CZ294858B6

CZ294858B6 - Plazmový svařovací hořák

Info

Publication number: CZ294858B6
Application number: CZ19991958A
Authority: CZ
Inventors: Gerhard Schwankhart
Original assignee: Inocon Technologie Gesellschaft M.B.H.
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2005-03-16
Also published as: CZ195899A3; US6215089B1

Abstract

Plazmový svařovací hořák (11') je opatřen komorou (96), ve které je upravena neodtavující se elektroda (19'), napojená na stejnosměrný proud, přičemž komora (96) je opatřena výstupním kanálem (97) a vstupním kanálem (56) pro plazmový plyn, např. argon, helium, vodík, atp., a elektroda (19') má volnou koncovou oblast, která sahá alespoň k vnějšímu konci výstupního kanálu (97) a zužuje se proti volnému konci, a výstupní kanál (97) se až k ústí na čelní straně plazmového svařovacího hořáku (11') rovněž zužuje. Vnitřní stěna (99) výstupního kanálu (97) probíhá v podstatě paralelně k zužujícímu se úseku elektrody (19'). Výstupní kanál (97) je alespoň po úsecích obklopen dalšími kanály (102), upravenými k vedení chladného plazmového plynu. Další kanály (102) mají menší příčný průřez než výstupní kanál (97), a na čelní straně plazmového svařovacího hořáku (11'), která má ústí výstupního kanálu (102), jsou otevřené, a jsou ve spojení s komorou (96) a špičky plochy kuželového pláště, určené osami dalších kanálů (102) a plochy kuželového pláště výstupního kanálu (97) leží ve vzdálenosti od 3 do 8 mm před ústím výstupního kanálu (97) a v podstatě mají stejnou vzdálenost od ústí výstupního kanálu (97).ŕ

Description

Plazmový svařovací hořák

Oblast techniky

Vynález se týká plazmového svařovacího hořáku s komorou, ve které je upravena neodtavující se elektroda, napojená na stejnosměrný proud, přičemž komora je opatřena výstupním kanálem a vstupním kanálem pro plazmový plyn, např. argon, helium, vodík, atp., a elektroda má volnou koncovou oblast, která sahá alespoň k vnějšímu konci, výstupního kanálu a zužuje se proti volném konci, a výstupní kanál se až k ústí na čelní straně plazmového svařovacího hořáku rovněž zužuje, přičemž vnitřní stěna výstupního kanálu probíhá v podstatě paralelně k zužujícímu se úseku elektrody a přičemž výstupní kanál je alespoň po úsecích obklopen dalšími kanály, upravenými k vedení chladného plazmového plynu.

Dosavadní stav techniky

Takový plazmový svařovací hořák je známý ze spisu US 3 900 762. Plazmový svařovací hořák je též znám ze spisu CH 605 011.

U známých plazmových svařovacích hořáků má výstupní kanál, který se rozprostírá v oblasti zužujícího se úseku elektrody, válcovitou oblast, která se bezprostředně napojuje na komoru a na kterou se napojuje zužující se úsek, rozprostírající se až k ústí. Přitom má však vnitřní stěna zužujícího se úseku výstupního kanálu vrcholový úhel kužele, který je podstatně větší než vrcholový úhel kužele kuželového konce elektrody.

U takových známých plazmových svařovacích hořáků je, i přes svazkování proudu plazmy geometrií výstupního kanálu a elektrody, pozorováno velmi značně rozšíření proudu plazmy a tedy relativně velký katodový světelný bod na zpracovávaném obrobku. Toto vedení k většinou nežádoucímu zvětšování teplem ostřikované oblasti obrobku a často k jeho pokřivení, především, zpracovávají-li se relativně tenké plechové části.

Velký katodový světelný bod způsobuje ale také vysoké termické zatížení plazmového svařovacího hořáku, který se musí na základě vysokých teplot vhodně a dobře ochlazovat. Protože se toto již při relativně malých výkonech plazmového svařovacího hořáku uskutečňuje prakticky pouze vodou, proudící v chladicích kanálech, jsou pro plazmový svařovací hořák dány odpovídající masivní konstrukce. Tím je však dána nevýhoda, že se s takovými plazmovými svařovacími hořáky nemůže pracovat na komplikovaně vytvarovaných obrobcích, především na místech, na kterých se mají zhotovovat T-švy, a již při konstrukci se musí brát ohled na svařování s takovými plazmovými svařovacími hořáky.

Na základě tvořícího se velkého katodového světelného bodu je také vyžadováno pracovat s dosavadními plazmovými svařovacími hořáky v pouze nepatrné vzdálenosti od obrobků, čímž ale zatížení plazmového svařovacího hořáku stoupá a tento je vystaven vysokému opotřebení.

Další nevýhoda známých plazmových svařovacích hořáků spočívá také vtom, že právě na základě velmi vysokého termického zatížení plazového svařovacího hořáku nejsou možné vysoké výkony a plazmové svařovací hořáky nemohou být poháněny intenzitou proudu více než cca 100 A. Při větších intenzitách proudu začíná plazmový oblouk mezi elektrodou a stěnou komory výstupního kanálu plazmového svařovacího hořáku a od jeho volné čelní strany v oblasti ústí výstupního kanálu k obrobku hořet, což vede k prakticky okamžitému zničení plazmového svařovacího hořáku.

- 1 CZ 294858 B6

Se známými plazmovými svařovacími hořáky se také může pracovat pouze s relativně nepatrnými rychlostmi svařování max. 25 nebo 30 mm/sek, protože se jinak plazmový oblouk příliš ohýbá a začíná se trhat nebo se úplně rozpadá.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je zamezit této nevýhodě a navrhnout plazmový svařovací hořák úvodem uvedeného druhu, který je způsobilý také pro vyšší výkony a vyznačuje se vysokou životností.

Toho se podle vynálezu dosahuje plazmovým svařovacím hořákem s komorou, ve které je upravena neodtavující se elektroda, napojená na stejnosměrný proud, přičemž komora je opatřena výstupním kanálem a vstupním kanálem pro plazmový plyn např. argon, helium, vodík, atp., a elektroda má volnou koncovou oblast, která sahá alespoň k vnějšímu konci výstupního kanálu a zužuje se proti volném konci, a výstupní kanál se až k ústí na čelní straně plazmového svařovacího hořáku rovněž zužuje, přičemž vnitřní stěna výstupního kanálu probíhá v podstatě paralelně k zužujícímu se úseku elektrody a přičemž výstupní kanál je alespoň po úsecích obklopen dalšími kanály, upravenými k vedení chladného plazmového plynu. Podle vynálezu mají další kanály menší příčný průřez než výstupní kanál, a na čelní straně plazmového svařovacího hořáku, která má ústí výstupního kanálu, jsou otevřené, a jsou ve spojení s komorou a špičky plochy kuželového pláště, určené osami dalších kanálů, a plochy kuželového pláště výstupního kanálu leží ve vzdálenosti od 3 do 8 mm před ústím výstupního kanálu a v podstatě mají stejnou vzdálenost od ústí výstupního kanálu.

Navrhovanými znaky se dosahuje, že plazmový plyn, proudící z výstupního kanálu, udržuje, popř. zužuje, proud plazmy vně výstupního kanálu plazmového svařovacího hořáku. Toto je podmíněno okolností, že plazmový plyn vystupuje v podstatě podél kuželového pláště, majícího určitou sílu stěny, a proto se do značné míry zamezuje víření. Tím je dán příslušně menší katodový světelný bod na obrobku a koncentrace energie na pouze velmi malou oblast. Toto také umožňuje vést plazmový svařovací hořák ve větší vzdálenosti od obrobku a na základě vyšší hustoty energie na obrobku také pracovat s vyššími rychlostmi posuvu. Kromě toho je dáno také podstatně menší opotřebení svařovacího hořáku a je také možné pracovat s vyšším proudovým zatížením, např. s 1000 A.

Kromě toho se také v mnoha případech, např. pracuje-li se v impulzovém provozu, což je vyžadováno např. při svařování nad hlavou nebo u některých druhů oceli, může upustit od chlazení plazmového svařovacího hořáku vodou, které je také v takových případech u běžných plazmových svařovacích hořáků bezpodmínečně vyžadováno, a může se vystačit s chlazením plazmovým plynem, vtékajícím do komory.

Ale také při provozu plazmového svařovacího hořáku podle vynálezu s flow-plazmou, tzn. s nepřetržitě proudící plazmou, je termické zatížení ve srovnání s běžným plazmovým svařovacím hořákem podstatně menší, než se také mohou drasticky redukovat náklady pro chlazení vodou a proto se také plazmové svařovací hořáky samy mohou konstruovat podstatně menší. Tím se může s plazmovými svařovacími hořáky podle vynálezu pracovat také na místech, která byla pro běžné plazmové svařovací hořáky nepřístupná na základě jejich velikosti, podmíněné chlazením.

Plazmový plyn, vystupující z ústí výstupního kanálu, na základě kuželového tvaru, výhodně o vrcholovém úhlu 15 až 25°, plynotvomého opláštění, i přes brzdění okolním vzduchem na jeho vnější straně zajišťuje velmi dobré zužování plazmy a tím jen velmi nepatrnou velikost katodového světelného bodu, vytvářeného na obrobcích. Tím se podstatně snižuje nebezpečí pokřivení.

-2 CZ 294858 B6

Zamezením rozšiřování proudu plazmy, ke kterému dochází u dosavadních plazmových svařovacích hořáků, a okolností, že se proud plazmy nedotýká plazmového svařovacího hořáku, a může pracovat také s podstatně vyššími rychlostmi svařování 300 mm/sek a více, aniž by docházelo k trhání plazmy na obrobku. Přitom může být upravena také stálá pracovní poloha plazmového svařovacího hořáku podle vynálezu.

Kromě toho je u plazových svařovacích hořáků podle vynálezu vzdálenost mezi ústím výstupního kanálu a obrobky, která se u známých plazmových svařovacích hořáků musela nastavovat velmi přesně, většinou na 2,5 až 3 mm, nekritická a může také kolísat např. mezi 2 a 6 mm. Tím se mohou také podstatně snížit náklady při přípravě a seřízení obrobků, které se mají svařovat.

Co do zdroje proudu k provozu plazmového svařovacího hořáku podle vynálezu se může jednat o stejnosměrný zdroj.

Plazmový svařovací hořák podle vynálezu má další výhodu, že katodovým úhlem do 15 do 25° se zabraňuje víření, které by vedlo k tomu, že by katoda přišla do styku s kyslíkem. Vytvoření laminárního proudění v předloženém případě je velmi významné.

Mimořádně příznivé poměry jsou dány znaky nároku 3.

Těmito opatřeními je u prožití, u kterých je zpracovávaný obrobek napojen na jeden pól zdroje proudu, dána mimo to velmi stabilní patka elektrického oblouku na elektrodě a může se od něj dobře odvádět teplo. Tím je dáno pouze nepatrné opotřebené elektrody.

U známého plazmového svařovacího hořáku je jeho elektroda držena v komoře pro plazmový plyn, např. argon, helium, vodík, atp., popř. ji prostupuje, přičemž je tato komora opatřena vstupním kanálem a výstupním kanálem, který má na čelní straně plazmového svařovacího hořáku ústí a přechod od komory k výstupnímu kanálu leží v oblasti minimální vzdálenosti mezi elektrodou a stěnou, která ji obklopuje, v oblasti ústí plazmového svařovacího hořáku. Přitom je výstupní kanál úsekově obklopen dalšími kanály, které mají oproti výstupnímu kanál menší průřez a které jsou na čelní straně plazmového svařovacího hořáku, majícího ústí výstupního kanálu, otevřené a jsou ve spojení s komorou. Ve známém případě jsou upraveny pouze dva přídavné kanály, jejichž osy probíhají paralelně k sobě a k ose výstupního kanálu.

S tímto známým plazmovým svařovacím hořákem se sice může plazmový plyn přivádět do oblasti katodového světelného bodu, ale je přitom dáno pouze spíše nepatrné odstínění proti přístupu kyslíku. Kromě toho doplňkové kanály prakticky nepřispívají k lepšímu zužování plazmy, takže již zmíněné stím spojené problémy do značné míry přetrvávají.

K dosažení velmi rozsáhlé ochrany obrobku, zahřátého v oblasti katodového světelného bodu, proti přístupu vzduchu se u plazmového svařovacího hořáku navrhují doplňkové znaky nároku 4.

Tím je kromě toho zajištěno, že plazmový plyn, vystupující velmi značnou rychlostí dalšími kanály, chladí bezprostřední okolo katodového světelného bodu a proto se zamezuje vyššímu termickému zatížení obrobku a tím také jeho pokřivení, především také tehdy, jedná-li se o obrobky z tenkých plechů. Mimo to se navrhovanými opatřeními zlepšuje také zužování plazmy, čímž se může světelný katodový bod udržován mimořádně malý, což zvyšuje hustotu energie na obrobku a umožňuje úsporu energie. Kromě toho se může na základě vysoké hustoty energie pracovat s příslušně vysokými rychlostmi posuvu. Přitom je i přes to možná relativně vysoká hloubka svarového švu.

-3 CZ 294858 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení, znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 řez plazmovým svařovacím hořákem podle vynálezu, obr. 2 řez chladicí komorou, obr. 3 řez středícím pouzdrem a obr. 4 schematicky plazmový řezací hořák podle vynálezu s obrobkem.

Příklady provedení vynálezu

U plazmového svařovacího hořáku 11' je přidržená část elektrody 19' tvořena kleštinovým upínacím pouzdrem 18', které je vyrobeno z elektricky dobře vodivého materiálu. Toto kleštinové upínací pouzdro 18' je obvyklým způsobem drženo v úchytu 44, který je našroubován do kontaktní části 45.

Tato kontaktní část 45 je opatřena chladicí komorou 46, která je radiálním kanálem 47 spojena s napojovacím otvorem 48. Přitom tento napojovací otvor 48 u plazmového svařovacího hořáku 11', namontovaného v nezobrazeném držáku, lícuje s kontaktními kolíčky.

K upínání a uvolňování kleštinového upínacího pouzdra 18' je navržena upínací matice 49, která je těsněním 50 opřena na horní čelní ploše úchytu 44, čímž se zamezuje výstupu chladicí kapaliny, přičemž se úchyt 44 k utěsnění chladicí komory 46 rovněž těsněním 51 opírá na kontaktní části 45.

K dalšímu utěsnění chladicí komory 46 kontaktní části 45 je navržen „O“-kroužek 52, který je vložen v drážce vývrtu 53, který je prostoupen úchytem 44.

K zajištění axiálního nastavení elektrody 19' při upínání kleštinového upínacího pouzdra 18' je upínací matice 49 opatřena průchozím závitovým vývrtem 90, ve kterém je zašroubován doraz 91, který zabírá do kleštinového upínacího pouzdra 18'. Tento doraz 91 má hladkou hlavici 94, ve které je zapracována obvodová drážka k uchycení „O“-kroužku 95, který slouží k utěsnění vnitřku kleštinového upínacího pouzdra 18'.

K zajištění polohy dorazu 91, který je nastavitelný pomocí šroubováku, vloženého do čelního zářezu 93, je navržena kontramatice 92, která zároveň zajišťuje v krutu pevné spojené mezi dorazem 91, na kterém dosedá elektroda 19', a upínací maticí 49.

Dorazem 91 je zajištěno, že se při upínání kleštinového upínacího pouzdra 18' elektroda 19' od kleštinového upínacího pouzdra 18' již nemůže proti hořákové hubici 15', použitelné pro nejrůznější použití jako anoda, axiálně pohybovat, protože upínací matice 49 dosedá na čelní ploše kontaktní části 45 a hubice 15' je oproti této kontaktní části 45 upevněna.

Kontaktní část 45, která slouží ke kontaktování elektrody 19', je vložena pod mezivrstvou těsnění 54 v mezičásti 55 a dosedá na ni. Přitom je mezičást 55 vyrobena z elektricky izolujícího materiálu, např. z keramiky. Tato prstencovitá mezičást 55 určuje komoru 27', která je přes radiální vstupní kanál 56 spojena s napojovacím otvorem 57.

-4CZ 294858 B6

Přitom je radiální vstupní kanál 56 a další radiální kanál 47 opatřen obvodovými drážkami 58, ve kterých jsou upraveny „O“-kroužky 59. Tyto slouží k utěsnění nezobrazeného kontaktního kolíčku který zabírá do těchto kanálů 47, 56, je vytvořen dutý a zároveň slouží k přivádění chladicí vody, popř. přívodního plynového potrubí k přivádění plazmového plynu, např. argonu, helia, vodíku, atp.

V komoře 27' je upraven rozdělovači kroužek 159, který je opatřen po obvodu rozděleně upravenými vývrty 60, jejichž průměr se v obou směrech otáčení se zvětšujícím se úhlem zvětšuje na radiální vstupní kanál 56. Přitom tvoří axiální vývrt rozdělovacího kroužku 159 komoru 96, která je prostoupena elektrodou 19'. Přitom zůstává mezi vnitřní stěnou mezičásti 55 a rozdělovacím kroužkem 159 prstencovitý prostor 61, do kterého lze napojovacím otvorem 57 a radiálním vstupním kanálem 56 přivádět plyn.

Mezičást 55 je těsněním 62 opřena na další kontaktní části 63, která slouží ke kontaktování hubice 15', když se tato používá jako anoda, např. když se plazmový svařovací hořák 11' používá k povrchovému kalení. Do této další kontaktní části 63 je našroubováno upínací pouzdro 64 do vnitřního závitu 65, přičemž je mezi kontaktní částí 63 a čelní plochou upínacího pouzdra 64 vloženo těsnění 66.

Upínací pouzdro 64 má v oblasti jednoho svého konce kónickou dosedací plochu 67, na které dosedá proti ní stejná kuželová plocha 68 pláště hlavice 69 hubice 15', která je stejně jako upínací pouzdro 64 a další kontaktní část 63 vyrobena z elektricky dobře vodivého materiálu.

Hubice 15' má na svém konci, odvráceném od hlavice 69, další hlavici 70, která dosedá pod mezivrstvou těsnění 71 na rameni další kontaktní části 63. Přitom prostupuje hubice 15' chladicí komoru 46 další kontaktní části 63.

Hubice 15' je v axiálním směru provrtána, přičemž je do tohoto vývrtu 72 vloženo pouzdro 73 z elektricky izolujícího materiálu, např. z keramiky, a je prostoupeno elektrodou 19/. Přitom zůstává mezi vnitřní stěnou pouzdra 73 a elektrodou 19' prstencovitý prostor, který je částí komory 96 a může jím prostupovat přiváděný plazmový plyn, např. argon, helium, vodík, atp.

Dále je ve vývrtu 72 v oblasti blízké ústí hubice 15' vloženo středící pouzdro 74, které je blíže zobrazeno na obr. 3, a jehož vodicí plochy 75, upravené na vodicích žebrech 89, dosedají na ploše pláště elektrody 19'.

Hubice 15' má, jak je vidět na obr. 2, radiálně odstávající vodicí žebra 76, která se, jak je vidět na obr. 2, od hubice 15', mající šestiúhelníkový průřez, rozprostírají až k vnitřní stěně upínacího pouzdra 64 a stojí kolmo k ose radiálního kanálu 47. Přitom se vodicí žebra 76 rozprostírají od hlavice 70 dál proti hlavici 69 hubice 15', přičemž však vodicí žebra 76 před hlavicí 69 končí a proto mezi hlavicí 69 a konci vodicích žeber 76 zůstává nezobrazená cesta pro proudění.

Tím se chladicí komora 46, která je z jedné strany ohraničena další kontaktní částí 63 a upínacím pouzdrem 64, rozděluje vodícími žebry 76.

Obě chladicí komory 46 kontaktní části 45 a další kontaktní části 63 jsou navzájem spojeny přepouštěcím kanálem 78.

Tento přepouštěcí kanál 78 se v podstatě skládá z axiálních vývrtů 79 v kontaktní části 45, popř. v další kontaktní části 63, a z radiálních vývrtů 80, které jsou k radiálním kanálům 47 koaxiální a které ústí do axiálních vývrtů 79. Přitom je mezičást 55 opatřena vývrtem 81, lícujícím s axiálními vývrty 79.

Přitom jsou v oblasti vývrtu 81 mezičásti 55 upravena těsnění 82.

-5CZ 294858 B6

Obě kontaktní části 45, 63 jsou obklopeny kroužky 84 z elektricky izolujícího materiálu, popř. tyto dosedají na přírubách 85.

Jak je vidět na obr. 1, probíhá v oblasti 98 ústí hubice 15' vnitřní stěna 99 v podstatě paralelně ke kuželové koncové oblasti elektrody 191. Tím je v této oblasti dán kuželový tvar výstupního kanálu 97.

Dále je dáno, že špička elektrody 19', kteráje, jak je vidět především na obr. 4, na svých volných koncích zploštěná, vyčnívá z volné části strany hubice 15'.

Elektroda 19' je na obou svých koncích vytvořena kuželovité a může se v případě potřeby po své demontáži obrátit a opět vložit. Teprve je-li elektroda 19' na obou svých koncích opotřebená, je vyžadována následná úprava elektrody 19', aby se opět mohla použít.

Hubice 15' má v oblasti své hlavice 69 ještě další kanály 102, které koncentricky obklopují výstupní kanál 97 s kuželovým pláštěm a jejichž osy tvoří tvořící křivky kuželového pláště, jehož osa probíhá koncentricky k ose výstupního kanálu 97. Vrcholový úhel kužele os dalších kanálů 102 je větší než vrcholový úhel kužele výstupního kanálu 97, takže je dán společný průsečík os dalších kanálů 102 s tvořícími křivkami kuželového pláště výstupního kanálu 97. Tento průsečík leží výhodně 6 až 8 mm před volnou čelní stranou hubice 15'.

Doplňkové kanály 102 sahají od komory 96 až k volné čelní straně hubice 15', kde jsou otevřené a vedou proto v provozu studený plazmový plyn, který tak také přispívá k chlazení oblasti 98 ústí hubice 15'. Toto má význam především tehdy, je-lí hubice 15' zapojena jako anoda a mezi elektrodou 19', zapojenou jako katoda, hoří v oblasti výstupního kanálu 97 elektrický oblouk a proto z tryskového otvoru 16' vystupuje plazma.

Obě kontaktní části 45, 63 a mezičást 55 jsou navzájem spojeny pomocí nezobrazených šroubů a znamenají spojovací části, kterými je zajištěna modulární konstrukce plazmového svařovacího hořáku 1T. Přitom nezahrnuje tento modul pouze hubici 15', zapojitelnou jako elektroda, nýbrž také neopotřebovanou elektrodu 19' včetně jejího upínacího pouzdra 18', čímž se celý vyvíječ plazmy může jako stavební část vyměňovat.

Při provozu se plyn, např. helium, argon, vodík, atp., dmýchá do komory 27', popř. komory 96, a zapaluje se elektrický oblouk mezi elektrodou 19' a obrobkem 83, který e stejně jako elektroda 19' napojen na nezobrazený zdroj stejnosměrného proudu. Ve spojení s tryskovým otvorem 16', upravený na konci výstupního kanálu 97, se tvoří mezi špičkou elektrody 19', která je, jak je vidět na obr. 4 zploštěná, a obrobkem 83 proud plazmy, kterým se mohou svařovat dva obrobky 83.

Protože plazmový plyn vystupuje z výstupního kanálu 97 ve tvaru kuželového pláště, působí tento proud plazmy ve tvaru kuželového pláště zužování plazmy a tuto vede. Tím vzniká na zpracovávaném obrobku 83 pouze malý katodový světelný bod. To způsobuje, že termické zatížení bezprostředního okolí zhotovovaného svarového švu zůstává nepatrné.

Přitom plazmový plyn, vystupující vysokou rychlostí dalšími kanály 102, zamezuje na základě tření s okolním, v podstatě v klidu stojícím vzduchem, rozšiřování proudu plazy, vystupující z tryskového otvoru 16'. Kromě toho jak geometrie výstupního kanálu 97 s kuželovým pláštěm, tak i z dalších kanálů 102 vystupující studený plazmový plyn, který rovněž vystupuje přibližně ve tvaru kuželového pláště, působí zužování vystupujícího proudu plazmy. Tím je na zpracovávaném obrobku 83 dána velmi vysoká hustota energie. To způsobuje, že s relativně nepatrným použitím energie se může dosahovat vysoké pracovní rychlosti a termické namáhání obrobku 83

-6CZ 294858 B6 je omezeno na pouze velmi malou oblast. Toto má význam především při zpracovávání tenkostěnných obrobků 83 nebo plechů vzhledem k zamezení výskytu pokřivení.

Protože elektrický oblouk, popř. plazma, u použití, znázorněného na obr. 4, hoří pouze mezi zploštěnou a z roviny čelní strany hubice 15' vyčnívající špičkou elektrody 19', která je u většiny svařovacích použití zapojena jako katoda, nedochází k přímému zatížení hubice 15' plazmou, takže ve srovnání s běžnými plazmovými svařovacími hořáky 1Γ, u kterých hubice 15' slouží také k vedení plazmy, dochází ke značně sníženému termickému zatížení éto hubice 15'.

Kromě toho může vzdálenost mezi volnou čelní stěnou hubice 15' a obrobkem 83 v širokých mezích kolísat a může být zvolena podstatně větší, než by bylo možné u dosavadních plazmových svařovacích hořáků 11' a může činit např. 2 až 6 mm.

Claims

1. Plazmový svařovací hořák, s komorou (96), ve které je upravena neodtavující se elektroda (19'), napojená na stejnosměrný proud, přičemž komora (96) je opatřena výstupním kanálem (97) a vstupním kanálem (56) pro plazmový plyn, např. argon, helium, vodík, atp., a elektroda (19') má volnou koncovou oblast, která sahá alespoň k vnějšímu konci výstupního kanálu (97) a zužuje se proti volném konci, a výstupní kanál (97) se až k ústí na čelní straně plazmového svařovacího hořáku (1Γ) rovněž zužuje, přičemž vnitřní stěna (99) výstupního kanálu (97) probíhá v podstatě paralelně k zužujícímu se úseku elektrody (19') a přičemž výstupní kanál (97) je alespoň po úsecích obklopen dalšími kanály (102), upravenými k vedení chladného plazmového plynu, vyznačující se tím, že další kanály (102) mají menší příčný průřez nebo výstupní kanál (97), a na čelní straně plazmového svařovacího hořáku (11'), která má ústí výstupního kanálu (102), jsou otevřené, a jsou ve spojení s komorou (96) a špičky plochy kuželového pláště, určené osami dalších kanálů (102) a plochy kuželového pláště výstupního kanálu (97) leží ve vzdálenosti od 3 do 8 mm před ústím výstupního kanálu (97) a v podstatě mají stejnou vzdálenost od ústí výstupního kanálu (97).

2. Plazmový svařovací hořák podle nároku 1,vyznačující se tím, že elektroda (19') má na své volné koncové oblasti vrcholový úhel kužele od 15 do 25°.

3. Plazmový svařovací hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že konec elektrody (19') je zploštěn a má v podstatě kolmo kjeho podélnému směru probíhající volnou čelní stranu, přičemž průměr zploštění činí 15 až 35 % největšího průměru elektrody (19').

4. Plazmový svařovací hořák podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň tři, výhodně sedm, výstupní kanál (97) obklopujících kanál (102), je rovnoměrně rozděleně upraveno podél obvodové linie, koncentricky obklopující výstupní kanál (97), a osy dalších k vedení studeného plazmového plynu upravených kanálů (102) jsou tvořící křivky plochy kuželového pláště, jejíž osa probíhá koaxiálně k ose výstupního kanálu (97), přičemž další kanály (102) sahají až do komory (96).

5. Plazmový svařovací hořák podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že hloubka drsnosti kuželové koncové oblasti elektrody (19'), kuželové oblasti výstupního kanálu (97) a dalších kanálů (102), obklopujících tento kanál (97), nepřekračuje hodnotu 1 pm.

-7CZ 294858 B6

6. Plazmový svařovací hořák podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že přechod od komory (96) k výstupnímu kanálu (97) je vytvořen obvodovou hranou, na které tvořící přímky vnitřní stěny nebo dna komory (96) stvořícími přímkami vnitřní stěny (99) výstupního kanálu (97) svírají konvexní úhel a popřípadě slouží jako patková oblast elektrického 5 oblouku, sloužícího k výrobě plazmy.