinal diferem em pelo menos 3 graus. Emalgumas modalidades, o comprimento longitudinal da primeiraporção extremidade não é mais do que aproximadamente 2% docomprimento longitudinal da inserção e/ou comprimentolongitudinal da segunda porção extrema não é mais do queaproximadamente 10% do comprimento longitudinal dainserção. O material com elevada emissividade termiônica dainserção pode ser háfnio ou zircônio, ou tungstênio, outório ou lantânio ou estrôncio ou ligas dos mesmos. 0material com elevada condutividade térmica do corpo deeletrodo pode ser cobre ou uma liga de cobre. Uma porçãocentral do furo pode incluir pelo menos duas porçõessubstancialmente cilíndricas. Uma porção de corpo centralda inserção pode incluir pelo menos duas porçõessubstancialmente cilíndricas. Pelo menos uma de uma porçãocentral do furo e uma porção de corpo central da inserçãopode ser substancialmente cilíndrica. O furo podecompreender uma extensão anular. A inserção podecompreender uma cabeça alargada.

Outro aspecto da invenção apresenta um eletrodopara um maçarico a arco de plasma. O eletrodo inclui umcorpo de eletrodo formado de um material com elevadacondutividade térmica. O corpo de eletrodo inclui umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade definindo umeixo geométrico longitudinal. Um furo é definido por edisposto na primeira extremidade do corpo de eletrodo. Ofuro inclui uma extremidade aberta e uma extremidadefechada. O eletrodo também inclui uma inserção formada deum material com elevada emissividade termiônica disposto nofuro. A inserção compreende uma primeira superfícieexterior que exerce uma primeira força contra uma primeirasuperfície do furo, e uma segunda superfície exterior queexerce uma segunda força contra uma segunda superfície dpfuro. A segunda força é maior do que a primeira força, e asegunda força do furo é longitudinalmente mais próxima àextremidade fechada do furo do que a primeira superfície dòfuro. Em algumas modalidades, o material com elevadaemissividade termiônica da inserção pode ser háfnio ouzircônio. O material com elevada condutividade térmica docorpo de eletrodo pode ser cobre ou liga de cobre. Oeletrodo pode compreender ainda uma luva disposta entre ainserção e o corpo de eletrodo. A luva pode ser prata. Umaporção central do furo pode incluir pelo menos duas porçõessubstancialmente cilíndricas. Uma porção de corpo centralda inserção pode incluir pelo menos duas porçõessubstancialmente cilíndricas. Pelo menos um de uma porçãocentral do furo e uma porção de corpo central da inserçãopode ser substancialmente cilíndrica. 0 furo podecompreender uma extensão anular. A inserção pode incluiruma cabeça alargada.

Outro aspecto da invenção apresenta um eletrodopara um maçarico a arco de plasma. 0 eletrodo inclui umcorpo de eletrodo formado de um material com elevadacondutividade térmica. 0 corpo de eletrodo inclui umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade definindo umeixo geométrico longitudinal. Um furo é definido por !edisposto na primeira extremidade do corpo de eletrodo. 0furo inclui uma primeira porção, uma segunda porção, e umaterceira porção. A primeira porção define uma extremidadeaberta externa do furo. A terceira porção define umaextremidade aberta interna do furo. 0 eletrodo tambéminclui uma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo. A inserçãocompreende uma primeira superfície exterior que exerce umaprimeira força contra uma primeira superfície da segundaporção do furo, e uma segunda superfície exterior queexerce uma segunda força contra uma segunda superfície dasegunda porção do furo. A segunda força é maior do que aprimeira força, e a segunda superfície do furo élongitudinalmente mais próxima à terceira porção do furo doque a primeira superfície do furo. Em algumas modalidade^,o material com elevada emissividade termiônica da inserçãopode ser háfnio ou zircônio. 0 material com elevadacondutividade térmica do corpo de eletrodo pode ser cobreou uma liga de cobre. 0 eletrodo pode compreender ainda umaluva disposta entre a inserção e o corpo de eletrodo. Aluva pode ser prata. Uma porção central do furo podeincluir pelo menos duas porções substancialmentecilíndricas. Uma porção de corpo central da inserção podeincluir pelo menos duas porções substancialmentecilíndricas. Pelo menos uma de uma porção central do furo euma porção de corpo central da inserção pode sersubstancialmente cilíndrica. 0 furo pode compreender umaextensão anular. A inserção pode incluir uma cabeçaalargada.

Outro aspecto da invenção apresenta um eletrodopara um maçarico a arco de plasma. O eletrodo inclui ikncorpo de eletrodo formado de um material com elevadacondutividade térmica. 0 corpo de eletrodo inclui umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade que defineum eixo geométrico longitudinal. Um furo é definido por edisposto na primeira extremidade do corpo de eletrodo. 0furo inclui uma extremidade aberta e uma extremidadefechada. Uma projeção é disposta em uma superfície do furo.A superfície do furo é localizada para longe a partir daextremidade aberta. 0 eletrodo também inclui uma inserçãoformada de um material com elevada emissividade termiônicadisposto no furo. Uma superfície de contato da inserçãocircunda pelo menos uma porção da projeção para fixar ainserção no furo. Em algumas modalidades, a projeção podeser disposta em ou próximo à extremidade fechada do furo,onde a projeção se estende parcialmente em direção àextremidade aberta. A projeção pode compreender rebarbas,entalhes ou encaixes. A projeção pode ser não integralmenteformada com o corpo de eletrodo ou inserção. A projeçãopode ser substancialmente simétrica em torno do eixogeométrico longitudinal. A superfície de contato pode seruma extremidade de contato da inserção.Outro aspecto da invenção apresenta um métodopara fabricar um eletrodo tendo uma inserção emissiva parauso em maçaricos a arco de plasma. 0 método inclui a etapade formar um corpo de eletrodo de um material com elevadacondutividade térmica, onde o corpo de eletrodo inclui umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade definindo umeixo geométrico longitudinal. Um furo é formado na primeiraextremidade, onde o furo inclui uma primeira porção e umasegunda porção. Uma inserção formada de um material comelevada emissiyidade termiônica é posicionada no furo, ainserção incluindo uma extremidade de contato e umaextremidade exterior. A extremidade de contato da inserçãoé alinhada com a segunda porção do furo, e a extremidadeexterior é alinhada com a primeira porção do furo, de talmodo que uma primeira folga é estabelecida entre umaprimeira superfície exterior da inserção e a primeiraporção, e uma segunda folga é estabelecida entre uiriasegunda superficie exterior da inserção e a segunda porçãodo furo. A primeira folga é substancialmente maior do que asegunda folga. Uma força é aplicada na extremidade exteriorda inserção para fixar a inserção no furo. Em algumasmodalidades, o furo pode compreender ainda uma terceiraporção que define uma segunda extremidade aberta do furo,onde a segunda porção do furo é localizada entre asprimeira e terceira porções do furo. A segunda porção dofuro pode definir uma extremidade fechada do furo. Aprimeira folga pode estar mais próxima à extremidade abertado furo do que a segunda folga. A primeira folga pode estarmais próxima à segunda porção/extremidade fechada do furodo que a segunda folga. A força aplicada pode ser uma forçalongitudinal aplicada na extremidade exterior da inserçãoque reduz a folga. A força aplicada pode ser uma forçacompressiva que comprime a extremidade aberta do furo emtorno da inserção. 0 método pode compreender ainda a etapade posicionar uma luva formada de um segundo material nofuro antes que a força possa ser aplicada, onde a primeirafolga pode ser disposta entre uma superfície da luva e aprimeira superfície exterior da inserção.

Outro aspecto da invenção apresenta iam maçarico aarco de plasma incluindo um corpo de maçarico, um bocaldentro do corpo de maçarico, um blindagem dispostaadjacente ao bocal, e um eletrodo montado em relação aobocal no corpo de maçarico para definir uma câmara deplasma. A blindagem protege o bocal contra salpico da peçaa trabalhar. O corpo de eletrodo compreende um corpo deeletrodo formado de um material com elevada condutividadetérmica. O corpo de eletrodo inclui uma primeiraextremidade e uma segunda extremidade definindo um eixogeométrico longitudinal. Um furo é definido por e dispostona primeira extremidade do corpo de eletrodo. O furo incluiuma extremidade fechada e uma extremidade aberta. 0 furodefine pelo menos uma primeira e uma segunda dimensão cadatransversal ao eixo geométrico longitudinal, onde a segundadimensão é mais próxima à extremidade fechada do furo dòque a primeira dimensão. O eletrodo também inclui umainserção formada de um material com elevada emissividadetermiônica disposto no furo. A inserção inclui umaextremidade exterior disposta próxima à extremidade abertado furo e uma extremidade de contato disposta próxima àextremidade fechada do furo. A inserção define uma primeirae uma segunda dimensão cada transversal ao eixo geométricolongitudinal, onde a segunda dimensão está mais próxima àextremidade fechada do furo do que a primeira dimensão. Asegunda dimensão do furo é maior do que a primeira dimensãodo furo, ou a segunda dimensão da inserção é maior do que aprimeira dimensão da inserção.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A discussão acima será entendida mais facilmentea partir da seguinte descrição detalhada da invenção,quando tomada em combinação com os desenhos em anexo, nosquais:

A figura IA é uma vista em seção transversalparcial de um maçarico a arco de plasma conhecido;

A figura IB é uma vista em seção transversalparcial de um eletrodo de maçarico a arco de plasmailustrando um método conhecido para inserir uma inserção emum furo de eletrodo;

A figura IC é uma vista em seção transversalparcial de um eletrodo de maçarico a arco de plasmailustrando um método conhecido para fixar uma inserção emum furo de eletrodo;

A figura ID é uma vista em seção transversalparcial de um eletrodo de maçarico a arco de plasmailustrando um método conhecido para fixar uma inserção emum furo de eletrodo com uma configuração de furo direto;

As figuras 2A-2C são vistas em seção transversalparciais de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma ilustrando etapas intermediárias de um métocjopara fixar uma inserção em um furo de eletrodo incorporandoprincípios da presente invenção;

As figuras 2D-2F são vistas em seção transversalparciais de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma ilustrando etapas intermediárias de um métodopara fixar uma inserção em um furo de eletrodo incorporandoprincípios da presente invenção;

As figuras 3A-3C são vistas em seção transversalparciais de configurações de furo de eletrodo de maçarico aarco de plasma diferentes;

As figuras 4A-4D são vistas em seção transversalparciais de configurações de inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma;

As figuras 5A-5F são vistas em seção transversalparciais de configurações de inserção de maçarico a arco deplasma;

A figura 6A é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma ilustrando um método para fixar uma inserção emum furo de eletrodo;

A figura 6B é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arèode plasma compreendendo uma inserção fixada no furo cieeletrodo;

A figura 6C é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma compreendendo uma inserção fixada no furo deeletrodo com uma configuração de furo direto;

A figura 7 é outra vista em seção transversalparcial de uma configuração de inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma compreendendo uma projeção nofuro do eletrodo;

A figura 8 é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma compreendendo uma luva deinserção;

A figura 9 é uma vista em seção transversalparcial de configuração de inserção e eletrodo de maçaricoa arco de plasma compreende uma esfera de inserção;

A figura 10 é uma vista em seção transversalparcial de configuração de inserção e eletrodo de maçaricoa arco de plasma compreendendo um furo perfurado cruzado;

As figuras 11A-11B são vista em seção transversalparcial de uma configuração de inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma;

A figura 12A é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma ilustrando um método para fixar uma inserção emum furo de eletrodo;

A figura 12B é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcode plasma tendo uma inserção fixada no furo de eletrodo deacordo com o método da figura 12A;

A figura 13 é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de eletrodo de maçarico a arcoi.

de plasma compreendendo uma virola anular e umaconfiguração de inserção que compreende uma configuração decabeça alargada;

As figuras 14A-14B são vistas em seçãotransversal parciais ilustrando um método de formar umeletrodo incorporando princípios da presente invenção; e

As figuras 15A-15B são vistas em seçãotransversal parciais ilustrando certas porções de inserçõesdispostas em eletrodos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Será feita agora referência em detalhe amodalidades da invenção, um ou mais exemplos das quais sfoilustrados nas figuras. Cada modalidade descrita ouilustrada aqui é apresentada para fins de explicação dainvenção, e não como limitação da invenção. Por exemplo,características ilustradas ou descritas como parte de umamodalidade podem ser utilizadas com outra modalidade parafornecer ainda uma modalidade adicional. Pretende-se que apresente invenção inclua essas e outras modificações evariações como modalidades adicionais.

As figuras 2A-2B ilustram um método exemplar parafixar uma inserção em um furo de eletrodo e a configuraçãode eletrodo resultante incorporando princípios da presenteinvenção. 0 corpo de eletrodo 22 compreende um furo no qualuma inserção deve ser fixada. 0 furo pode incluir duasporções substancialmente cilíndricas, onde uma porçãodefinindo a extremidade fechada tem um diâmetro menor doque a porção que define a extremidade aberta do furo. Essadescontinuidade em diâmetros pode definir uma superfícieescalonada 26, que pode ser localizada em outro lugar aolongo do comprimento do furo. Uma inserção substancialmentecilíndrica 20 com um diâmetro levemente menor do que odiâmetro da porção extrema fechada do furo é ilustrada. Afigura 2A ilustra uma configuração inicial do eletrodo apósuma inserção substancialmente cilíndrica 200 ter sidocolocada no furo do corpo de eletrodo 22. 0 diâmetro dainserção pode ser menor do que os dois diâmetros do furopara fornecer uma folga de tal modo que a inserção 200possa encaixar facilmente no furo. Na situação ilustrada, afolga entre a inserção 200 e o eletrodo 22 é maior para aporção cilíndrica de extremidade aberta do que a folga paraa porção cilíndrica de extremidade fechada. Em situaçõesonde o diâmetro da inserção é formado para ser virtualmenteindistinguível a partir do diâmetro da porção cilíndrica deextremidade fechada do furo, uma folga entre a inserção e ofuro em torno dessa porção pode ser pequeno ou nãoexistente. A figura 2B ilustra uma configuraçãointermediária do eletrodo após a inserção 20 ter sidoprensada 15 na porção extrema fechada do furo e apresentauma representação diagramática das forças lateraisresultantes iniciais presentes entre as paredes laterais dainserção 20 e o corpo de eletrodo 22. A maior folga no topopermite que a inserção expanda mais na parte inferior dofuro antes da fricção de parede a partir do material deinserção de expansão superior limita movimento próximo àparte inferior. Como resultado, as forças são maiorespróximos à superfície escalonada 26 devido à fricção desuperfície a partir da inserção em expansão. A pressãoaplicada 15 força eventualmente a inserção 20 a expandirpara dentro da porção de extremidade aberta do furo. Afigura 2C ilustra uma configuração final da inserção fixada21 e apresenta uma representação diagramática das forças deretenção lateral restantes entre as paredes laterais dainserção 21 e o corpo de eletrodo 22. A folga inicial entreas porções extremas abertas do furo e a inserção resulta aaformação de um abaulamento radial mais profundo no furo doque no caso da técnica anterior ilustrado na figura 1Q,devido à ausência de fricção superficial na extremidadeaberta. Como conseqüência, as forças de retenção sãomaiores próximo à superfície escalonada 26, que sãovantajosamente localizadas no sentido oposto à porçãoexposta 24 da inserção 21 à qual o arco de plasma se fixadurante operação de maçarico. Desse modo, essa porção deresistência maior de retenção é mantida mais fria e menospropensa à erosão.,

As figuras 2D-2F ilustram outra modalidade dainvenção, de um certo modo similar àquelas ilustradas násfiguras 2A-2C, exceto que a superfície de extremidadefechada 23 do furo pode incluir uma depressão afilada, porexemplo, formada por uma broca, com o qual a extremidade decontato da inserção 27 pode ser configurado para casar. Asuperfície extrema 23 do furo pode ter também outrasconfigurações, que casam com uma extremidade de contato deuma inserção de acordo com princípios da presente invenção.

Princípios similares podem ser utilizados também com urçiaconfiguração de furo direto, em cujo caso uma extremidadeaberta interna substituiria a superfície de extremidadefechada 23 na representação nas figuras 2D-2F.As figuras 3A-3C são ilustrações em seçãotransversal parciais de modalidades de uma configuração defuro de eletrodo de maçarico a arco de plasma. Maisespecificamente, a figura 3A ilustra um corpo de eletrodo32 compreendendo um furo com duas porções substancialmentecilíndricas, onde a porção que define a extremidade fechadatem um diâmetro menor do que a porção que define aextremidade aberta do corpo de eletrodo 32. Um degrau desuperfície troncônica 36 é ilustrado entre as duas porçõescilíndricas e pode ser localizado em qualquer lugar aolongo do comprimento do furo. A figura 3B ilustra um corpode eletrodo 33 compreendendo um furo com duas porçõessubstancialmente cilíndricas, onde a porção que define aextremidade fechada tem um diâmetro menor do que a porçãoque define a extremidade aberta do corpo de eletrodo 33.Uma projeção de superfície 37 pode ser localizada entre asduas porções cilíndricas, e pode ser localizada em qualquerlugar ao longo do comprimento do furo. A projeção desuperfície pode ser uma ou mais rebarbas, possivelmente emprofundidades longitudinais diferentes, ou uma projeçãoanular. A figura 3C ilustra um corpo de eletrodo 34compreendendo um furo com uma porção substancialmentecilíndrica 36 que define uma extremidade fechada e uriaporção troncônica 38 definindo a extremidade aberta. Umfuro com a configuração oposta, isto é, uma porçãotroncônica definindo uma extremidade fechada e uma porçãocilíndrica definindo uma extremidade aberta, pode serfornecido como outra modalidade ou configuração. Asmodalidades de eletrodo ilustradas nas figuras 3A-03C podemter individualmente uma folga, como ilustrado na figura 2A,com relação a uma inserção quando a inserção é inicialmenteprensada para dentro do furo. Desse modo, um abaulamentoradial pode ser formado para longe da extremidade aberta dofuro, resultando nas forças de retenção serem maiores emtorno desse abaulamento e a inserção ser fixada no corpo deeletrodo. As superfícies de extremidade 39 do furo podemser superfícies planas, porém podem ter também outrasconfigurações, por exemplo, uma depressão afilada, que podecasar com uma extremidade de contato de uma inserção.

Princípios similares também podem ser utilizados em umaconfiguração de furo direto, em cujo caso uma extremidadeaberta interna seria substituída na superfície deextremidade fechada 39 na representação nas figuras 3A-3C.

As figuras 4A-4D são ilustrações em seçãotransversal parcial de configurações de inserção e eletrodode maçarico a arco de plasma intermediário. A figura 4Ailustra um corpo de eletrodo 42 compreendendo um furosubstancialmente cilíndrico. A inserção pode incluir umaextremidade de contato substancialmente cilíndrica 49 e uipaextremidade exposta troncônica alongada 41. A figura 4Bilustra um corpo de eletrodo 44 compreendendo um furosubstancialmente cilíndrico. A inserção 43 pode incluirduas porções substancialmente cilíndricas e uma porçãotroncônica localizada entre as duas outras porções, onde aporção de extremidade de contato da inserção 43 tem umdiâmetro maior do que a porção de extremidade exterior dainserção 43. A figura 4C ilustra outra modalidade incluindoum corpo de eletrodo 46 compreendendo um furosubstancialmente cilíndrico. A inserção pode incluir umcorpo troncônico alongado, onde uma extremidade de contato49 tem um diâmetro maior do que uma extremidade exterior45. A figura 4D ilustra um corpo de eletrodo 48compreendendo um furo, que pode incluir duas porçõessubstancialmente cilíndricas similares ao eletrodo 22 dafigura 2A. A inserção 47 pode incluir duas porçõessubstancialmente cilíndricas com um encaixe anularlocalizado entre as duas porções. O encaixe pode serformado em torno da inserção para alinhar com um degrau nofuro do corpo de eletrodo 48. As modalidades de inserção eeletrodo ilustradas nas figuras 4A-4D têm, cada uma, umafolga 4 0 quando a inserção é inicialmente prensada paradentro do furo. Desse modo, um abaulamento radial pode seformar para longe de uma extremidade aberta do furo,fazendo com que a força de retenção seja maior em tornodesse abaulamento, desse modo fixando a inserção no corpode eletrodo. As superfícies extremas 4 9 do furo podem sérsuperfícies planas, porém podem ter outras configuraçõestambém, por exemplo, uma depressão afilada, que casa comuma extremidade de contato de uma inserção. Princípiossimilares também podem ser utilizados em uma configuração de furo direto, em cujo caso uma extremidade aberta internasubstituiria a superfície de extremidade fechada 4 9 narepresentação nas figuras 4A-4D. Os eletrodos 42, 44, 46 e48 compreendem furos cilíndricos, porém podem ter outrasconfigurações também, por exemplo, as configurações deeletrodo 22, 32, 33 e 34, de acordo com os princípios dapresente invenção.

Os diâmetros de furo e inserção, comprimentos "eafilamentos ilustrados nas figuras 3A-3C e 4A-4D podem sértodos modificados, por exemplo, os afilamentos poderiam serretos, convexos ou côncavos, e podem ter múltiplos degrausou afilamentos em combinação, tudo de acordo com princípiosda presente invenção.

As figuras 5A - 5F são ilustrações em seçãotransversal parcial de modalidades de uma configuração deinserção de maçarico a arco de plasma de acordo commodalidades da invenção. A figura 5A ilustra uma inserçãocom uma cabeça com encaixe e uma saída de afilamentoalongado. A figura 5B ilustra uma inserção com uma cabeçacom encaixe ou entalhe 51. A figura 5C ilustra uma inserçãocom uma cabeça com encaixe ou entalhe 51 e uma superfícieextrema esférica. A figura 5C ilustra uma inserção com umacabeça com encaixe e com uma porção cilíndrica inferior dediâmetro menor. A figura 5E ilustra uma inserção commúltiplos encaixes ou entalhes. A figura 5F ilustra umainserção com uma projeção externa 52 que pode casar com umasuperfície de um furo de eletrodo, por exemplo, superfíciede degrau 26. Cada uma dessas configurações de inserçãopode ser utilizada com, por exemplo, as váriasconfigurações de furo da invenção. Embora as figuras 5A-5Eilustram encaixes ou entalhes anulares em uma inserção,podem ter também encaixes ou entalhes que não são anulare^,por exemplo, uma ou mais rebarbas, que podem serlocalizadas em posições longitudinais diferentes. Aaspereza superficial da inserção e/ou furo pode ser tambémconfigurada para fornecer aspereza para aumentar a retençãode inserção. Por exemplo, entalhes pequenos nas superfíciesdo furo e/ou inserção, ou mesmo padrões semelhantes àrosca, podem ser utilizados para aumentar a retençãosuperficial. Além disso, todas as geometrias de superfíciede contato de inserção, por exemplo, superfícies extremasplanas, esféricas, cônicas, podem ser utilizadas comqualquer uma das configurações de inserção ilustradas nasfiguras 5A-5F, ou suas respectivas configurações de furodireto, de acordo com princípios da presente invenção.

As figuras 6A-6B ilustram outra modalidade de ummétodo e equipamento para fixar uma inserção em um furo deeletrodo, e a configuração de eletrodo resultante. 0 corpode eletrodo 62 compreende um furo no qual uma inserção deveser fixada. 0 furo pode incluir duas porções, onde a porçãoque define uma extremidade fechada 66 tem um diâmetro maiordo que uma porção que define uma extremidade aberta dofuro. Uma inserção substancialmente cilíndrica 60 com umdiâmetro levemente menor do que o diâmetro da porção deextremidade aberta do furo é ilustrada. A figura 6A ilustrauma configuração intermediária do eletrodo após a inserção60 ter sido prensada 15 para dentro da porção deextremidade fechada do furo e apresenta uma representaçãodiagramática das forças laterais resultantes, iniciaispresentes na inserção 60. Antes de introduzir a inserção, afolga 67 entre a inserção 60 e o corpo de eletrodo 62 émaior para a porção de extremidade fechada do que a folga69 para a porção de extremidade aberta. Em situações onde oi;

diâmetro da inserção é formado para ser virtualmenteindistinguível a partir do diâmetro da porção deextremidade aberta do furo, uma folga entre a inserção e ofuro em torno dessa porção pode ser pequena ou inexistente.A pressão aplicada 15 pode forçar a inserção 60 a expandir,onde é não limitada, para dentro da porção de extremidadefechada de diâmetro maior 66 do furo. A figura 6B ilustrauma configuração final de uma inserção fixada 61 eapresenta uma representação diagramática das forças deretenção laterais resultantes entre as paredes laterais dainserção 61 e o corpo de eletrodo 62. A ausência de umasuperfície lateral na porção de extremidade fechada 66permite que a inserção expanda para dentro desse espaço,resultando, mesmo quando a inserção expande somenteparcialmente, nas forças de retenção sendo maiores nessaporção do corpo de eletrodo 62. A localização dessas forçasnessa posição no eletrodo é vantajosamente localizada pafalonge da porção exposta da inserção 21 à qual o arco deplasma se fixa durante operação de maçarico. Desse modo,essa porção de maior resistência à retenção é menos afetadapelo arco de plasma e é mais fria e menos propensa àerosão. Como descrito abaixo, a superfície extrema do furopode ser uma depressão afilada, porém outras configuraçõestambém podem ser utilizadas, por exemplo, uma superfícieplana, que pode casar com uma extremidade de contato de umainserção. A figura 6C ilustra outra configuração de umainserção fixada 63 em um eletrodo com uma configuração defuro direto, inserida e fixada em um modo similar comoilustrado nas figuras 6A-6B. A ausência de uma superfícielateral na porção central 64 permite que a inserção expandanessa profundidade, resultando em forças de retençãoaumentadas ness.a porção do corpo de eletrodo 68.

A figura 7 é uma vista em seção transversalparcial de outra modalidade de uma configuração de inserçãoe eletrodo de maçarico a arco de plasma intermediário. Ocorpo de eletrodo 72 compreende um furo no qual umainserção deve ser fixada. O furo pode incluir uma porçãocilíndrica e uma projeção 73, por exemplo, disposta nasuperfície de extremidade fechada do furo. Uma inserçãocilíndrica 71 com um diâmetro levemente menor do que odiâmetro do furo é fornecida. Uma extremidade de contato dainserção 71 compreende um furo 74. 0 furo 74 da inserção 71pode ser totalmente prensado nivelado com o furo do corpode eletrodo 72, uma superfície 7 5 da projeção pode contatara inserção 71. Após uma pressão aplicada, o casamentoimperfeito das configurações de inserção 71 e corpo deeletrodo 72 pode forçar a inserção 71 a expandir-se parafora para dentro do corpo de eletrodo 72, resultando emforças de retenção aumentadas nessa porção do corpo deeletrodo 72. A localização dessas forças nessa posição noeletrodo é vantajosamente localizada para longe da porçãoexposta da inserção 71 à qual o arco de plasma se fixadurante operação do maçarico. Desse modo, essa porção dainserção experimenta resistência de retenção aumentada, émantida mais fria, e é menos propensa à erosão. A projeçãonessa modalidade pode ser centrada e simétrica em torno deum eixo geométrico central do corpo de eletrodo, porémoutras configurações também podem ser utilizadas, porexemplo, uma parede afilada alinhada ao longo de iamdiâmetro do furo, ou uma ou mais projeções afiladas queemanam das paredes do furo, de acordo com princípios dapresente invenção.

A figura 8 é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma intermediário. O corpo deeletrodo 82 compreende um furo cilíndrico no qual umainserção deve ser fixada. A inserção 81 pode incluir duasporções substancialmente cilíndricas e uma porçãotroncônica 83 ilustrada entre as duas outras porçõe|,similar à inserção 43, onde uma porção de extremidade decontato da inserção 81 tem um diâmetro maior do que umaporção de extremidade exterior da inserção 81. Uma luva 84é fornecida e pode ser configurada para introdução entre ainserção 81 e o furo do corpo de eletrodo 82. A luva 84pode incluir uma extremidade de contato 85 configurada paracasar com a porção troncônica 83 de tal modo que à medidaque a luva 84 é prensada para dentro da inserção 81, asuperfície 83 da inserção 81 contata a extremidade decontato 85. Após uma pressão aplicada, o casamentoimperfeito das configurações da inserção 81 e luva 84 forçaa luva 84 a expandir para fora para dentro do corpo deeletrodo 82, resultando em um aumento nas forças deretenção nessa porção do corpo de eletrodo 82 e, ccpnefeito, "deformando" ou fixando a inserção 81 no furo docorpo de eletrodo 82. A localização dessas forças nessaprofundidade é vantajosamente localizada para longe daporção exposta da inserção 81 à qual o arco de plasma éfixado durante operação do maçarico. Desse modo, essaporção de força de retenção aumentada é mantida mais fria eé menos propensa à erosão. A luva pode ser formada de ummaterial com elevada emissividade, por exemplo, háfnio ouzircônio, ou de um material com elevada condutividadetérmica, por exemplo, cobre, uma liga de cobre ou prata. Aluva e a inserção podem ser de materiais diferentes. Porexemplo, a inserção pode ser de háfnio e a luva pode serprata, ou a inserção pode ser prata e a luva pode serháfnio. A superfície extrema do furo pode ser umasuperfície plana, porém pode ter também outrasconfigurações, por exemplo, uma depressão afilada, que casacom uma extremidade de contato de uma inserção. Princípiossimilares podem ser também utilizados com uma configuraçãode eletrodo de furo direto, em cujo caso a superfície cieextremidade fechada representada na figura 8 seriasubstituída por uma extremidade aberta interna.Preferivelmente, antes de uma luva ser utilizada para fixara inserção no furo, a inserção pode ser suportada por umabigorna ou mandril na extremidade aberta interna do corpode eletrodo.

A figura 9 é uma vista em seção transversalparcial de uma modalidade de uma configuração de inserção eeletrodo de maçarico a arco de plasma intermediáriocompreendendo um objeto de inserção, por exemplo, um objetoesférico. O corpo de eletrodo 92 compreende um furocilíndrico. Uma inserção substancialmente cilíndrica 91 comum diâmetro levemente menor do que o diâmetro do furo !éfornecida. Uma esfera 95 pode ser colocada no furo do corpode eletrodo 92 antes da introdução da inserção 91. A esfera95 pode ser formada de um material, por exemplo, aço, que émais duro do que o material da inserção. Após introdução dainserção 91 no furo, a superfície dura da esfera 95 podefazer com que uma extremidade de contato da inserção 91expanda para fora, desse modo fixando a inserção no furo docorpo de eletrodo 92. A esfera 95 pode desse modo executaruma função similar à projeção 73 ilustrada na figura 7.

Evidentemente, outras configurações podem ser utilizadas,por exemplo, um entalhe pré-formado pode ser formado naparte inferior da inserção, aparas quadradas podem sercolocadas no furo, e/ou um ou mais outros formatos/objetosno lugar da esfera 95.

A figura 10 é uma vista em seção transversalparcial da configuração de inserção e eletrodo de maçariçoa arco de plasma compreendendo um furo perfurado cruzado.tOcorpo de eletrodo 102 pode incluir um furo perfuradocruzado 105, que pode cruzar trajetórias com um furocilíndrico. Em algumas modalidades, o furo perfuradocruzado é formado pela perfuração de um furo a partir doexterior do eletrodo para dentro de pelo menos uma porçãodo furo. A operação de perfuração pode ser terminada apossofuro ser atingido, isto é, sem estender o furo até o ladodistante do eletrodo. Evidentemente, outras configuraçõespodem ser utilizadas. Uma inserção substancialmentecilíndrica 101 com um diâmetro levemente menor do que odiâmetro do furo é fornecida. O furo perfurado-çruzado 105pode fornecer duas áreas de expansão não limitadas para ainserção 101, de tal modo que após introdução da inserção101 no furo, a inserção 101 pode expandir 106 para dentrodo furo perfurado-cruzado 105. A expansão pode, desse modo,fixar a inserção 101 no furo do corpo de eletrodo 102.

Múltiplos furos perfurados cruzados também podem serutilizados de acordo com princípios da presente invenção, eesses múltiplos furos podem estar em pontos diferentes aolongo do eixo geométrico longitudinal do eletrodo, isto è,em diferentes elevações.

As figuras 11A-11B são vistas em seçãotransversal parcial de outras modalidades de configuraçõesde inserção e eletrodo de maçarico a arco de plasmaintermediário. 0 corpo de eletrodo 112 compreende um furocilíndrico no qual uma inserção deve ser fixada. Umainserção substancialmente cilíndrica 111 com um diâmetrolevemente menor do que o diâmetro do furo é fornecida. Aextremidade de contato da inserção 111 pode incluir umasuperfície rebaixada 115. A figura IlA ilustra umaconfiguração intermediária do eletrodo à medida que ainserção 111 está sendo prensada para dentro do furo. Afigura IlB ilustra uma segunda configuração intermediáriado eletrodo à medida que a inserção 111 é prensada contra asuperfície extrema do furo. A extremidade de contato dainserção, como resultado, expande-se radialmente para forapara dentro do furo, fixando a inserção. Como conseqüênciaas forças de retenção podem ser aumentadas próximo àsuperfície extrema do furo, que é vantajosamente localizadapara longe da porção exposta dà inserção 111 à qual o arcode plasma se fixa durante operação de maçarico. Desse modo,essa porção de resistência aumentada à retenção é mantidamais fria e é menos propensa à erosão.

As figuras 12A-12B ilustram um método para fixaruma inserção em um furo de eletrodo, e a configuração deeletrodo resultante. O corpo de eletrodo 122 compreende umfuro cilíndrico no qual Umai inserção deve ser fixada. Umainserção afilada alongada . 120 é fornecida, onde umaextremidade de contato 128 pode ter um diâmetro maior doque a extremidade exterior 129. A figura 12A ilustra umaconfiguração intermediária do eletrodo após a inserção 120ter sido prensada para dentro da porção de extremidadefechada do furo. Apresenta também uma representaçãodiagramática de forças laterais 120 aplicadas em e em tornode uma porção extrema do corpo de eletrodo para fixar ainserção. Essas forças podem ser aplicadas em umasuperfície externa do corpo de eletrodo. As forçasresultantes 120 são dirigidas radialmente para dentro epodem forçar o corpo de eletrodo 122 a pelo menosparcialmente conformar-se à inserção 121. A figura 12Bilustra uma configuração final da inserção fixada 121 nocorpo de eletrodo 123. Desse modo, a resistência de hoop naextremidade comprimida do corpo de eletrodo 123 fixa ! ainserção 121.

A figura 13 é uma vista em seção transversalparcial de uma configuração de. inserção e eletrodo demaçarico a arco de plasma intermediário. O corpo deeletrodo 132 compreende um furo cilíndrico. 0 furo podeincluir uma extensão anular 133 em torno da extremidadeaberta do furo. Uma inserção cilíndrica 130 com uma cabeçaalargada 131 é fornecida. Inserções podem ser dimensionadaspara permitir que a inserção se adapte no furo deixandomaterial de inserção suficiente se estendendo para fora dofuro para encher em excesso o furo quando prensado. Acabeça alargada 131 da inserção 130 pode ser umaconfiguração diferente para fornecer material de inserçãoadicional. A cabeça alargada 131 pode assegurar também queapós a inserção 130 ter sido encaixada por pressão paradentro do furo do corpo de eletrodo 132 não existeentreferro em torno da extremidade exposta da inserção 130entre a inserção e as paredes laterais do furo, que podedegradar o resfriamento térmico da inserção de eletrodo. Aextensão anular 133 nessa modalidade pode ser uniformementesimétrica em torno de um eixo geométrico central do corpode eletrodo, porém outras configurações podem ser tambémutilizadas, por exemplo, uma extensão não uniforme, ousérie de extensões que circundam a extremidade aberta dofuro, de acordo com princípios da presente invenção. Emborao eletrodo ilustrado na figura 13 seja uma modalidadeespecífica, a extensão 133 pode ser utilizada com outrasmodalidades de eletrodo, por exemplo, eletrodos 22, 29, 32,33, 34, 42, 44, 46, 48, 62, 68, 72, 92, e 112 das figuras2A, 2D, 3A-3C, 4A-4D, 6A, 6C, 7, 9, e 11A, de acordo comprincípios da presente invenção. A extensão 133 pode serutilizada com inserções que incluem ou não uma cabeçaalargada 131.

As figuras 14A-14B são vistas em seçãotransversal parcial ilustrando iam método de formar umeletrodo incorporando princípios da presente invenção. Umaprimeira porção 141 do corpo de eletrodo pode ser dotada deum furo cilíndrico.de extremidade fechada tendo um primeirodiâmetro Dl. Uma segunda porção 142 do corpo de eletrodopode ser dotada de um furo cilíndrico de extremidade abertatendo um segundo diâmetro D2 maior do que o primeirodiâmetro. A figura 14A ilustra um método de soldagem deestado sólido, por exemplo, soldagem por fricção 140 dasegunda porção 142 à primeira porção 141. Em outramodalidade, o diâmetro Dl da primeira porção 141 é maior doque o diâmetro D2 da segunda porção 142. A figura 14Bilustra uma configuração final do corpo de eletrodo d,afigura 14A onde as superfícies 143 podem fixar a primeiraporção 141 à segunda porção 142 como resultado de soldagemde estado sólido (por exemplo, soldagem por fricção) dássuperfícies das duas porções 141 e 142. As primeira esegunda porções podem ser formadas de um material comelevada condutividade térmica, como cobre, liga de cobre ouprata. A segunda porção pode ser formada a partir dematerial igual ou diferente daquele da primeira porção.Embora o eletrodo ilustrado na figura 14B seja umamodalidade especifica, o mesmo método pode ser utilizadopara formar outras modalidades de eletrodos, por exemplo,eletrodos 29, 32, 33, 34, 62 e 72 das figuras 2D, 3A-3C,6A, e 7, de acordo com princípios da presente invenção.Princípios similares são aqueles ilustrados nas figuras12A-12B, 13 e 14A-14B também podem ser utilizados emconfigurações de furo direto respectivas ou combinadas, emcujo caso uma superfície de extremidade aberta substituiriaa superfície de extremidade fechada do corpo de eletrodoilustrado.

As figuras 15A-15B são vistas em seçãotransversal parcial ilustrando porções centrais çieinserções dispostas em eletrodos. A figura 15A ilustra umaconfiguração final de uma porção central de uma inserção151 fixada em um corpo de eletrodo (não mostrado). A porçãocentral da inserção 151 pode ter um comprimentolongitudinal não menor do que aproximadamente 70% docomprimento longitudinal da inserção. A porção central dainserção 151 pode incluir uma primeira porção 152, umasegunda porção 153, e uma terceira porção 154. A primeiraporção 152, segunda porção 153, e terceira porção 154 podemcada uma definir um ângulo em relação ao eixo geométricolongitudinal 150 da inserção e uma tangente em relação asuas respectivas superfícies exteriores. Por exemplo, comoilustrado na figura 15A, o ângulo 155 definido entre o eixogeométrico longitudinal 150 e uma tangente em relação a umasuperfície exterior da segunda porção 153 é maior do que 0grau. De modo semelhante, o ângulo definido entre o eixogeométrico longitudinal 150 e uma tangente em relação a umasuperfície exterior da primeira porção 152 ou da terceiraporção 154 é zero, porque a primeira porção 152 e aterceira porção 154 são cilíndricas.A figura 15B ilustra uma configuração finaldiferente de uma porção central de uma inserção 156 fixadaem um corpo de eletrodo (não mostrado). A porção central dainserção 156 pode incluir uma primeira porção 157, e umasegunda porção 158. A primeira porção 157, e a segundaporção 158 podem definir, individualmente, um ângulo emrelação ao eixo geométrico longitudinal 150 da inserção euma tangente em relação a suas respectivas superfíciesexteriores. Por exemplo, como ilustrado na figura 15B, oângulo 159 definido entre o eixo geométrico longitudinal150 e lima tangente em relação a uma superfície exterior daprimeira porção 157 é maior do que 0 grau. De modosemelhante, o ângulo definido entre o eixo geométricolongitudinal 150 e uma tangente em relação a uma superfícieexterior da segunda porção 158 é zero, porque a segundaporção 158 é cilíndrica.

Em uma modalidade, os ângulos definidos pelastangentes em relação às superfícies exteriores da inserçãoe eixo geométrico longitudinal da inserção diferem em pelomenos 1 grau. Em outra modalidade, os ângulos definidospelas tangentes em relação às superfícies exteriores dainserção e eixo geométrico longitudinal da inserção diferemem pelo menos 3 graus. Embora as porções centrais fixadasde inserções 151 e 156 ilustradas nas figuras 15A e 15Bsejam duas modalidades específicas, a mesma diferenciaçãode ângulo mínimo entre porções centrais diferentes de umainserção pode ser utilizada com outras modalidades deinserção, por exemplo, inserções 21, 28, 41, 43, 45, 4|,61, 62, 63, 7, 81, 91, 101, 111, 121, e 130, das figuras2C, 2F, 4A-4D, 5A-5F, 6B, 6C, 7-11, 12B e 13 de acordo comprincípios da presente invenção. Em outras modalidades, umaou mais superfícies exteriores da inserção podem serdispostas em um ângulo tangencial constante de ou devariação continua em relação ao eixo geométricolongitudinal. As superfícies exteriores também podem sernão uniformes, poro exemplo, em torno de um perímetro deuma seção transversal da inserção.

Teste experimental durante desenvolvimento dapresente invenção foi realizado utilizando um maçaricoMAXlOO com um eletrodo 100A (número da peça 120433), ambosfabricados por Hypertherm, Inc. de Hanover, New Hampshire.Todo teste foi feito utilizando um banco de testes qúeincluiu um anódio de cobre giratório como uma peça tatrabalhar substituta, em 100 amps de corrente transferida.

0 marco de referência de cinco eletrodos da configuraçãoconhecida produziu os seguintes resultados:

Número médio de partidas de 20 segundos: 134,4

Desvio padrão: 68,7

Duas das partes testadas falharam em torno de 60partidas, por exemplo, a partir da queda da inserção. Aprofundidade de furo de inserção desses eletrodos era deaproximadamente 0,254 cm. Partes tendo um desenho novoforam então testadas que tinham um desenho de furoescalonado, similar à figura 2D, feito pela adição de umfuro com diâmetro externo de 0,132 cm ao furo de diâmetrode 0,114 cm anterior. Três configurações foram feitas comesses rebaixamentos de 0,132 cm perfurados em profundidadesde 0,076 cm, 0,1016 cm e 0,127 cm. A inserção emissivautilizada foi parte Hypertherm número 1204 37, tendo umdiâmetro de 0,, 113 cm. Três partes foram individualmentetestadas em relação a rebaixamentos diferentes, com qsresultados listados abaixo:

Profundidade de 0,076 cm

Partidas de 20 segundos média: 254,7Desvio padrão: 15,9Profundidade de 0,1016 cmPartidas de 20 segundos média: 213,7Desvio padrão: 37,1Profundidade de 0,127 cmPartidas de 20 segundos média: 249,0Desvio padrão: 63,4

Apesar do número médio de um certo modo maisbaixo de partidas para o teste do meio (tendo umaprofundidade de rebaixamento de 0,1016 cm), os resultadosde todos os três testes são estatisticamente similares.Todos os três testes de rebaixamento mostram partidasestatisticamente mais elevadas do que os resultados dematerial, e cada um não teve falhas extremamenteprematuras. As contagens de partida mais elevadas do que.amédia, com uma parte durando mais de 300 partidas, indicadesempenho aperfeiçoado.

As seguintes partes.testadas utilizaram o mesmorebaixamento de 0,132 cm, porém o furo mais profundo (porexemplo, o furo interno que se estendem a ~0,254 cm émprofundidade geral) foi aumentado para um diâmetro de 0,118cm. Um conjunto de partes que foi testado tinha orebaixamento de diâmetro de 0,127 cm perfurado a umaprofundidade de 0, 07 6 cm, com o furo de diâmetro mençrperfurado a uma profundidade de 0,228 cm. 0 conjuntoseguinte de partes testadas foi perfurado a 0,127 çm(diâmetro maior) e 0,241 cm (diâmetro menor). A mesmainserção 120437 descrita acima foi utilizada, produzindo dsseguintes resultados com base em três amostras cada.

Profundidade de 0,07 6 cm

Partidas de 20 segundos média: 181,7

Desvio padrão: 12,2

Profundidade de 0,127 cm

Partidas de 20 segundos média: 240,3

Desvio padrão: 37,1A seguir, mais partes foram fabricadas com omesmo tamanho de furo menor (0,113 cm) porém com umrebaixamento tendo uma profundidade de 0,1524 cm. Nessasmodalidades, uma inserção do mesmo tamanho foi utilizada.

Dez amostras foram testadas sob condições similares,produzindo os seguintes resultados:Profundidade de 0,1524 cmPartidas de 20 segundos média: 300,0Desvio padrão: 24,8

Essas partes produziram mais de duas vezes onúmero de partidas totais que a configuração de material, ecom um desvio padrão bem menor. O número mais baixo departidas obtido foi de 270.

Os resultados experimentais foram também obtidosque mediram a força necessária para remover a inserção apartir do eletrodo. Esses testes foram realizadosprimeiramente em novas partes não usadas. As medições foramfeitas então em eletrodos que tinham sido utilizados por umperíodo de tempo controlado. Os testes foram realizados emeletrodos material, e os eletrodos tendo profundidades defuro rebaixado de 0, 076 cm, 0,127 cm e 0, 1524 cm. Osresultados dessas medições são listados abaixo em unidadesde quilograma força.

Para obter a medição de força de remoção, aporção interna (superior) do eletrodo foi removidautilizando um torno e uma ferramenta de corte para exporuma superfície em seção transversal interior do materialemissivo. Um dispositivo do tipo mandril/êmbolo foi entãoutilizado para prensar o material emissivo para fora domaterial de cobre circundante, em uma direção para asuperfície de trabalho emissiva do material emissivo. Astabelas abaixo indicam a quantidade de força exercida peloêmbolo para desalojar a inserção emissiva, em uma direçãolongitudinal do eletrodo.

Tabela 1

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Tabela 2

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As partes usadas indicadas na Tabela 1 foramusadas para 50 partidas de vinte segundos. Essas partes nãoforam modificadas de acordo com os princípios da invenção.

Em todo caso testado, as partes usadas exigiram uma forçamais baixa para remover a inserção. As partes de materialusadas produziram o desvio padrão mais elevado e a força deempurrar para fora mais baixa, às vezes exigindo somentje2,72 kg força para desalojar a inserção emissiva. Comoindicado na Tabela 2, os dois melhores desenhos de furoescalonado exigiram um mínimo de 20,41 e 24,49 kg pararemover a inserção. Esses resultados para as partes usadasforam também mais compatíveis, como indicado pelo desviopadrão reduzido dos resultados de amostra.

As modalidades da invenção também incluem ummétodo para formar um corpo de eletrodo de um material comcondutividade térmica elevada. As etapas do método, comoparcialmente descrito acima nas figuras 2A-2F e 6A-6C,incluem a formação do corpo de eletrodo para incluir umaprimeira extremidade e uma segunda extremidade definindo umeixo geométrico longitudinal. Um furo é formado na primeiraextremidade, de tal modo que o furo inclua uma primeiraporção e uma segunda porção. Uma inserção formada de ummaterial com emissividade termiônica elevada é posicionadono furo, onde a inserção inclui uma extremidade de contatoe uma extremidade exterior. A extremidade de contato dainserção é alinhada com a segunda porção do furo, e aextremidade exterior é alinhada com a primeira porção dofuro, de tal modo que uma primeira folga é estabelecidaentre uma primeira superfície exterior da inserção e aprimeira porção, e uma segunda folga é estabelecida entreuma segunda superfície exterior da inserção e a segundaporção do furo. A primeira folga é substancialmente maiordo que a segunda folga. Uma força é aplicada na extremidadeexterior da inserção para fixar a inserção no furo.

As modalidades da invenção também incluem ummétodo para otimizar a combinação de área emissiva deinserção e volume de inserção, desse modo reduzindo o custodo material de inserção enquanto mantém uma área emissivade alta qualidade.

O corpo de eletrodo em cada modalidade descritaou ilustrada aqui pode ser formado de um material comelevada condutividade térmica, por exemplo, cobre, liga Cjlecobre ou prata. Também deve ser entendido que a modalidadede cada corpo de eletrodo também representa a situação nàqual o furo ilpstrado é formado em uma luva, quer antes ouapós a luva poder ser inserida em um furo maior no corpo deeletrodo. A luva pode ser formada de um material comelevada condutividade térmica, por exemplo, cobre, liga decobre, ou prata ou a partir de um material com elevadaemissividade termiônica, por exemplo, háfnio ou qualquermaterial do qual a inserção possa ser formada. A inserçãoem cada modalidade descrita ou ilustrada aqui pode serformada de um material com elevada emissividade termiônica,por exemplo, háfnio, zircônio, tungstênio, tório, lantânio,estrôncio ou ligas dos mesmos.

Como visto a partir de cima, a invenção provê umeletrodo com retenção aperfeiçoada de uma inserção, dessemodo aumentando a condutividade térmica da interface entreinserção e eletrodo, e a eficiência e vida em serviço βοeletrodo. A invenção também provê um eletrodo com umaconfiguração de inserção que melhora o resfriamento, eportanto a vida em serviço, da inserção. A invenção tambémprovê um eletrodo com uma configuração de inserção queminimiza a quantidade de material de inserção necessári^,desse modo reduzindo o custo do eletrodo enquanto ao mesmotempo não diminui a eficiência e vida em serviço doeletrodo. A invenção também provê um eletrodo com uma vidaem serviço mais. longa.

Embora a invenção tenha sido particularmentemostrada e descrita com referência a modalidades preferidasespecificas, deve ser entendido por aqueles versados natécnica que várias alterações em forma e detalhe podem serfeitas na mesma sem se afastar do espirito e escopo dainvenção como definido pelas reivindicações apensas.

Claims

1. Eletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo aextremidade fechada e uma extremidade aberta, o fuirodefinindo pelo menos uma primeira e uma segunda dimensãocada uma transversal ao eixo geométrico longitudinal, asegunda dimensão estando mais próxima à extremidade fechadado furo do que a primeira dimensão; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo, a inserçãoincluindo uma extremidade exterior disposta próxima àextremidade aberta do furo e uma extremidade de contatodisposta próxima à extremidade fechada do furo, a inserçãodefinindo pelo menos uma primeira e uma segunda dimensãocada uma transversal ao eixo geométrico longitudinal, asegunda dimensão estando mais próxima à extremidade fechadado furo do que a primeira dimensão;em que pelo menos um entrea segunda dimensão do furo é maior do que aprimeira dimensão do furo, oua segunda dimensão da inserção é maior do que aprimeira dimensão da inserção.

2. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque o eletrodo compreende ainda uma luva disposta entre ainserção e o furo.

3. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, emque a segunda dimensão corresponde a um encaixe anular.

4. Eletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo umaprimeira porção, uma segunda porção, e uma terceira porção,a primeira porção incluindo uma extremidade aberta externado furo, a terceira porção incluindo uma extremidade Bertainterna do furo, a segunda porção do furo definindo pe|.omenos uma primeira e uma segunda dimensão cada umatransversal ao eixo geométrico longitudinal, a segundadimensão estando mais próxima à terceira porção do furo doque a primeira dimensão; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo, a inserçãoincluindo uma primeira porção, uma segunda porção e umaterceira porção, a primeira porção incluindo umaextremidade exterior disposta próxima à extremidade abertado furo, a terceira porção incluindo uma extremidadedisposta próxima à extremidade aberta interna do furo, ainserção definindo pelo menos uma primeira e uma segundadimensão cada uma transversal ao eixo geométricolongitudinal, a segunda dimensão estando mais próxima àterceira porção da inserção do que a primeira dimensão;em que pelo menos um entrea segunda dimensão do furo é maior do que aprimeira dimensão do furo, oua segunda dimensão da inserção é maior do que aprimeira dimensão da inserção.

5. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 4, emque o eletrodo compreende ainda uma luva disposta entre ainserção e o furo.

6. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 4, emque a segunda dimensão corresponde a um encaixe anular.

7. Eletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo uipaprimeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeiraextremidade do furo incluindo uma extremidade aberta dofuro; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica e disposta no furo, a inserçãotendo uma profundidade longitudinal e incluindo:uma primeira porção extrema incluindo umasuperfície extrema exterior disposta próxima à extremidadeaberta do furo, um comprimento longitudinal da primeiraporção extrema sendo não maior do que aproximadamente 10%do comprimento longitudinal da inserção;uma segunda porção extrema, um comprimentolongitudinal da segunda porção extrema sendo não maior doque aproximadamente 20% do comprimento longitudinal dainserção;uma primeira porção entre as primeira e segundaporções extremas, a primeira porção definindo uma primeiradimensão transversal ao eixo geométrico longitudinal, aprimeira porção incluindo uma primeira superfície exterior;uma segunda porção entre as primeira e segundaporções extremas, a segunda porção definindo uma segundadimensão transversal ao eixo geométrico longitudinal eincluindo uma segunda superfície exterior, onde a primeiradimensão é maior do que a segunda dimensão; eem que um primeiro ângulo de uma tangente emrelação à primeira superfície exterior com relação ao eixogeométrico longitudinal e um segundo ângulo de uma tangentecom relação à segunda superfície exterior com relação aoeixo geométrico longitudinal diferem em pelo menos 3 graus.

8. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque o comprimento longitudinal da primeira porção extremanão é maior do que aproximadamente 2% do comprimentolongitudinal da inserção.

9. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque o comprimento longitudinal da segunda porção extremanão é maior do que aproximadamente 10% do comprimentolongitudinal da inserção.

10. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque o material com elevada emissividade termiônica dainserção é háfnio ou zircônio, ou tungstênio, ou tório oulantânio ou estrôncio ou ligas dos mesmos.

11. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, 0mque o material com elevada condutividade térmica do corpodo eletrodo é cobre ou liga de cobre.

12. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque uma porção central do furo compreende pelo menos duasporções substancialmente cilíndricas.

13. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque uma porção central de corpo da inserção compreende pelomenos duas porções substancialmente cilíndricas.

14. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque pelo menos uma de uma porção central do furo e umaporção central de corpo da inserção é substancialmentecilíndrica.

15. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque o furo compreende uma extensão anular.

16. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 7, emque a inserção compreende uma cabeça alargada.

17. Eletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo umaextremidade aberta e uma extremidade fechada; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo, a inserçãocompreendendo:uma primeira superfície exterior exercendo umaprimeira força contra uma primeira superfície do furo; euma segunda superfície exterior exercendo umasegunda força contra uma segunda superfície do furo, asegunda força sendo maior do que a primeira força, e ;asegunda superfície do furo estando longitudinalmente maispróxima à extremidade fechada do furo do que a primeirasuperfície do furo.

18. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que o material com elevada emissividade termiônica dainserção é háfnio ou zircônio.

19. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que o material com elevada condutividade térmica docorpo de eletrodo é cobre ou liga de cobre.

20. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que o eletrodo compreende ainda uma luva disposta entrea inserção e o corpo de eletrodo.

21. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que a luva é prata.

22. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que uma porção central do furo compreende pelo menosduas porções substancialmente cilíndricas.

23. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que uma porção central do corpo da inserção compreendepelo menos duas porções substancialmente cilíndricas.

24. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que pelo menos uma de uma porção central do furo e umaporção central do corpo da inserção é substancialmentecilíndrica.

25. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que o furo compreende uma extensão anular.

26. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 17,em que a inserção compreende uma cabeça alargada.

27. Eletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo umaprimeira porção, uma segunda porção, e uma terceira porção,a primeira porção definindo uma extremidade aberta externado furo, a terceira porção definindo uma extremidade abertainterna do furo; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade térmica disposto no furo, a inserçãocompreendendo:uma primeira superfície exterior exercendo umaprimeira força contra uma primeira superfície da segundaporção do furo; euma segunda superfície exterior exercendo umasegunda força contra uma segunda superfície da segundaporção do furo, a segunda força sendo maior do que aprimeira força, e a segunda superfície do furo estandolongitudinalmente mais próxima à terceira porção do furo doque a primeira superfície do furo.

28. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que o material com elevada emissividade termiônica dainserção é háfnio ou zircônio.

29. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que o material com elevada condutividade térmica docorpo de eletrodo é cobre ou uma liga de cobre.

30. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 21,em que o eletrodo compreende ainda uma luva disposta entrea inserção e o corpo de eletrodo.

31. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que a luva é prata.

32. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que uma porção central do furo compreende pelo menosduas porções substancialmente cilíndricas.

33. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que uma porção central do corpo da inserção compreendepelo menos duas porções substancialmente cilíndricas.

34. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que pelo menos uma porção central do furo e uma porçãocentral do corpo da inserção é substancialmente cilíndrica.

35. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que o furo ç:ompreende uma extensão anular.

36. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 27,em que a inserção compreende uma cabeça alargada.

37. EIletrodo para um maçarico a arco de plasma, oeletrodo compreendendo:um corpo de eletrodo formado de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo umaextremidade aberta e uma extremidade fechada;uma projeção disposta em uma superfície do furo,a superfície do furo localizada para longe da extremidadeaberta; euma inserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposta no furo, uma superfície decontato da inserção circundando pelo menos uma porção ciaprojeção para fixar a inserção,no furo.

38. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que a projeção é disposta em ou próximo à extremidadefechada do furp, a projeção se estendendo parcialmente emdireção à extremidade Berta.

39. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que a projeção compreende rebarbas, entalhes ouencaixes.

40. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que a projeção não é formada integralmente com o corpodo eletrodo ou inserção.

41. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que a projeção é substancialmente simétrica em torno doeixo geométrico longitudinal.

42. Eletrodo, de acordo com a reivindicação 37,em que a superfície de contato é uma extremidade de contatoda inserção.

43. Método para fabricar um eletrodo tendo umainserção emissiva para uso em maçaricos a arco de plasma, ométodo compreendendo as etapas de:formar um corpo de eletrodo de um material comelevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;formar um furo na primeira extremidade, o furoincluindo uma primeira porção e uma segunda porção;posicionar uma inserção formada de um materialcom elevada emissividade termiônica no furo, a inserçãoincluindo uma extremidade de contato e uma extremidadeexterior;alinhar a extremidade de contato da inserção coma segunda portão do furo e a extremidade exterior com aprimeira porção do furo, de tal modo que uma primeira folgaé estabelecida entre uma primeira superfície exterior dainserção e a primeira porção, e uma segunda folga éestabelecida entre uma segunda superfície exterior 4ainserção e a segunda porção do furo, de tal modo que aprimeira folga é substancialmente maior do que a segundafolga; eaplicar uma força na extremidade exterior dainserção para fixar a inserção no furo.

44. Método, de acordo com a reivindicação 43, emque o furo compreende ainda uma terceira porção definindouma segunda extremidade aberta do furo, a segunda porção dofuro localizada entre as primeira e terceira porções dofuro.

45. Método, de acordo com a reivindicação 43, emque a segunda porção do furo define uma extremidade fechadado furo.

46. Método, de acordo com a reivindicação 43, emque a primeira folga está mais próxima à extremidade abertado furo do que a segunda folga.

47. Método, de acordo com a reivindicação 43, eraque a primeira folga está mais próxima à extremidadefechada/segunda porção do furo do que a segunda folga.

48. Método, de acordo com a reivindicação 43, emque a força aplicada é uma força longitudinal aplicada naextremidade exterior da inserção que reduz a folga.

49. Método, de acordo com a reivindicação 43, emque a força aplicada é uma força compressiva que comprime aextremidade aberta do furo em torno da inserção.

50. Método, de acordo com a reivindicação 43,compreendendo ainda a etapa de posicionar uma luva formadade um segundo material no furo antes da aplicação da força,e a primeira folga é disposta entre uma superfície da luvae a primeira superfície exterior da inserção.

51. Maçarico a arco de plasma, compreendendo:um corpo de maçarico;um bocal dentro do corpo de maçarico;uma blindagem disposta adjacente ao bocal, iablindagem protegendo o bocal contra salpico da peça atrabalhar;um eletrodo montado em relação ao bocal no corpode maçarico para definir uma câmara de plasma, o eletrodocompreendendo um corpo de eletrodo formado de um materialcom elevada condutividade térmica, o corpo de eletrodoincluindo uma primeira extremidade e uma segundaextremidade definindo um eixo geométrico longitudinal;um furo definido por e disposto na primeiraextremidade do corpo de eletrodo, o furo incluindo umaextremidade fechada e uma extremidade aberta, o furodefinindo pelo menos uma primeira e uma segunda dimensãocada transversal ao eixo geométrico longitudinal, a segundadimensão estando mais próxima à extremidade fechada do fuçodo que a primeira dimensão; euma r.nserção formada de um material com elevadaemissividade termiônica disposto no furo, a inserçãoincluindo uma extremidade exterior disposta próximo àextremidade aberta do furo e uma extremidade de contatodisposta próximo à extremidade fechada do furo, a inserçãodefinindo pelo menos uma primeira e uma segunda dimensãocada uma transversal ao eixo geométrico longitudinal, asegunda dimensão estando mais próxima à extremidade fechadado furo do que a primeira dimensão;em que pelo menos uma entrea segunda dimensão do furo é maior do que aprimeira dimensão do furo, oua segunda dimensão da inserção é maior do que aprimeira dimensão da inserção.