DE2702698C3

DE2702698C3 - Process for the manufacture of electrodes for use as arc electrodes in argon

Info

Publication number: DE2702698C3
Application number: DE19772702698
Authority: DE
Inventors: David Grigorjevitsch Bychovskij; Albert Aleksejevitsch Voropajev
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGITSCHESKIJ INSTITUT ELEKTROSVAROTSCHNOGO OBORUDOVANIJA LENINGRAD (SOWJETUNION)
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGITSCHESKIJ INSTITUT ELEKTROSVAROTSCHNOGO OBORUDOVANIJA LENINGRAD (SOWJETUNION)
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1980-08-28
Also published as: DE2702698A1; DE2702698B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektroden für den Einsatz als Lichtbogenelektroden in Argon nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing electrodes for use as arc electrodes in argon according to the preamble of claim 1.

Die Herstellung derartiger Elektroden ist aus der FR-PS 22 70 048 bekanntThe production of such electrodes is known from FR-PS 22 70 048

Zur Reduzierung der Elektronenaustrittsarbeit bei als Kathoden eingesetzten Elektroden ist es bereits bekannt, Hafnium als Elektrodenmaterial zu verwenden. Die Elektrode muß während ihres Einsatzes ständig mit Sauerstoff, Stickstoff oder einem Kohlenstoff enthaltenden Gas in Kontakt stehen, damit sich auf der Elektrodenoberfläche eine schwer schmelzbare Haut aus Hafniumoxyden, Hafniumnilrid oder Hafniumkarbid bilden kann. Bei diesen Einsatzbedingungen der Hafniumelektrode ergibt sich eine lange Standzeit bei Bogenströmen von nicht mehr als 300 A, bei höheren Bogenströmen v/ird die Standzeit der Elektrode entsprechend reduziert (DE-AS 19 07 253).It is already used to reduce the electron work function in the case of electrodes used as cathodes known to use hafnium as an electrode material. The electrode must always be with you during its use Oxygen, nitrogen or a gas containing carbon are in contact so that on the Electrode surface a hard-to-melt skin made of hafnium oxides, hafnium nitride or hafnium carbide can form. Under these conditions of use, the hafnium electrode has a long service life Arc currents of not more than 300 A, with higher arc currents the service life of the electrode becomes reduced accordingly (DE-AS 19 07 253).

Wenn eine solche Elektrode zur Erzeugung eines Lichtbogens in Argon verwendet wird, fehlt die Ausbildung der schwer schmelzbaren Haut, die Elektronenaustrittsarbeit ist erheblich höher und ein Schmelzen der Elektrode ist nicht auszuschließen.If such an electrode is used to create an arc in argon, it is absent Formation of the hard-to-melt skin, the electron work function is considerably higher and melting the electrode cannot be ruled out.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine Elektrode mit einem wassergekühlten Halter aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und aus einem in dem Halter angeordneten Einsatz, der aus einem Material mit hohem Emissionsvermögen besteht. Einsatzmaterialien sind Oxyde von Thorium, Zirkon, Zer, Yttrium, Tantal, Magnesium, Lanthan, Gadolinium, Calcium, Strontium sowie Mischungen dieser Oxyde mit Calcium- oder Bariumoxyd. Diese Elektroden haben auch dann lange Einsatzzeiten bei Strömen von mehr als 200 A, wenn sie zusammen mit Gasen, wie Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen eingesetzt werden, wobei sich besonders Zirkon, jedoch auch Thorium, Strontium, Lanthan oder ihre Oxyde eignen. Das Material des Einsatzes bildet mit dem jeweiligen Gas eine Verbindung, die ihrerseits gute Emissionseigenschaften, d. h. eine geringe Elektronenaustrittsarbeit, aufweisen (US-PS 31 98 932).The prior art also includes an electrode with a water-cooled holder made of one Material with high thermal conductivity and from an insert arranged in the holder, which consists of a High emissivity material. The materials used are oxides of thorium, zirconium, Zer, yttrium, tantalum, magnesium, lanthanum, gadolinium, calcium, strontium and mixtures of these oxides with Calcium or barium oxide. These electrodes also have long periods of use at currents of more than 200 A when used together with gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen or nitrogen-hydrogen mixtures are used, with zirconium in particular, but also thorium, strontium, lanthanum or their oxides are suitable. The material of the insert forms a connection with the respective gas, the in turn good emission properties, d. H. have a low electron work function (US-PS 31 98 932).

Wenn diese Elektroden zusammen mit Inertgasen verwendet werden, werden derartige Verbindungen nicht gebildet, so daß deren Elektronenaustrittsarbeit auch nicht erreicht werden kann.When these electrodes are used together with inert gases, such compounds become not formed, so that their electron work function cannot be achieved either.

Bei der eingangs beschriebenen Elektrode sind die Bereiche der Betriebsströme, innerhalb derer ein stabiles Arbeiten möglich ist, relativ klein. Ein Oberschreiten oder Unterschreiten dieser Bereiche führt zu einem Instabil werden des Lichtbogens. Man hat versucht, eine Erweiterung dieses Bereiches durch Änderung der Elektrodengeometrie zu erzielen, indem beispielsweise der Durchmesser oder der Spitzenschrägungswinkel verändert wurde. Es hat sich jedoch ίο gezeigt, daß nur ein maximales Verhältnis der Ströme der unteren Grenze zu denen der oberen Grenze von 1 :5 erreichbar istIn the case of the electrode described above, the areas of the operating currents are within which a stable work is possible, relatively small. Exceeding or falling below these ranges leads to the arc becoming unstable. One has tries to expand this range by changing the electrode geometry by for example, the diameter or the tip helix angle has been changed. It has, however ίο shown that only a maximum ratio of the currents the lower limit to which the upper limit of 1: 5 is achievable

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß die damit erhaltenen Elektroden in ihrem gesamten Arbeitsbereich der Ströme eine ausgezeichnete Lichtbogenstabilität in allen räumlichen Lagen der Elektroden aufweisen, wobei gleichzeitig eine Reduzierung des Wärmestroms und des Spannungsabfalls an der Kathode erreicht werden soll.The object on which the invention is based is to develop the method according to the preamble of claim 1 in such a way that the electrodes obtained therewith in their entire working range of the currents have excellent arc stability in all spatial positions of the electrodes, at the same time a reduction in the heat flow and the voltage drop at the cathode is achieved shall be.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöstAccording to the invention, this object is achieved by the measures mentioned in the characterizing part of claim 1 solved

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die erhaltenen Elektroden eine beträchtlich gesteigerte Emissionsaktivität, eine erheblich verringerte Austri'tsarbeit der Elektronen und eine gute Lokalisierung des Kathodenflecks aufweisen. DadurchThe method according to the invention has the advantage that the electrodes obtained are considerably larger increased emission activity, a considerably reduced work function of the electrons and a good Have localization of the cathode spot. Through this

ίο kann der Arbeitsstrombereich beträchtlich erweitert werden. Die Wärmeverluste an der Elektrode und der Spannungsabfall an der Kathode sind erheblich verringert. Die gute Stabilisierung und räumliche Lokalisierung des Lichtbogens ergibt sich im gesamten Regelbereich des Arbeitsstroms. Außerdem sind die Einsatzzeiten der Elektroden im Argonbogen sehr lang. Wenn die erfindungsgemäßen Elektroden als Kathoden in Argon bei hohen Strömen über 500 A bestimmt sind, wird zweckmäßigerweise Stickstoff für die Elektrodenbehandlung verwendet. Wenn die Elektrode in Argon bei niedrigen Strömen von beispielsweise 0,1 A bestimmt ist, wird zur Behandlung zweckmäßigerweise Sauerstoff eingesetzt. ίο the working current range can be expanded considerably. The heat losses at the electrode and the voltage drop at the cathode are considerably reduced. The good stabilization and spatial localization of the arc results in the entire control range of the operating current. In addition, the operating times of the electrodes in the argon arc are very long. If the electrodes according to the invention are intended as cathodes in argon at high currents above 500 A, nitrogen is expediently used for the electrode treatment. If the electrode is to be used in argon at low currents of, for example, 0.1 A, oxygen is expediently used for the treatment.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Regenerierung von im Einsatz befindlichen erfindungsgemäß aktivierten Elektroden verwendet werden.The inventive method can also be used for Regeneration of electrodes activated according to the invention that are in use can be used.

Anhand der Zeichnungen und der nachstehend angeführten Beispiele wird die E-findung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with the aid of the drawings and the examples given below explained. It shows

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Aktivierung von Elektroden gemäß der Erfindung,F i g. 1 schematically a device for activating electrodes according to the invention,

Fig.2 in einer Einzelheit im Schnitt eine Elektrode mit einem Einsatz und2 shows an electrode in a detail in section with an insert and

Fig. 3 in einem Diagramm die Strom-Spannungs-Kennlinien erfindungsgemäß aktivierter Elektroden.3 shows a diagram of the current-voltage characteristics of electrodes activated according to the invention.

Zur erfindungsgemäßen Aktivierung von Elektroden wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zwischen einer zu aktivierenden Elektrode 2, die mit dem Minuspol einer Stromquelle 3 verbunden ist, und einer Anode 4, die amTo activate electrodes according to the invention, as shown in FIG. 1, between one to activating electrode 2, which is connected to the negative pole of a power source 3, and an anode 4, which is on

fco Pluspol der Stromquelle 3 angeschlossen ist, in Argon ein Lichtbogen 1 gezündet. Der Strom des Lichtbogens wird so eingestellt, daß er den Arbeitsstromwert, der für die unbehandelte Elektrode maximal zulässig ist, nicht überschreitet. Aus einer Flasche 5 wird über einen Durchflußmesser 6 und eine Düse 7 dem Lichtbogen f Argongas zugeführt. Aus einer Flasche 9 wird über ein Ventil 8 und einen Durchflußmesser 10 als aktives Gas Stickstoff oder Sauerstoff zugeführt, der durch die Düsefco positive pole of power source 3 is connected, in argon an arc 1 ignited. The current of the arc is adjusted so that it the working current value, which for the maximum permissible untreated electrode is not exceeded. A bottle 5 becomes a Flow meter 6 and a nozzle 7 fed to the arc f argon gas. A bottle 9 becomes over a Valve 8 and a flow meter 10 as the active gas nitrogen or oxygen fed through the nozzle

7 zusammen mit dem Argon in den Kathodenbereich des Lichtbogens 1 gelangt Die Volumenkonzentration des Stickstoffs bzw. Sauerstoffs im Gemisch mit Argon wird so eingestellt, daß sie 0,1 bis 100% beträgt Der Stickstoff oder der Sauerstoff bildet mit einem der Elemente, die sich an der Kathodenoberfläche befinden, an der Kontaktstelle mit dem Lichtbogen eine Verbindung, deren Elektronenaustrittsarbeit nicht über7, together with the argon, enters the cathode area of the arc 1. The volume concentration the nitrogen or oxygen mixed with argon is adjusted so that it is 0.1 to 100% Nitrogen or the oxygen forms with one of the elements that are on the cathode surface, at the point of contact with the arc a connection whose electron work function does not exceed

3 eV liegt Nach einem Zeitraum, der wenigstens um das Hundertfache geringer ist als die spätere Betriebszeit der Elektrode in Argon, wird das Ventil 8 geschlossen, die Argonzufuhr unterbrochen und die Stromquelle 3 abgeschaltet, so daß der Lichtbogen 1 erlischt. Die aktivierte Elektrode 2 ist nun für die eigentliche Verwendung als Kathode von Lichtbogen- oder Plasma Vorrichtungen bereit3 eV is after a period of time that is at least a hundred times less than the subsequent operating time the electrode in argon, the valve 8 is closed, the argon supply is interrupted and the power source 3 switched off so that the arc 1 goes out. The activated electrode 2 is now for the actual Ready to use as the cathode of arc or plasma devices

example 1

Es wird eine Elektrode genommen, die aus einem Woiframstab 11 (F i g. 2) von einem Durcnmesser vonAn electrode is taken which consists of a Woiframstick 11 (FIG. 2) with a diameter of

4 mm und einer Länge von 45 mm sowie einem aktiven Einsatz 12 besteht, der eine blinde zylindrische Bohrung im Wolframstab von einer Tiefe von 4 mm und einem Durchmesser von 1,5 mm darstellt die mit Zeroxid gefüllt ist4 mm and a length of 45 mm and an active insert 12, which has a blind cylindrical bore in the tungsten rod with a depth of 4 mm and a diameter of 1.5 mm represents that with cerium oxide is filled

Die vorherige Bearbeitung der Elektrode in einem Sauerstoff enthaltenden Lichtbogen wurde auf die folgende Weise durchgeführt Die Bearbeitung wurde beim Brennen des Lichtbogens gemäß Fig. 1 durchgeführt, so daß die zu bearbeitende Elektrode als Kathode funktionierte. Mit Hilfe der Stromquelle 3 wurde der Lichtbogen I mit einem Strom von 50 A in Argon gezündet, dessen Verbrauch 0,3 g/sek betrug. Nach lOsek, wenn der aktive Einsatz 12 (Fig. 2) genügend erhitzt war, wurde Sauerstoff (10%-iger Zusatz von Sauerstoff zum Argon) 1 sek lang zugeführt. Nach 1 sek wurde die Sauerstoffzuführung abgestellt.Previous machining of the electrode in an oxygen-containing arc was based on the Carried out in the following way The machining was carried out while the arc was burning according to FIG. 1, so that the electrode to be machined functioned as a cathode. With the help of the power source 3 was the Arc I ignited with a current of 50 A in argon, the consumption of which was 0.3 g / sec. To loosec if the active insert 12 (Fig. 2) is sufficient was heated, oxygen (10% addition of oxygen to argon) was supplied for 1 second. After 1 sec the oxygen supply was turned off.

Nach der Bearbeitung mit dem Sauerstoff hat diese Elektrode Prüfungen im Lichtbogen mit Argon 8 Stunden lang durchgemacht. Die Prüfungen haben ergeben, daß die Elektrode Stabilisierung und räumliche Lokalisierung des Lichtbogens in Argon in einem Bereich von 5 bis 200 A gewährleistet, wobei der Arbeitsstrom nach den beiden Seiten hin geregelt werden kann.After processing with oxygen, this electrode has been tested in an arc with argon 8 Been through for hours. The tests have shown that the electrode is stabilization and spatial Localization of the arc in argon is ensured in a range from 5 to 200 A, the Working current can be regulated on both sides.

Mehrfache Ein- und Abschaltungen des Lichtbogens mit Strömen von 5 bis 200 A haben gleichfalls gezeigt, daß die Elektrode in Argon im stabilisierten Lichtbogenzustand arbeiiet.Multiple switching on and off of the arc with currents of 5 to 200 A have also shown that the electrode works in argon in the stabilized arc state.

Example 2

Es wurde eine zylindrische Stabelektrode aus Titan mit einem Durchmesser von 4 mm und einem aktiven Einsatz aus Samariumoxid hergestellt. Das Samariumoxid ist in eine blinde Bohrung an der Stirnfläche der Elektrode eingepreßt, deren Tiefe 4 mm und Durchmesser 1,5 mm beträgt.A cylindrical rod electrode made of titanium with a diameter of 4 mm and an active one was used Insert made from samarium oxide. The samarium oxide is in a blind hole on the face of the Pressed-in electrode with a depth of 4 mm and a diameter of 1.5 mm.

Es wurde die Bearbeitung der Elektrode in einem Stickstoff enthaltenden Lichtbogen durchgeführt. Hierzu wurde die Elektrode 2 (F i g. 1) an den negativen Pol der Stromquelle 3 angeschlossen. An der Elektrode wurde während 5 sek der Liunbogen 1 mit einem Strom von 20 A im Gemisch des Argons mit dem Stickstoff gezündet. Der Argon verbrauch betrug 0,3 g/sek, die Volumenkonzentration des Stickstoffs im Gemisch 20%.The machining of the electrode was carried out in an arc containing nitrogen. For this the electrode 2 (FIG. 1) was connected to the negative pole of the power source 3. At the electrode was for 5 seconds the Liunbogen 1 with a current of 20 A in a mixture of argon with nitrogen ignited. The argon consumption was 0.3 g / sec, the volume concentration of the nitrogen in the mixture 20%.

Danach wurde die Stickstoffzuführung abgestellt. Es wurde eine Prüfung der Elektrode in Argon durchgeführt Der maximal zulässige Stromwert an der Elektrode betrug 300 A. Die Prüfungen der Elektrode in Argon wurden unter folgenden Bedingungen durchgeführt: zuerst wurde der Bogen mit einem Strom von 20 A gezündet danach wurde die Stromstärke bis auf einen bestimmten Wert erhöht, und dann wurde der Bogen abgeschaltet Eine nächste Einschaltung erfolgte erneut mit einem Strom von 20 A. Die Stromregelung von 20 bis 300 A erfolgte mit einem Schritt von 20 A mit nachfolgender Abschaltung des Lichtbogens, d. h. der Lichtbogen wurde mit Strömen von 20, 40, 60 ... 300 A abgeschaltet Die Prüfungen, die 2 Stunden lang gedauert haben, ergaben, daß die Elektrode in Argon im stabilisierten Lichtbogenzustand innerhalb eines Stromregelungsbereiches nach den beiden Seiten von 40 bis 300 A arbeitetThe nitrogen supply was then switched off. The electrode was tested in argon The maximum permissible current value at the electrode was 300 A. The tests on the electrode in Argon were run under the following conditions: first the arc was with a current of 20 A ignited afterwards the current strength was increased up to a certain value, and then the Arc switched off. The next switch on took place again with a current of 20 A. The current control from 20 to 300 A took place in one step of 20 A with subsequent disconnection of the arc, i.e. H. the Arc was switched off with currents of 20, 40, 60 ... 300 A. The tests lasted 2 hours have lasted showed that the electrode in argon was in the stabilized arc state within a current control range works from 40 to 300 A on both sides

Example 3

Die Elektrode bestand aus einem Wolframhalter mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von 30 mm mit einem aktiven Einsatz, der eine blinde Bohrung an der Stirnfläche des Wolframstabes mit einer Tiefe von 4 mm und einem Durchmesser von 1,5 mm darstellte, die mit einem Yttriumoxid gefüllt war. Die Elektrode 2 (Fig. 1) wurde an den negativen Pol der Stromquelle 3 angeschlossen, an der Elektrode wurde der Lichtbogen in Argon mit einer Stromstärke von 5 A während 10 sek gezündet. Nach 10 sek wurde Sauerstoff zugeführt, die Volumenkonzentration von Sauerstoff im Gemisch betrug 0,1%. Die Bearbeitung im Gemisch von Argon und Sauerstoff wurde im Lichtbogen 30 sek lang durchgeführt, danach wurde die Sauerstoffzuführung abgestellt. Die in Argon durchgeführten Prüfungen ergaben, daß die Elektrode die Stabilisierung des Lichtbogens bei der Reduzierung des Stromes auf 0,2 A gewährleistet. Der maximale Zündstrom des Lichtbogens betrug 0,3 A. Der Spannungsabfall an der Kathode wurde im gesamten Strombereich erheblich vermindert.The electrode consisted of a tungsten holder with a diameter of 4 mm and a length of 30 mm with an active insert, which was a blind hole on the end face of the tungsten rod with a depth of 4 mm and a diameter of 1.5 mm, which was marked with was filled with an yttria. The electrode 2 (Fig. 1) was connected to the negative pole of the power source 3, at the electrode the arc was ignited in argon with a current of 5 A for 10 seconds. After 10 seconds, oxygen was supplied, the volume concentration of oxygen in the mixture was 0.1%. The processing in a mixture of argon and oxygen was carried out in an electric arc for 30 seconds, after which the oxygen supply was switched off. The tests carried out in argon showed that the electrode ensures the stabilization of the arc when the current is reduced to 0.2 A. The maximum ignition current of the arc was 0.3 A. The voltage drop at the cathode was considerably reduced over the entire current range.

Die Prüfungen der Kathode, die die Bearbeitung in einem Sauerstoff enthaltenden Lichtbogen ausgehalten hat, wurden zusammen mit der Ausgangskathode durchgeführt, die keine vorherige Bearbeitung hinter sich hatte. Gleichzeitig wurden Prüfungen von Kathoden aus thoriertem Wolfram und Kathoden aus yttriertem und lantaniertem Wolfram durchgeführt. Die Stabkathoden aus thoriertem, lantaniertem und yttriertem Wolfram mit einem Durchmesser von 2,5 mm waren konisch geschärft mit einem Zuschärfwinkel von 20 bis 30°.The tests of the cathode, which withstood machining in an arc containing oxygen has been carried out together with the output cathode, which has no previous processing behind had. At the same time, tests were made of cathodes made of thoriated tungsten and cathodes yttrated and lanternized tungsten. The rod cathodes made of thoriated, lantated and yttrated Tungsten with a diameter of 2.5 mm was conically sharpened with a bevel angle of 20 to 30 °.

Im Laufe der Prüfungen wurden der Arbeitsstrombereich, der minimale Zündstrom des Lichtbogens und die Voltamperecharakteristiken bestimmt.In the course of the tests, the working current range, the minimum ignition current of the arc and the volt-ampere characteristics are determined.

Die Prüfungen haben folgendes ergeben: der minimale Zündstrom des Lichtbogens an der Wolframkathode mit einem Einsatz aus Yttriumoxid betrug 5 A, an thoriertem Wolfram 3 A, an lantaniertem und yttriertem Wolfram 3 A.The tests have shown the following: the minimum ignition current of the arc on the tungsten cathode with an insert made of yttrium oxide was 5 A, with thoriated tungsten 3 A, with lanternized and yttrated tungsten 3 A.

Demgegenüber betrug der minimale Zündstrom des Lichtbogens an der Wolframelektrode mit einem Einsatz aus Yttriumoxid, die die Bearbeitung in Sauerstoff durchgemacht hat, 0,3 A.In contrast, the minimum ignition current of the arc at the tungsten electrode was one Insert made of yttrium oxide that has undergone processing in oxygen, 0.3 A.

Die Stabilisierung und räumliche Lokalisierung des Lichtbogens an Elektroden aus thoriertem, lantaniertem und yttriertem Wolfram werden bei Stromverringerung bis auf 1,8 gestört. Demgegenüber war die Störung der Bogenstabilisierung an der nach dem erwähnten Verfahren bearbeiteten Elektrode bei Stromverringerung bis auf 0,2 A nicht festgestellt worden.The stabilization and spatial localization of the arc on electrodes made of thoriated, lanthanized and yttrated tungsten are disturbed when the current is reduced to 1.8. In contrast, the disorder was the Arc stabilization on the electrode processed according to the above-mentioned process when the current is reduced not found except for 0.2 A.

Die verhältnismäßigen Voltamperecharakteristiken aller geprüften Elektroden sind in F i g. 3 dargestellt, wo auf der Ordinatenachse Spannungsabfallwerte im Lichtbogen in Volt, auf der Abszissenachse aber Stromwerte in Ampere aufgetragen sind. Die Voltamperecharakterisiik 13 der im Sauerstoff bearbeiteten Elektrode liegt beträchtlich tiefer als die Charakteristiken der Elektroden aus thoriertem 14, lantaniertem 15 und yttiertem 16 Wolfram. Der Spannungsabfall im Lichtbogen für eine im Sauerstoffbogen bearbeitete Kathode ist bei niedrigen Strömen ums 2fache kleiner als bei den bekannten Kathoden, was eine wesentliche Rolle beim Konstruieren von Stromquellen spielt.The relative volt ampere characteristics of all electrodes tested are shown in FIG. 3 shown where on the ordinate axis voltage drop values in the arc in volts, but on the abscissa axis Current values are plotted in amperes. The volt-ampere characteristic 13 of the electrode processed in oxygen is considerably lower than the characteristics of electrodes made of thoriated 14, lanternized 15 and yttated 16 tungsten. The voltage drop in Arc for a cathode processed in an oxygen arc is 2 times smaller at low currents than with the known cathodes, which plays an essential role in the design of current sources.

Example 4

Das vorliegende Beispiel veranschaulicht das Verfahren zur periodischen Bearbeitung der Elektrode bei der fortwährenden Arbeit derselben im Argonbogen während des Kupferschweißens mit negativer Polung. Die Elektrode stellte einen Wolframstab mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von 45 mm dar. An der Stirnfläche des Wolframstabes war eine blinde Bohrung ausgebohrt, in die ein Einsatz aus Hafnium mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer Länge von 5 mm eingepreßt war.The present example illustrates the method for periodically machining the electrode in continuous work of the same in the argon arc during copper welding with negative polarity. the Electrode was a tungsten rod with a diameter of 4 mm and a length of 45 mm. An A blind hole was drilled into the end face of the tungsten rod, in which a hafnium insert was made a diameter of 1.5 mm and a length of 5 mm was pressed.

Der Lichtbogen wurde in Argon an der Auslaufplatte gezündet. Während des Bogenbrennens an der Auslaufplatte mit einem Strom von 200A wurde dem Kathodengebiet ein Gemisch von Argon und Stickstoff (20% Stickstoff) 5 bis 8 sek lang zugeführt. Beim Herannahen des Lichtbogens an den Beginn des Arbeitsabschnittes der Schweißnaht wurde die Stickstoffzuführung abgestellt, der Strom wurde bis auf 1000 A erhöht, und der Schweißprozeß wurde in Argon durchgeführt. Nach Passieren der Schweißnaht undThe arc was struck in argon on the outlet plate. During the arc burning on the outlet plate with a current of 200A, the cathode region became a mixture of argon and nitrogen (20% nitrogen) supplied for 5 to 8 seconds. When the arc approaches the beginning of the During the working section of the weld seam, the nitrogen supply was switched off, the current was cut off except for 1000 A increased, and the welding process was carried out in argon. After passing the weld seam and

ic Austritt des Lichtbogens auf die Auslaufplatte wurde der Strom erneut bis auf 200 A reduziert, und es wurde eine Wiederzuführung von 20% Stickstoff 5 bis 8 sek lang vorgenommen. Der Zusatz von 20% Stickstoff beim Verweilen des Lichtbogens an der Auslaufplatteic emergence of the arc on the outlet plate was the current reduced again to 200 A, and it was a renewed supply of 20% nitrogen for 5 to 8 seconds long made. The addition of 20% nitrogen when the arc remains on the outlet plate

's und bei der Verschiebung der Kathode von einer geschweißten Stoßstelle zur anderen (5 bis 8 sek) gewährleistete eine zuverlässige Arbeit der Elektrode in Argon und eine exakte Stabilisierung des Lichtbogens während des Durchlaufens durch die Schweißnaht's and when moving the cathode of one welded joint to the other (5 to 8 sec) ensured reliable operation of the electrode in Argon and an exact stabilization of the arc as it passes through the weld seam

Das Verfahren zur periodischen Bearbeitung gewährleistete eine 20fache Zeitreserve der Tauglichkeit der Elektrode zum Arbeitseinsatz in Argon. Nach 10 Stunden Arbeit wies die Elektrode keine merklichen Zerstörungen auf und gewährleistete eine zuverlässige Arbeit mit Strömen von 1000 bis 1200 A.The procedure for periodic processing guaranteed a 20-fold time reserve for the suitability of the Electrode for use in argon. After 10 hours of work, the electrode showed no noticeable Destruction and ensured reliable work with currents from 1000 to 1200 A.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the manufacture of electrodes for use as arc electrodes in argon, the Rare earth metals, alkaline earth metals, elements of group IV A at least at the point of arc attachment of the periodic table and compounds of these elements individually or in combination, characterized in that the electrode for a set time in a 0.1 to 100% by volume oxygen or nitrogen, remainder argon, containing atmosphere is operated as the cathode of an arc.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the specified period of time is at least 100 times less than the operating time of the so treated electrode.