JP2001232473A - プラズマアーク作業を行うための方法並びにユニット - Google Patents
プラズマアーク作業を行うための方法並びにユニットInfo
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Abstract
(57)【要約】
プラズマトーチに、電流と、酸素と窒素を含む混合ガ
スとが供給され、電流による混合ガスのイオン化によっ
て得られるプラズマジェット（１０）が、プラズマトー
チを用いて、届けられる、ワークピースを、アーク作業
を行う、特にプラズマ切断するための方法とユニットで
ある。混合ガスの酸素と窒素との濃度が、５０％以下で
ある。混合ガスは、混合ガスがトーチ内に導入される直
前に、所定量の窒素もしくは、場合によっては、酸素を
加えることによって得られる。窒素もしくは酸素の量
は、ワークピースの厚さ、所望の作業量並びに／もしく
は電流の強度によって、決定される。
スとが供給され、電流による混合ガスのイオン化によっ
て得られるプラズマジェット（１０）が、プラズマトー
チを用いて、届けられる、ワークピースを、アーク作業
を行う、特にプラズマ切断するための方法とユニットで
ある。混合ガスの酸素と窒素との濃度が、５０％以下で
ある。混合ガスは、混合ガスがトーチ内に導入される直
前に、所定量の窒素もしくは、場合によっては、酸素を
加えることによって得られる。窒素もしくは酸素の量
は、ワークピースの厚さ、所望の作業量並びに／もしく
は電流の強度によって、決定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化ガスと窒素と
の混合ガスが供給されるプラズマトーチを使用し、混合
ガスの一方のガスに対する他方のガスの量が、ワークピ
ースの形成材料の厚さ並びに／もしくは等級と、所望の
作業速度と、電流の強度とから選択された、少なくとも
１つのパラメータに従って決定される、プラズマアーク
処理に関する。
の混合ガスが供給されるプラズマトーチを使用し、混合
ガスの一方のガスに対する他方のガスの量が、ワークピ
ースの形成材料の厚さ並びに／もしくは等級と、所望の
作業速度と、電流の強度とから選択された、少なくとも
１つのパラメータに従って決定される、プラズマアーク
処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属もしくは非金属材料に対する、切
断,溶接、マーキング、スプレー作業、もしくは他の熱
処理作業で使用され得るプラズマアークトーチは、ハフ
ニウム、タングステンもしくはジルコニウムで一般的に
形成された円筒形状のインサートを支持し,銅もしくは
銅合金で形成された電極を通常は、有する。この電極に
より、トーチに送られるガスをイオン化させるように機
能する電気アークが形成される。即ち、プラズマガスと
呼ばれている、所定流量の圧縮ガスが、電極とノズルと
の間に導かれ、このノズルのオリフィスを通ってワーク
ピースに向かって流れ出る。
断,溶接、マーキング、スプレー作業、もしくは他の熱
処理作業で使用され得るプラズマアークトーチは、ハフ
ニウム、タングステンもしくはジルコニウムで一般的に
形成された円筒形状のインサートを支持し,銅もしくは
銅合金で形成された電極を通常は、有する。この電極に
より、トーチに送られるガスをイオン化させるように機
能する電気アークが形成される。即ち、プラズマガスと
呼ばれている、所定流量の圧縮ガスが、電極とノズルと
の間に導かれ、このノズルのオリフィスを通ってワーク
ピースに向かって流れ出る。
【０００３】前記電極は、プラズマジェットを射出する
ために、前記オリフィスの上方で中心付け、また、この
オリフィスは、ノズル内でこれと同軸的に位置され、ダ
イアフラム構造体を形成している。プラズマ切断作業の
特別な場合には、プラズマ切断装置もしくはシステム
は、プラズマトーチと、電源と、電気アーク点火システ
ムと、１もしくは複数の流体源とを一般的には有する。
前記流体源は、特に、プラズマガス、可能であればシー
ル用ガスまたは後で射出される流体、及びトーチを冷却
するための流体、一般的には蒸留水用である。
ために、前記オリフィスの上方で中心付け、また、この
オリフィスは、ノズル内でこれと同軸的に位置され、ダ
イアフラム構造体を形成している。プラズマ切断作業の
特別な場合には、プラズマ切断装置もしくはシステム
は、プラズマトーチと、電源と、電気アーク点火システ
ムと、１もしくは複数の流体源とを一般的には有する。
前記流体源は、特に、プラズマガス、可能であればシー
ル用ガスまたは後で射出される流体、及びトーチを冷却
するための流体、一般的には蒸留水用である。
【０００４】このようなトーチもしくはユニットは、さ
らなる詳述のために参照される以下の文献にすでに開示
されているので、当業者には既に良く知られている。こ
れら文献は、ＥＰ−Ａ−５９９７０９，ＥＰ−Ａ−８７
２３００，ＥＰ−Ａ−８０１８８２，ＥＰ−Ａ−９４１
０１８，ＥＰ−Ａ−１４４２６７，ＥＰ−Ａ−４１０８
７５，ＥＰ−Ａ−７７２９５７，ＥＰ−Ａ−９０２６０
６，ＥＰ−Ａ−８１００５２，ＥＰ−Ａ−８４５９２
９，ＥＰ−Ａ−７９０７５６，ＥＰ−Ａ−１９６６１
２，ＷＯ−Ａ−８９／１１９４１，ＵＳ−Ａ−４，５２
１，６６６，ＵＳ−Ａ−４，０５９，７４３，ＵＳ−Ａ
−４，１６３，８９１，並びにＵＳ−Ａ−５，５９１，
３５７である。
らなる詳述のために参照される以下の文献にすでに開示
されているので、当業者には既に良く知られている。こ
れら文献は、ＥＰ−Ａ−５９９７０９，ＥＰ−Ａ−８７
２３００，ＥＰ−Ａ−８０１８８２，ＥＰ−Ａ−９４１
０１８，ＥＰ−Ａ−１４４２６７，ＥＰ−Ａ−４１０８
７５，ＥＰ−Ａ−７７２９５７，ＥＰ−Ａ−９０２６０
６，ＥＰ−Ａ−８１００５２，ＥＰ−Ａ−８４５９２
９，ＥＰ−Ａ−７９０７５６，ＥＰ−Ａ−１９６６１
２，ＷＯ−Ａ−８９／１１９４１，ＵＳ−Ａ−４，５２
１，６６６，ＵＳ−Ａ−４，０５９，７４３，ＵＳ−Ａ
−４，１６３，８９１，並びにＵＳ−Ａ−５，５９１，
３５７である。
【０００５】既知のように、プラズマアークは、切断さ
れる材料を溶融し、ワークピースに対してトーチが移動
された後に形成される切溝から溶融材を排出させるため
に、プラズマの熱並びに動的効果を使用している。さら
に、プラズマ切断において、使用されるプラズマガス、
即ち、混合ガスは、切断される材料の性質に応じて同じ
ではない。かくして、非酸化ガス、例えば、窒素ガス
が、ステンレス鋼もしくは軽合金に対して、一般的に使
用されており、また、酸化ガス、例えば、酸素ガスもし
くは空気が、構造用鋼を切断するためには好ましい。構
造用鋼の場合には、圧縮空気が、単純なエアーコンプレ
ッサーがトーチを形成するのに充分であり、このため
に、ガスボトルを設置する必要がないので、酸素ガスを
使用するよりも取り扱いが簡単な効果がある。しかし、
切断用ガスとして空気を使用した場合には、酸素ガスを
使用して得られる切断面よりも品質が悪い切断面とな
る。即ち、切断面にフラッシュや条線が発生する。この
ために、酸素ガスが一般的に好ましい。さらに、窒素ガ
スが約３０％の比率の窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス
をプラズマガスとして使用することにより、純粋の酸素
ガスを使用する場合よりも約２０％だけ、切断速度を早
くすることができる。そして、２重の流れとして使用さ
れる上記比率の窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスは、あ
る場合には，切断面の粗さを小さくさせることができ
る。
れる材料を溶融し、ワークピースに対してトーチが移動
された後に形成される切溝から溶融材を排出させるため
に、プラズマの熱並びに動的効果を使用している。さら
に、プラズマ切断において、使用されるプラズマガス、
即ち、混合ガスは、切断される材料の性質に応じて同じ
ではない。かくして、非酸化ガス、例えば、窒素ガス
が、ステンレス鋼もしくは軽合金に対して、一般的に使
用されており、また、酸化ガス、例えば、酸素ガスもし
くは空気が、構造用鋼を切断するためには好ましい。構
造用鋼の場合には、圧縮空気が、単純なエアーコンプレ
ッサーがトーチを形成するのに充分であり、このため
に、ガスボトルを設置する必要がないので、酸素ガスを
使用するよりも取り扱いが簡単な効果がある。しかし、
切断用ガスとして空気を使用した場合には、酸素ガスを
使用して得られる切断面よりも品質が悪い切断面とな
る。即ち、切断面にフラッシュや条線が発生する。この
ために、酸素ガスが一般的に好ましい。さらに、窒素ガ
スが約３０％の比率の窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス
をプラズマガスとして使用することにより、純粋の酸素
ガスを使用する場合よりも約２０％だけ、切断速度を早
くすることができる。そして、２重の流れとして使用さ
れる上記比率の窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスは、あ
る場合には，切断面の粗さを小さくさせることができ
る。
【０００６】しかし、前記窒素ガスと酸素ガスとの混合
ガスは、通常は、事前に混合される。即ち、使用される
前にガスボトルのような適当なコンテナーに充填するた
めに、選定された比率に従って製造される。そして、こ
のコンテナーは、作業場所に、即ち切断が行われる所に
運搬される。
ガスは、通常は、事前に混合される。即ち、使用される
前にガスボトルのような適当なコンテナーに充填するた
めに、選定された比率に従って製造される。そして、こ
のコンテナーは、作業場所に、即ち切断が行われる所に
運搬される。
【０００７】しかし，このようなタイプの窒素ガスと酸
素ガスとの混合ガスは、事前に混合され、ガスボトルに
詰められていなければならないことは、問題がある。
素ガスとの混合ガスは、事前に混合され、ガスボトルに
詰められていなければならないことは、問題がある。
【０００８】即ち、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス
が、幾つかの異なる切断への適用もしくは状況に応じさ
せるために、酸素ガス中の窒素ガスの含有量を変えて使
用されなければならない場合には、所望の混合比率の多
種類のガスボトルを、即ち、窒素ガスの含有比率が異な
る窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを、貯蔵する必要が
ある。
が、幾つかの異なる切断への適用もしくは状況に応じさ
せるために、酸素ガス中の窒素ガスの含有量を変えて使
用されなければならない場合には、所望の混合比率の多
種類のガスボトルを、即ち、窒素ガスの含有比率が異な
る窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを、貯蔵する必要が
ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このために、種々の状
況に適した夫々異なる組成のガスボトルを大量に貯蔵し
なければならず、多くのボトルの移動と取り扱い作業と
が発生し、かくして、必要となる。このような状況のも
とで、特別な混合ガスの不足を防ぐために、各ボトルを
貯蔵並びに取り扱うために厳しい処置と、貯蔵状態の正
確なモニターとをすることが必要である。しかし、この
管理は、ときには、難しく、比較的高い設備投資とラン
ニングコストとが必要である。
況に適した夫々異なる組成のガスボトルを大量に貯蔵し
なければならず、多くのボトルの移動と取り扱い作業と
が発生し、かくして、必要となる。このような状況のも
とで、特別な混合ガスの不足を防ぐために、各ボトルを
貯蔵並びに取り扱うために厳しい処置と、貯蔵状態の正
確なモニターとをすることが必要である。しかし、この
管理は、ときには、難しく、比較的高い設備投資とラン
ニングコストとが必要である。
【００１０】かくして、本発明の目的は、異なる比率の
窒素と酸素との混合ガスを容易に使用することを可能に
しながら、ボトルの貯蔵と移動との問題を解決すること
である。言い換えれば、本発明の目的は、多様なアーク
作業の状況、特に様々な製品を切断する状況に適するよ
うに、含有量に変化をつけた酸素／窒素の混合物を使用
し、同時に、速度と、切断面のフラッシュ並びに／もし
くは粗さとの面で、切断作業を改良もしくは維持しなが
ら、プラズマアーク作業を行うための方法、一般には、
窒素／酸素を含む混合ガスを用いる、プラズマアーク作
業を行うための方法を提供することである。
窒素と酸素との混合ガスを容易に使用することを可能に
しながら、ボトルの貯蔵と移動との問題を解決すること
である。言い換えれば、本発明の目的は、多様なアーク
作業の状況、特に様々な製品を切断する状況に適するよ
うに、含有量に変化をつけた酸素／窒素の混合物を使用
し、同時に、速度と、切断面のフラッシュ並びに／もし
くは粗さとの面で、切断作業を改良もしくは維持しなが
ら、プラズマアーク作業を行うための方法、一般には、
窒素／酸素を含む混合ガスを用いる、プラズマアーク作
業を行うための方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明は、構
造用鋼で形成された少なくとも１つのワークピースにプ
ラズマアーク作業を行うための方法に関し、この方法
で、（ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒素
を含む混合ガスとが供給され、（ｂ）電流によって、酸
素及び窒素を含む前記混合ガスの少なくとも一部を、イ
オン化させる事で得られるプラズマジェットが、前記プ
ラズマトーチを使用して運ばれ、酸素及び窒素を含む前
記混合ガスの窒素の濃度が、体積比で０％より大きくか
つ体積比で５０％未満であり、前記混合ガスは、所定量
の窒素を、酸素を含む酸化ガスに付加することによっ
て、得られ、また、この窒素の付加は、酸素及び窒素を
含む混合ガスが前記トーチ内に導入される直前に、実行
され、窒素の所定量は、ワークピースの厚さ、ワークピ
ースを形成する構造用鋼の等級、所望の作業速度、電流
の強度から選択された少なくとも１つのパラメータに従
って、決められる。
造用鋼で形成された少なくとも１つのワークピースにプ
ラズマアーク作業を行うための方法に関し、この方法
で、（ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒素
を含む混合ガスとが供給され、（ｂ）電流によって、酸
素及び窒素を含む前記混合ガスの少なくとも一部を、イ
オン化させる事で得られるプラズマジェットが、前記プ
ラズマトーチを使用して運ばれ、酸素及び窒素を含む前
記混合ガスの窒素の濃度が、体積比で０％より大きくか
つ体積比で５０％未満であり、前記混合ガスは、所定量
の窒素を、酸素を含む酸化ガスに付加することによっ
て、得られ、また、この窒素の付加は、酸素及び窒素を
含む混合ガスが前記トーチ内に導入される直前に、実行
され、窒素の所定量は、ワークピースの厚さ、ワークピ
ースを形成する構造用鋼の等級、所望の作業速度、電流
の強度から選択された少なくとも１つのパラメータに従
って、決められる。
【００１２】いわゆる“構造用”鋼は、ｔｈｅ Ｃｏｍ
ｉｔｅ Ｅｕｒｏｐｅｅｎ ｄｅＮｏｒｍａｌｉｓａｔ
ｉｏｎ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔ
ｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）により、ＥＮ１００２
５、ＥＮ１０１１３−２、ＥＮ１０１１３−３、ＥＮ１
０１３７−３以下参照の規格を満たす、非合金鋼、低合
金鋼もしくは高合金鋼に属するとして、規定されてい
る。
ｉｔｅ Ｅｕｒｏｐｅｅｎ ｄｅＮｏｒｍａｌｉｓａｔ
ｉｏｎ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔ
ｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）により、ＥＮ１００２
５、ＥＮ１０１１３−２、ＥＮ１０１１３−３、ＥＮ１
０１３７−３以下参照の規格を満たす、非合金鋼、低合
金鋼もしくは高合金鋼に属するとして、規定されてい
る。
【００１３】他の態様に係われば、また、本発明は、ス
テンレス鋼で形成された少なくとも１つのワークピース
にプラズマアーク作業を行うための方法に関し、この方
法で、（ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒
素を含む混合ガスとが提供され、（ｂ）電流によって、
酸素及び窒素を含む前記混合ガスの少なくとも一部を、
イオン化させることで得られるプラズマジェットが、プ
ラズマトーチを用いて運ばれ、酸素及び窒素を含む前記
混合ガスの酸素の濃度は、体積比で０％より大きくかつ
体積比で２５％未満で、前記混合ガスは、窒素内に酸素
を含む所定量の酸化ガスもしくは酸素を付加することに
よって得られ、また、この酸素の付加は、酸素及び窒素
を含む混合ガスが前記トーチ内に導入される直前に実行
され、酸素を含む酸化ガスもしくは酸素の所定量は、ワ
ークピースの厚さ、ワークピースを形成するステンレス
鋼の等級、所望の作業量、電流の強度から選択された少
なくとも１つのパラメータに従って、決定される。
テンレス鋼で形成された少なくとも１つのワークピース
にプラズマアーク作業を行うための方法に関し、この方
法で、（ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒
素を含む混合ガスとが提供され、（ｂ）電流によって、
酸素及び窒素を含む前記混合ガスの少なくとも一部を、
イオン化させることで得られるプラズマジェットが、プ
ラズマトーチを用いて運ばれ、酸素及び窒素を含む前記
混合ガスの酸素の濃度は、体積比で０％より大きくかつ
体積比で２５％未満で、前記混合ガスは、窒素内に酸素
を含む所定量の酸化ガスもしくは酸素を付加することに
よって得られ、また、この酸素の付加は、酸素及び窒素
を含む混合ガスが前記トーチ内に導入される直前に実行
され、酸素を含む酸化ガスもしくは酸素の所定量は、ワ
ークピースの厚さ、ワークピースを形成するステンレス
鋼の等級、所望の作業量、電流の強度から選択された少
なくとも１つのパラメータに従って、決定される。
【００１４】“ステンレス”鋼と呼ばれる鋼は、ｔｈｅ
Ｃｏｍｉｔｅ Ｅｕｒｏｐｅｅｎｄｅ Ｎｏｒｍａｌ
ｉｓａｔｉｏｎ（Ｅｕｒｏｐｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ
ｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）に従って、少な
くとも１１％のクロムを含む合金鋼の仲間に属する。
Ｃｏｍｉｔｅ Ｅｕｒｏｐｅｅｎｄｅ Ｎｏｒｍａｌ
ｉｓａｔｉｏｎ（Ｅｕｒｏｐｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ
ｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）に従って、少な
くとも１１％のクロムを含む合金鋼の仲間に属する。
【００１５】場合によって、本発明の方法は、１もしく
はそれ以上の次の特性を有し得る。
はそれ以上の次の特性を有し得る。
【００１６】プラズマアーク作業を行うための方法は、
プラズマ切断もしくはプラズママーキング、好ましくは
プラズマ切断処理である。
プラズマ切断もしくはプラズママーキング、好ましくは
プラズマ切断処理である。
【００１７】ワークピースの形成材料の等級は、構造用
鋼とステンレス鋼とから選択される。
鋼とステンレス鋼とから選択される。
【００１８】ワークピースを構成する材料は、ペイン
ト、亜鉛(zinc)、アルミニウムもしくは他の保護コーテ
ィングのような表面コーティングを含む、もしくは含ま
ないことが可能である。
ト、亜鉛(zinc)、アルミニウムもしくは他の保護コーテ
ィングのような表面コーティングを含む、もしくは含ま
ないことが可能である。
【００１９】この方法は、実行される作業に適合された
もしくは適合可能である混合プラズマガスを使用する。
もしくは適合可能である混合プラズマガスを使用する。
【００２０】酸素及び窒素を含む混合ガス内の窒素の濃
度が、構造用鋼に作業を行う場合、体積比で１０％乃至
４０％、好ましくは体積比で２０％乃至４０％である。
度が、構造用鋼に作業を行う場合、体積比で１０％乃至
４０％、好ましくは体積比で２０％乃至４０％である。
【００２１】酸素及び窒素を含む混合ガスの酸素の濃度
が、ステンレス鋼に作業を行う場合、体積比で１％乃至
２２％、好ましくは体積比で５％乃至２０％である。
が、ステンレス鋼に作業を行う場合、体積比で１％乃至
２２％、好ましくは体積比で５％乃至２０％である。
【００２２】酸化ガスは、乾燥され、圧縮によって発生
しやすい油分を奪われている、酸素もしくは圧縮空気、
好ましくは酸素である。
しやすい油分を奪われている、酸素もしくは圧縮空気、
好ましくは酸素である。
【００２３】ガスの付加は、少なくとも１つのガスミキ
サー、好ましくは、付加されるガスの含有量を制御もし
くは調節するための手段を有するガスミキサー内で実行
される。
サー、好ましくは、付加されるガスの含有量を制御もし
くは調節するための手段を有するガスミキサー内で実行
される。
【００２４】ガスの付加される量が、ワークピースの厚
さ、材料の等級、所望の作業速度、電流の強度から選択
された少なくとも１つのパラメータによって決定され
る。
さ、材料の等級、所望の作業速度、電流の強度から選択
された少なくとも１つのパラメータによって決定され
る。
【００２５】ワークピースの厚さは、０，４ｍｍ乃至２
０ｍｍで、好ましくは０．５ｍｍ乃至１２ｍｍである。
０ｍｍで、好ましくは０．５ｍｍ乃至１２ｍｍである。
【００２６】所望される作業速度は、０，５ｍ／分乃至
１０ｍ／分で、好ましくは１ｍ／分乃至５ｍ／分であ
る。
１０ｍ／分で、好ましくは１ｍ／分乃至５ｍ／分であ
る。
【００２７】電流の強度は、１０Ａ乃至１５０Ａで、好
ましくは１５Ａ乃至１２０Ａである。
ましくは１５Ａ乃至１２０Ａである。
【００２８】また、本発明は、少なくとも１つのワーク
ピースにプラズマアーク作業を行うための、特に、上述
されたような方法を実施可能なユニットに関し、このユ
ニットは、支持フレームに固定され、少なくとも１つの
移動軸に沿って移動可能な、少なくとも１つのプラズマ
トーチと、前記トーチに接続された、少なくとも１つの
電流ジェネレータと、少なくとも１つの酸素を含む酸化
ガス源と、少なくとも１つの窒素源と、少なくとも１つ
の前記酸化ガス源によって、酸素を含む酸化ガスが、少
なくとも１つの前記窒素源によって窒素が、供給される
少なくとも１つのガスミキサーとを具備し、このガスミ
キサーは、酸素を含む酸化ガス並びに／もしくは窒素の
濃度を制御もしくは調節するための手段を有して、前記
混合ガスの窒素の濃度が、体積比で０％より大きくかつ
５０％未満、もしくは、前記混合ガス内の酸素の濃度
が、体積比で０％より大きくかつ２５％未満の、酸素及
び窒素を含む前記混合ガスを得ることができ、そして、
酸素もしくは窒素の量は、ワークピースの厚さ、ワーク
ピースの形成材料の等級、所望の作業速度、電流の強度
から選択された少なくとも１つのパラメータに従って決
定される。
ピースにプラズマアーク作業を行うための、特に、上述
されたような方法を実施可能なユニットに関し、このユ
ニットは、支持フレームに固定され、少なくとも１つの
移動軸に沿って移動可能な、少なくとも１つのプラズマ
トーチと、前記トーチに接続された、少なくとも１つの
電流ジェネレータと、少なくとも１つの酸素を含む酸化
ガス源と、少なくとも１つの窒素源と、少なくとも１つ
の前記酸化ガス源によって、酸素を含む酸化ガスが、少
なくとも１つの前記窒素源によって窒素が、供給される
少なくとも１つのガスミキサーとを具備し、このガスミ
キサーは、酸素を含む酸化ガス並びに／もしくは窒素の
濃度を制御もしくは調節するための手段を有して、前記
混合ガスの窒素の濃度が、体積比で０％より大きくかつ
５０％未満、もしくは、前記混合ガス内の酸素の濃度
が、体積比で０％より大きくかつ２５％未満の、酸素及
び窒素を含む前記混合ガスを得ることができ、そして、
酸素もしくは窒素の量は、ワークピースの厚さ、ワーク
ピースの形成材料の等級、所望の作業速度、電流の強度
から選択された少なくとも１つのパラメータに従って決
定される。
【００２９】ガスミキサーは、酸素を含む酸化ガス源、
窒素源、前記トーチの間に配置される。混合ガスの流速
並びに／もしくは流圧を制御する手段は、ミキサーの出
口と、トーチの入口との間に配置される。本発明の効果
により、純粋なもしくはほぼ純粋なガスから、酸素もし
くは圧縮空気のような酸化ガスに混合される窒素の量、
もしくは、窒素に混合される酸素もしくは圧縮空気のよ
うな酸化ガスの量を調整もしくは制御するための手段を
使用することによって、プラズマ切断装置において、実
行される作業もしくは特別な使用状況に合わせて制御さ
れた、窒素／酸素の混合ガスの各構成物の含有量を保証
することが可能である。各施行の形式に合わせてガスを
構成する含有物を正確に制御することにより、生産性並
びに／もしくは品質の基準に係わって、プラズマ切断作
業の効率を上げることが可能になる。酸素内の窒素含有
物もしくは窒素内の酸素含有物は、板の厚さ、電流の強
度、切断される材料の等級、切断速度などのような幾つ
かのパラメータに従って、外部の制御装置により自動的
に制御される。
窒素源、前記トーチの間に配置される。混合ガスの流速
並びに／もしくは流圧を制御する手段は、ミキサーの出
口と、トーチの入口との間に配置される。本発明の効果
により、純粋なもしくはほぼ純粋なガスから、酸素もし
くは圧縮空気のような酸化ガスに混合される窒素の量、
もしくは、窒素に混合される酸素もしくは圧縮空気のよ
うな酸化ガスの量を調整もしくは制御するための手段を
使用することによって、プラズマ切断装置において、実
行される作業もしくは特別な使用状況に合わせて制御さ
れた、窒素／酸素の混合ガスの各構成物の含有量を保証
することが可能である。各施行の形式に合わせてガスを
構成する含有物を正確に制御することにより、生産性並
びに／もしくは品質の基準に係わって、プラズマ切断作
業の効率を上げることが可能になる。酸素内の窒素含有
物もしくは窒素内の酸素含有物は、板の厚さ、電流の強
度、切断される材料の等級、切断速度などのような幾つ
かのパラメータに従って、外部の制御装置により自動的
に制御される。
【００３０】
【発明の実施の形態】本明細書に添付された図１は、板
１１の切断作業中に見られる、複式フロー形式のプラズ
マトーチの駆動部の動作を、概略的に示している。プラ
ズマトーチは、電極１を有し、これにおいて、電気アー
クが、トーチに送られるガス、即ち所定流量の圧縮プラ
ズマガスをイオン化させる役目を果し、このガスは、電
極１とノズル２との間に配置されたプラズマチャンバ３
に送られて流れ、定着する。プラズマジェット１０は、
ノズル２内に形成されたオリフィスを介して、切断され
る板１１に向かって、プラズマチャンバ３から吐出され
る。電極１は、ノズル２内に同軸的に位置付けられたプ
ラズマジェット突き出し（ejection）オリフィスの上方
で中心付けられ、絞りオリフィスを形成する。
１１の切断作業中に見られる、複式フロー形式のプラズ
マトーチの駆動部の動作を、概略的に示している。プラ
ズマトーチは、電極１を有し、これにおいて、電気アー
クが、トーチに送られるガス、即ち所定流量の圧縮プラ
ズマガスをイオン化させる役目を果し、このガスは、電
極１とノズル２との間に配置されたプラズマチャンバ３
に送られて流れ、定着する。プラズマジェット１０は、
ノズル２内に形成されたオリフィスを介して、切断され
る板１１に向かって、プラズマチャンバ３から吐出され
る。電極１は、ノズル２内に同軸的に位置付けられたプ
ラズマジェット突き出し（ejection）オリフィスの上方
で中心付けられ、絞りオリフィスを形成する。
【００３１】プラズマトーチには、ノズル２と電極１と
の間に主要なアークが当たるようにする電気アーク点火
システム６に接続された電流源５により、電流が流され
ている。また、図１は、トーチが複式フロー形式で、即
ち、ノズル２の周囲にスリーブを形成する、第２の外周
(peripheral)ノズル４を有することと、シール用ガス
が、これが、ノズル２の端部と板１１の上面部との間に
位置する空間の領域に達するまで、ノズル内の空間７を
通って流れることとを、示している。ノズル２は、冷却
チャンバ８を循環する、蒸留水のようなクーラントによ
って冷却される。
の間に主要なアークが当たるようにする電気アーク点火
システム６に接続された電流源５により、電流が流され
ている。また、図１は、トーチが複式フロー形式で、即
ち、ノズル２の周囲にスリーブを形成する、第２の外周
(peripheral)ノズル４を有することと、シール用ガス
が、これが、ノズル２の端部と板１１の上面部との間に
位置する空間の領域に達するまで、ノズル内の空間７を
通って流れることとを、示している。ノズル２は、冷却
チャンバ８を循環する、蒸留水のようなクーラントによ
って冷却される。
【００３２】図２は、プラズマ切断ユニットを前方から
見て概略的に示し、このプラズマ切断ユニットは、上述
して説明し、図１に示されているように動作する、概略
的に示された少なくとも１つのプラズマ切断トーチ２１
を有し、このプラズマ切断トーチは、これがワークピー
ス１１即ち切断される板に対する運動を行うための、少
なくとも１つの電動シャフト２２に固定されている。
見て概略的に示し、このプラズマ切断ユニットは、上述
して説明し、図１に示されているように動作する、概略
的に示された少なくとも１つのプラズマ切断トーチ２１
を有し、このプラズマ切断トーチは、これがワークピー
ス１１即ち切断される板に対する運動を行うための、少
なくとも１つの電動シャフト２２に固定されている。
【００３３】図２のユニットの上面図である図３に見ら
れるように、プラズマ切断トーチ２１は、電流ジェネレ
ータ２４に接続されている。また、ユニットは、電流ジ
ェネレータ２４とトーチ２１と移動シャフトとの間の、
接続手段、分散手段、情報交換手段を有している。酸素
のような、酸化ガスの供給源２５、もしくは圧縮空気コ
ンプレッサー２６及び窒素供給源２７は、トーチ２１に
切断ガスが供給されるようにする。前記ガス源２５，２
６，２７とプラズマ切断トーチとの間に、一方で、酸化
ガスと窒素とを受け、もう一方で、所望される混合の割
合の、即ち、本発明に係わって含有量が制御された酸素
と窒素とを有する、プラズマガス混合物を前記トーチに
運ぶ、ガスミキサー２８がある。
れるように、プラズマ切断トーチ２１は、電流ジェネレ
ータ２４に接続されている。また、ユニットは、電流ジ
ェネレータ２４とトーチ２１と移動シャフトとの間の、
接続手段、分散手段、情報交換手段を有している。酸素
のような、酸化ガスの供給源２５、もしくは圧縮空気コ
ンプレッサー２６及び窒素供給源２７は、トーチ２１に
切断ガスが供給されるようにする。前記ガス源２５，２
６，２７とプラズマ切断トーチとの間に、一方で、酸化
ガスと窒素とを受け、もう一方で、所望される混合の割
合の、即ち、本発明に係わって含有量が制御された酸素
と窒素とを有する、プラズマガス混合物を前記トーチに
運ぶ、ガスミキサー２８がある。
【００３４】ミキサー２８には、例えば窒素の含有量を
制御もしくは調節するなどの、ガス中の別のガスの含有
量を制御するための手段が設けられている。
制御もしくは調節するなどの、ガス中の別のガスの含有
量を制御するための手段が設けられている。
【００３５】好ましくは、例えば膨張バルブもしくは質
量流量レギュレータのような、流速並びに／もしくは流
圧を制御するための付加的な手段２９が、ミキサー２８
の出口とトーチ２１との間に挿入されている。更に、こ
のようなユニットは、トーチ２１を冷却するための手段
３０、作業の循環を管理するための手段、少なくとも１
つの前記移動シャフトの運動を計画どおりに行わせ、管
理するための手段３１を有する。
量流量レギュレータのような、流速並びに／もしくは流
圧を制御するための付加的な手段２９が、ミキサー２８
の出口とトーチ２１との間に挿入されている。更に、こ
のようなユニットは、トーチ２１を冷却するための手段
３０、作業の循環を管理するための手段、少なくとも１
つの前記移動シャフトの運動を計画どおりに行わせ、管
理するための手段３１を有する。
【００３６】このようなユニットを使用することで、例
えば酸素内の窒素など、ガス中の別のガスの含有量が、
制御され、生産性の面（切断速度を上昇させる）で、並
びに／もしくは切断面の品質の面（フラッシュ、粗さも
しくは傾斜を減少させる）で、切断作業を最適化でき
る。このように、鋼もしくは切断される材料の等級、並
びに／もしくはこの厚さによって、厳密に０％乃至５０
％の含有量に制御された窒素を有する酸素もしくは、用
途によって、０％より大きくかつ２０％未満の含有量に
制御された酸素を有する窒素が、使用される。
えば酸素内の窒素など、ガス中の別のガスの含有量が、
制御され、生産性の面（切断速度を上昇させる）で、並
びに／もしくは切断面の品質の面（フラッシュ、粗さも
しくは傾斜を減少させる）で、切断作業を最適化でき
る。このように、鋼もしくは切断される材料の等級、並
びに／もしくはこの厚さによって、厳密に０％乃至５０
％の含有量に制御された窒素を有する酸素もしくは、用
途によって、０％より大きくかつ２０％未満の含有量に
制御された酸素を有する窒素が、使用される。
【００３７】本発明の処理の効果を証明するために、測
定が、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成され、この結果
が、図４、図５、図６に示されている。比較は、様々な
窒素／酸素の混合濃度に従って、切断速度、粗さ、垂直
面からの切断面の最大偏位の点から、なされた。
定が、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成され、この結果
が、図４、図５、図６に示されている。比較は、様々な
窒素／酸素の混合濃度に従って、切断速度、粗さ、垂直
面からの切断面の最大偏位の点から、なされた。
【００３８】一例として、本発明に係われば、酸素内に
３０％の比率で窒素を有する混合物は、傾斜を増加させ
ることなく、切断速度を上昇させるか、もしくは一定の
速度を維持しながら，傾斜を減少させるか、いずれかを
可能にする。同様に、板の厚さによるが、酸素内の窒素
の存在は、切断面のフラッシュもしくは粗さを減少可能
にする。
３０％の比率で窒素を有する混合物は、傾斜を増加させ
ることなく、切断速度を上昇させるか、もしくは一定の
速度を維持しながら，傾斜を減少させるか、いずれかを
可能にする。同様に、板の厚さによるが、酸素内の窒素
の存在は、切断面のフラッシュもしくは粗さを減少可能
にする。
【００３９】
【表１】 ミキサーが、含有量の制御された様々な種類の混合ガス
を、純粋なガスもしくは圧縮ガスから形成可能にする、
本発明に係わるプラズマ切断処理は、手動もしくは自動
の、所定の形式のプラズマ切断ユニットによって使用さ
れ得、材料の等級に係わって、生産性並びに／もしくは
品質の面で、切断作業を最適化できる。
を、純粋なガスもしくは圧縮ガスから形成可能にする、
本発明に係わるプラズマ切断処理は、手動もしくは自動
の、所定の形式のプラズマ切断ユニットによって使用さ
れ得、材料の等級に係わって、生産性並びに／もしくは
品質の面で、切断作業を最適化できる。
【００４０】言うまでもなく、本発明は、プラズマ切断
トーチに関して、上述されてきたが、本発明の応用例
は、切断トーチのみに限定されず、全体的もしくは部分
的に、マーキングトーチ、溶接トーチ、スプレートーチ
に関し、一般的には、金属もしくは非金属製品の熱処理
のための所定のトーチに関する。
トーチに関して、上述されてきたが、本発明の応用例
は、切断トーチのみに限定されず、全体的もしくは部分
的に、マーキングトーチ、溶接トーチ、スプレートーチ
に関し、一般的には、金属もしくは非金属製品の熱処理
のための所定のトーチに関する。
【００４１】更に、本発明は、構造用鋼を切断する際
の、比較的高い速度及び比較的高い生産性を実現させ、
また、ステンレス鋼切断の比較的高い品質、即ち、実質
的にフラッシュもしくは傾斜のない切り口を生じさせる
効果を有する。
の、比較的高い速度及び比較的高い生産性を実現させ、
また、ステンレス鋼切断の比較的高い品質、即ち、実質
的にフラッシュもしくは傾斜のない切り口を生じさせる
効果を有する。
【図１】図１は、板１１の切断作業中に見られる、複式
フロー形式のプラズマトーチの駆動部の動作を、概略的
に示している。
フロー形式のプラズマトーチの駆動部の動作を、概略的
に示している。
【図２】図２は、プラズマ切断ユニットを前方から見て
概略的に示している。
概略的に示している。
【図３】図３は、図２のユニットの上面図である。
【図４】図４は、本発明の処理の効果を証明するため
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
【図５】図５は、本発明の処理の効果を証明するため
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
【図６】図６は、本発明の処理の効果を証明するため
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
に、ＤＩＮ２３１０の規格に従って成された測定の結果
を示している。
１・・・電極、２・・・ノズル、２１・・・プラズマ切
断トーチ、２２・・・電動シャフト、２４・・・電流ジ
ェネレータ、２８・・・ガスミキサー。
断トーチ、２２・・・電動シャフト、２４・・・電流ジ
ェネレータ、２８・・・ガスミキサー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598099419 ラ・スーデュール・オトジェーヌ・フラン セーズ ＬＡ ＳＯＵＤＵＲＥ ＡＵＴＯＧＥＮＥ ＦＲＡＮＣＡＩＳＥ フランス国、75321 パリ・セデクス 07、 カイ・ドルセイ 75 (72)発明者 レジ・オージュロー フランス国、95300 ポントワーズ、リ ュ・ロベール・シュマンヌ、11 (72)発明者 セルジュ・スゾン フランス国、95300 ポントワーズ、ブー ルバール・ドゥ・ルーロップ、22 (72)発明者 ミシェル・デルゼンヌ フランス国、95130 フランコンビル、レ ジダーンス・コリーヌ・サン−マルク、３
Claims (10)
- 【請求項１】 構造用鋼で形成された少なくとも１つの
ワークピースにプラズマアーク作業を行うための方法で
あって、 （ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒素を含
む混合ガスとが供給され、 （ｂ）電流によって、酸素及び窒素を含む前記混合ガス
の少なくとも一部を、イオン化させる事で得られるプラ
ズマジェットが、前記プラズマトーチを使用して運ば
れ、 酸素及び窒素を含む前記混合ガス内の窒素の濃度が、体
積比で０％より高くかつ体積比で５０％未満であり、 前記混合ガスは、所定量の窒素を、酸素を含む酸化ガス
に付加することによって、得られ、また、この窒素の付
加は、酸素及び窒素を含む混合ガスが前記トーチ内に導
入される直前に、実行され、そして、 前記窒素の所定量は、ワークピースの厚さ、ワークピー
スを形成する構造用鋼の等級、所望の作業速度、電流の
強度から選択された少なくとも１つのパラメータに従っ
て、決められる、方法。 - 【請求項２】 ステンレス鋼で形成された、少なくとも
１つのワークピースにプラズマアーク作業を行うための
方法であって、 （ａ）プラズマトーチには、電流と、酸素及び窒素を含
む混合ガスとが提供され、 （ｂ）電流によって、酸素及び窒素を含む前記混合ガス
の少なくとも一部を、イオン化させることで得られるプ
ラズマジェットが、プラズマトーチを用いて運ばれ、 酸素及び窒素を含む前記混合ガスの酸素の濃度が、体積
比で０％より高くかつ体積比で２５％未満で、 前記混合ガスは、窒素内に酸素を含む所定量の酸化ガス
もしくは酸素を付加することによって得られ、また、こ
の酸素の付加は、酸素及び窒素を含む混合ガスが前記ト
ーチ内に導入される直前に実行され、そして、 前記酸素を含む酸化ガスもしくは酸素の所定量は、ワー
クピースの厚さ、ワークピースを形成するステンレス鋼
の等級、所望の作業量、電流の強度から選択された少な
くとも１つのパラメータに従って、決められる、方法。 - 【請求項３】 プラズマアーク作業を行うための方法
は、プラズマ切断もしくはプラズママーキング、好まし
くはプラズマ切断処理である、請求項１もしくは２の方
法。 - 【請求項４】 前記酸素及び窒素を含む混合ガス中の窒
素の濃度が、体積比で１０％乃至４０％、好ましくは体
積比で２０％乃至４０％である、請求項１乃至３のいず
れか１の方法。 - 【請求項５】 前記酸素及び窒素を含む混合ガス内の酸
素の濃度が、体積比で１％乃至２２％、好ましくは体積
比で５％乃至２０％である、請求項２もしくは３の方
法。 - 【請求項６】 前記酸化ガスは、乾燥され、圧縮によっ
て発生しやすい油分を奪われている、酸素もしくは圧縮
空気、好ましくは酸素である請求項１乃至５のいずれか
１の方法。 - 【請求項７】 前記ガスの付加は、少なくとも１つのガ
スミキサー、好ましくは、付加されるガスの含有量を制
御もしくは調節するための手段を有するガスミキサー内
で実行される、請求項１乃至６のいずれか１の方法。 - 【請求項８】 前記ガスの付加される量は、ワークピー
スの厚さ、材料の等級、所望の作業速度、電流の強度か
ら選択された少なくとも１つのパラメータによって決定
される、請求項１乃至７のいずれか１の方法。 - 【請求項９】 前記ワークピースの厚さは、０，４ｍｍ
乃至２０ｍｍで、所望される作業速度は、０，５ｍ／分
乃至１０ｍ／分で、電流の強度は、１０Ａ乃至１５０Ａ
で、並びに／もしくは、ワークピースの形成材料の等級
は、３０４Ｌもしくは３１６Ｌのステンレス鋼から選択
された、請求項１乃至８のいずれか１の方法。 - 【請求項１０】 特に、請求項１乃至９のいずれか１の
方法を実施可能な、少なくとも１つのワークピースにプ
ラズマアーク作業を行うためのユニットであり、 支持フレームに取着され、少なくとも１つの移動軸に沿
って移動可能な、少なくとも１つのプラズマトーチ（２
１）と、 前記トーチ（２１）に接続された、少なくとも１つの電
流ジェネレータ（２４）と、 少なくとも１つの酸素を含む酸化ガス源（２５，２６）
と、 少なくとも１つの窒素源（２７）と、 少なくとも１つの前記酸化ガス源（２５，２６）によっ
て、酸素を含む酸化ガスが、少なくとも１つの前記窒素
源（２７）によって窒素が、供給される少なくとも１つ
のガスミキサー（２８）とを具備し、このガスミキサー
（２８）は、酸素を含む酸化ガス並びに／もしくは窒素
の濃度を制御もしくは調節するための手段を有して、前
記混合ガス内の窒素の濃度は、体積比で０％より大きく
かつ５０％未満、もしくは、前記混合ガスの酸素の濃度
は、体積比で０％より大きくかつ２５％未満の、酸素及
び窒素を含む前記混合ガスを得ることができ、そして、
酸素もしくは窒素の量は、ワークピースの厚さ、ワーク
ピースの形成材料の等級、所望の作業速度、電流の強度
から選択された少なくとも１つのパラメータに従って決
定される、ユニット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0002022 | 2000-02-18 | ||
| FR0002022A FR2805192B1 (fr) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Procede et installation de travail a l'arc plasma avec gaz a teneurs controlees en o2 et n2 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001232473A true JP2001232473A (ja) | 2001-08-28 |
Family
ID=8847128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001039698A Pending JP2001232473A (ja) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | プラズマアーク作業を行うための方法並びにユニット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1126751A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001232473A (ja) |
| CA (1) | CA2334931A1 (ja) |
| FR (1) | FR2805192B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7375303B2 (en) * | 2004-11-16 | 2008-05-20 | Hypertherm, Inc. | Plasma arc torch having an electrode with internal passages |
| FR2910360A1 (fr) * | 2006-12-20 | 2008-06-27 | Air Liquide | Procede de coupage plasma d'aciers fortement allies |
| DE102009053175B4 (de) * | 2009-10-30 | 2015-01-29 | Kjellberg Finsterwalde Plasma Und Maschinen Gmbh | Verfahren zur Ausbildung von Markierungen auf Oberflächen von Werkstücken mit einem Plasmabrenner |
| EP2732902B1 (de) * | 2012-11-16 | 2017-05-03 | Kjellberg-Stiftung | Verfahren zum Plasmaschneiden von Werkstücken mit einem geneigten Plasmastrahl |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2561484B1 (fr) * | 1984-03-16 | 1988-05-13 | Air Liquide | Gaz pour coupage thermique par plasma d'arc |
| US5695662A (en) * | 1988-06-07 | 1997-12-09 | Hypertherm, Inc. | Plasma arc cutting process and apparatus using an oxygen-rich gas shield |
| JPH07314143A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-05 | Komatsu Ltd | プラズマ切断方法 |
| EP0747161A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-11 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Plasma cutting method and apparatus for concrete structures |
| US6121570A (en) * | 1998-10-28 | 2000-09-19 | The Esab Group, Inc. | Apparatus and method for supplying fluids to a plasma arc torch |
-
2000
- 2000-02-18 FR FR0002022A patent/FR2805192B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
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- 2001-02-08 CA CA002334931A patent/CA2334931A1/en not_active Abandoned
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- 2001-02-20 US US09/785,313 patent/US6407358B2/en not_active Expired - Fee Related
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