DE1907252B2

DE1907252B2 -

Info

Publication number: DE1907252B2
Application number: DE19691907252
Authority: DE
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-02-13
Publication date: 1970-10-29
Also published as: FR2001961A1; DE1907252A1; US3546422A; GB1221024A; SE342400B

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ein- durch eine ausführliche Beschreibung eines kpn-

richtungen zur Plasmabearbeitung von Materialien, kreten Beispiels ihrer Ausführung und durch die

insbesondere auf Einrichtungen zur Plasmabearbei- Zeichnung erläutert, in der die Einrichtung zum

tung von Materialien in aktiven Medien, Vorzugs- Plasmabrennschneiden von Metallen in aktiven Me-

weise zum Schneiden von Metallen. 5 dien schematisch dargestellt ist.

Sie kann auch zur Oberflächenabschmelzung, Die Einrichtung zum Plasmabrennschneiden von beispielsweise zum Entfernen der mit Fehlern be- Metallen in aktiven Medien stellt ein Gehäuse 1 dar, hafteten Oberflächenschicht an Guß- und Walz- in dem ein Katodenhalter 2 eingeschlossen und eine erzeugnissen oder zur örtlichen Beseitigung von Düse 3 mit einem zentralen Kanal 4 angeordnet ist, Fehlstellen an Einzelteilen (Risse, Lunker, Haute) ίο der zur Stabilisierung der Bogenentladung 5 beangewendet werden. Die Erfindung kann ferner auch stimmt ist.

zur Erhitzung von aktiven Gasen und deren Ge- Zur Verhinderung der Entstehung des Doppelmischen sowie zur thermochemischen Oberflächen- bogens bei zufälliger Berührung der Düse 3 und bearbeitung von Materialien, so z. B. zur Nitrierung, eines zu bearbeitenden Werkstücks 6 oder zur Er-Einsatzhärtung und ähnlichen Prozessen Anwendung 15 höhung der Gesamtlänge des Stabilisierungskanals 4 finden. kann mindestens noch eine Düse 7 (in der Zeich-

Die vorliegende Erfindung kann sowohl mit zusatz- nung durch Strichlinie angedeutet) angeordnet

lichem Schutz der Katodeneinheit, wie auch ohne werden,

denselben angewendet werden. Der Katodenhalter 2 ist aus Kupfer oder einer

Allgemein bekannt ist eine Einrichtung zur 20 Legierung auf Kupferbasis hergestellt und mittels Plasmabearbeitung von Materialien in aktiven Me- einer Isolierhülse 8 im Gehäuse 1 befestigt, wobei er dien, vorzugsweise zum Schneiden von Metallen, die von einem Kältemittel gekühlt wird, das durch ein einen Katodenhalter, der aus Kupfer oder einer Rohr 9 zugeführt wird, welches innerhalb des Legierung auf Kupferbasis ausgeführt ist, mit einer Katodenhalters angeordnet ist. Die Düsen 3 und 7 in ihm eingesetzten Katode aus Zirkonium ent- 25 besitzen Kanäle 10 und 11, durch welche das Kältehält. Der Katodenhalter ist durch eine Isolierhülse mittel strömt.

mit einem Gehäuse verbunden, in dem Düsen Bei Verwendung von mehreren Düsen wird zwi-

untergebracht sind, die die Bogenentladung stabili- sehen ihnen eine Isolierbeilage 12 angebracht. Als

sieren. Kältemittel können sowohl Wasser wie auch Gas

Der wesentliche Nachteil der bekannten Ein- 30 benutzt werden. Im Gehäuse ist eine Öffnung 13 zur

richtung ist eine unzulässig geringe Lebensdauer der Zuführung von plasmabildendem Gas, beispielsweise

Zirkoniumkatode (höchstens 4 Stunden) bei Bogen- Luft, Stickstoff, Sauerstoff oder Gemischen, die

strömen von 250 A. Stickstoff und Sauerstoff enthalten, vorhanden.

Einer der Hauptgründe der erhöhten Abnutzung In dem Katodenhalter 2 ist mit demselben bündig

der Zirkoniumkatode ist die Verschlechterung des 35 eine Zirkoniumkatode 14 angeordnet, die von dem

Wärme- und elektrischen Kontaktes zwischen Zirko- kupfernen Katodenhalter 2 durch eine Zwischenlage

niumkatode und kupfernem Katodenhalter. Auf der 15 aus einem Metall getrennt wird, das sowohl

kontaktierenden Oberfläche von Zirkonium und gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber Kupfer

Kupfer erreicht die Temperatur 700 bis 1000° C. chemisch inert ist (Wolfram, Tantal, Molybdän,

Bei diesen Temperaturen bilden sich im Ergebnis 40 Niobium, Vanadium, Chrom).

von Diffusionsprozessen an der Kontaktstelle von Die Dicke der vorgeschlagenen Zwischenlage soll

Kupfer und Zirkonium intermetallische Verbindun- so groß sein, daß die Diffusion von Kupfer in Zirko-

gen, die eine beträchtlich niedrigere Wärme- und nium ausgeschlossen wäre. Beispielsweise kann die

elektrische Leitfähigkeit als Kupfer oder Zirkonium Dicke der Zwischenlage bei Temperaturen bis

besitzen. Die Bildung einer Intermetallidschicht stört 45 1000° C ^ 10~² mm betragen,

die Wärmeableitung von Zirkonium, was im End- Die Trennung der Zirkoniumkatode 14 und des

ergebnis zu seiner Zerstörung führt. kupfernen Katodenhalters 2 durch die Zwischenlage

Das Ziel der vorgeschlagenen Erfindung ist die 15 kann nach einem der folgenden Verfahren erzielt

Beseitigung des erwähnten Nachteils. werden: galvanisches Überziehen der Katode 14 mit

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe 50 einem der obenerwähnten Metalle oder mit ihrer

zugrunde, eine solche Einrichtung zur Plasma- Komposition, Aufdampfung im Vakuum auf die

bearbeitung von Materialien in aktiven Medien, Katode 14 oder den Katodenhalter 2. Die trennende

vorzugsweise zum Schneiden von Metallen, zu Zwischenlage 15 kann in den Katodenhalter 2 auch

schaffen, die eine geringere Katodenabnutzung gegen- auf mechanischem Wege eingebracht werden,

über der bekannten Einrichtung bei Bogenströmen 55 Der Katodenhalter 2 steht unter negativem Poten-

von 250 A und darüber hätte. tial, das Werkstück 6 unter positvem Potential. Die

Die gestellte Aufgabe wird durch Verwendung Bogenentladung 5 brennt zwischen der Zirkoniumeiner Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Ma- katode 14 und dem Werkstück 6, wobei sie durch terialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum den Stabilisierungskanal 4 der Düse 3 geht. Wird die Schneiden von Metallen, gelöst, die einen aus Kupfer 60 Düse 7 benutzt, so brennt die Bogenentladung zwi- oder einer Legierung auf Kupferbasis ausgeführten sehen der Katode 14 und dem Werkstücke, wobei Katodenhalter mit einer in ihm untergebrachten sie durch die Stabilisierungskanäle 4 und 16 der Zirkoniumkatode enthält. Düsen 3 und 7 geht.

Erfindungsgemäß sind Katodenhalter und Katode Die durchgeführten Prüfungen der vorgeschlage-

durch eine Zwischenlage aus einem Material, das 65 nen Einrichtungen haben ergeben, daß sich der

sowohl gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber zulässige Bogenstrom auf 350 A bei gleichzeitiger

Kupfer chemisch inert ist, voneinander getrennt. Verlängerung der Lebensdauer der Zirkoniumkatode

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung bis zu 6 Stunden erhöht hat.

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Materialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum Schneiden von Metallen, die einen aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis ausgeführten Katodenhalter ist, mit einer in ihm untergebrachten Katode aus Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Katodenhalter (2) und die Katode (14) durch eine Zwischenlage (15) aus einem Metall getrennt sind, das sowohl gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber Kupfer inert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen