JP2008147011A - Arc generation device and arc generation method in vacuum - Google Patents

Arc generation device and arc generation method in vacuum Download PDF

Info

Publication number
JP2008147011A
JP2008147011A JP2006332697A JP2006332697A JP2008147011A JP 2008147011 A JP2008147011 A JP 2008147011A JP 2006332697 A JP2006332697 A JP 2006332697A JP 2006332697 A JP2006332697 A JP 2006332697A JP 2008147011 A JP2008147011 A JP 2008147011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
arc
electrode
tip
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006332697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Imajima
義夫 今島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Plant Systems and Services Corp
Original Assignee
Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Plant Systems and Services Corp filed Critical Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority to JP2006332697A priority Critical patent/JP2008147011A/en
Publication of JP2008147011A publication Critical patent/JP2008147011A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arc generation device capable of moving to an arc with a relatively small gas flow rate after start, of reducing the adjustment range of the gas flow rate, and of keeping a stable arc without generating a pulsation phenomenon nor extinguishing the arc. <P>SOLUTION: A region in a certain length range on a gas supply side from a tip of a gas exhaust nozzle 5a within a gas passage of a hollow electrode 4 is formed into a plasma generation region having a small cross section, and the region on the gas supply side is formed into a plasma generation region restraint part having a gas passage cross-sectional area larger than that of the gas exhaust nozzle part, and preventing pressure variation of the plasma generation region. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は宇宙空間等の真空中でアークを発生させ、溶接、表面熱処理または材料分析等を実施することを可能とする真空中のアーク発生装置およびアーク発生方法に関する。   The present invention relates to an arc generating apparatus and an arc generating method in a vacuum that can generate an arc in a vacuum such as outer space and perform welding, surface heat treatment or material analysis.

従来一般に大気中で行っているGTA(ガスタングステンアーク)溶接では、中実棒状の電極を適用し、この電極の周囲に不活性ガス等の溶接ガスを噴射し、電極の周囲を非酸化性雰囲気としてアークを発生させ、溶接を行っている。   In GTA (Gas Tungsten Arc) welding, which is conventionally performed in the air, a solid rod-like electrode is applied, a welding gas such as an inert gas is injected around the electrode, and a non-oxidizing atmosphere is formed around the electrode. Arc is generated and welding is performed.

ところが、宇宙空間等において大気中の溶接と同様の中実棒状の電極を適用してGTA溶接等を実施しようとすると、高真空度により圧力が低下しているためアーク柱の電位傾度が低下してアークが不安定となり、溶接が困難となる。このため、宇宙空間では構造物を組立てる場合に溶接以外の機械的連結構造等に依存せざるを得ないと考えられていた。   However, when applying GTA welding by applying a solid rod-like electrode similar to welding in the atmosphere in outer space, etc., the pressure gradient of the arc column decreases because the pressure decreases due to the high vacuum. As a result, the arc becomes unstable and welding becomes difficult. For this reason, it has been considered that in the space, when assembling a structure, it is necessary to depend on a mechanical connection structure other than welding.

これに対し、近年では真空中におけるアーク溶接のアーク不安定を解決する手段としてアーク発生用の溶接ガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路が形成されガス供給装置により供給される溶接ガスを先端から噴出する中空電極と、この中空電極と被溶接物との間に電圧を印加して放電を起させ、溶接ガス中にアークを発生させる電源とを使用して、真空中で溶接を行うアーク溶接方法が提案されている(例えば特許文献1、2等参照)。   On the other hand, in recent years, as a means for solving arc instability in arc welding in a vacuum, a gas supply device that supplies a welding gas for generating an arc, and a welding gas that is supplied by the gas supply device with a gas passage formed therein Welding in vacuum using a hollow electrode that jets from the tip and a power source that generates a discharge by applying a voltage between the hollow electrode and the work piece and generates an arc in the welding gas An arc welding method has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

この方法によると、中空電極の内部に溶接ガスを通して被溶接物に噴出することから、電極内部でプラズマを発生させて真空中でのアーク溶接を行うことが可能となる。このように、真空中の中空電極により可能となるアーク溶接の場合には、電極と被溶接物との間隔を大気圧中のGTAより遙かに長くしてアーク長を大きくすることが可能であり、これにより、アークの強度が強くなって効率的であるため、略10mmの長いアーク長を使用することが見込まれている。
特開平7−185801号公報 特開2003−170273号公報
According to this method, since welding gas is jetted into the workpiece through the hollow electrode, plasma can be generated inside the electrode to perform arc welding in vacuum. Thus, in the case of arc welding that is possible with a hollow electrode in a vacuum, the arc length can be increased by making the distance between the electrode and the workpiece to be welded much longer than the GTA in atmospheric pressure. Yes, it is expected that a long arc length of approximately 10 mm will be used because the strength of the arc is strong and efficient.
JP-A-7-185801 JP 2003-170273 A

起動時の電流を大きくして強いスパークを発生させると、薄板の場合にはスパークによる溶け落ちが生じてしまう。一方、薄板等を溶接する場合の低い溶接電流値では、真空度の上昇とともに、極めて低い確率でしか溶接アークに移行することができなくなる。   When a strong spark is generated by increasing the current at the time of start-up, in the case of a thin plate, the spark may be burned out. On the other hand, at a low welding current value in the case of welding a thin plate or the like, it becomes possible to shift to a welding arc only with a very low probability as the degree of vacuum increases.

また、使用する溶接ガスの種類による差も大きい。例えばArガスの電離電圧は15.8eVに対しHeガスの電離電圧は24.6eVと大きな値である。これは溶接アークになるためには、Heガスでは多量のエネルギを必要とすることを意味する。即ち、Heガスは溶接アークになり難い。   There is also a large difference depending on the type of welding gas used. For example, the ionization voltage of Ar gas is 15.8 eV, whereas the ionization voltage of He gas is 24.6 eV, which is a large value. This means that a large amount of energy is required in He gas to become a welding arc. That is, the He gas is unlikely to become a welding arc.

このような事情に対処する従来方法として、アーク発生時の溶接ガス流量を200cc/分程度に多くし、溶接アークが発生した後に目的とする溶接時の流量である10〜20cc/分程度に減少させる方法がある。   As a conventional method for dealing with such circumstances, the welding gas flow rate at the time of arc generation is increased to about 200 cc / min, and the flow rate is reduced to about 10 to 20 cc / min, which is a target welding flow rate after the welding arc is generated. There is a way to make it.

しかし、アーク発生時に溶接ガスを多く流してアーク発生を容易にし、溶接アークへ移行してからガス流量を減少させて本来の溶接時のガス流量に戻すためには、溶接ガス流量調整計に広範囲の調整域が必要となる。   However, in order to facilitate the generation of arcs by flowing a large amount of welding gas at the time of arc generation, and reducing the gas flow rate to return to the original gas flow rate at the time of transition to the welding arc, a wide range of welding gas flow regulators are used. Adjustment area is required.

さらに、アークスタートした後、急激に溶接ガス流量の設定を本来の少ない流量に設定すると、過渡的に設定値より少ない流量に脈動する現象が生じる。これを防止するには徐々に流量を下げる等の作業が生じる欠点がある。   Furthermore, if the welding gas flow rate is suddenly set to the original low flow rate after the arc starts, a phenomenon of transiently pulsating to a flow rate lower than the set value occurs. In order to prevent this, there is a drawback that work such as gradually decreasing the flow rate occurs.

発生した溶接アークは中空電極内部の先端側でプラズマ状態になっている。このプラズマにより中空電極は高温に加熱され、溶接電流によるプラズマの状態および電極の加熱状況等により中空電極内でのプラズマ発生範囲が変動する欠点がある。一定の溶接電流でもプラズマ発生範囲が変動するとプラズマの強度に影響し、溶接に適用した場合の溶け込み量が安定しなくなる。   The generated welding arc is in a plasma state on the tip side inside the hollow electrode. The hollow electrode is heated to a high temperature by this plasma, and there is a drawback that the plasma generation range in the hollow electrode varies depending on the state of the plasma by the welding current and the heating condition of the electrode. If the plasma generation range fluctuates even at a constant welding current, the plasma intensity is affected, and the penetration amount when applied to welding becomes unstable.

また、プラズマ発生範囲が過度に大きくなると中空電極内のプラズマ圧が上昇し、溶接ガスの供給が困難となって溶接アークが消滅する。特にHeガスのような電離電圧の高いガスでは、起動時に大きなエネルギを必要とするため溶接アーク発生後の電極内のプラズマ圧が高くなり溶接アークを維持し難い欠点がある。   Moreover, when the plasma generation range becomes excessively large, the plasma pressure in the hollow electrode rises, making it difficult to supply the welding gas and extinguishing the welding arc. In particular, a gas with a high ionization voltage such as He gas has a drawback that it requires a large amount of energy at the time of start-up, so that the plasma pressure in the electrode after the generation of the welding arc is high and it is difficult to maintain the welding arc.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スタート後に比較的少ないガス流量でアークに移行することができるとともに、ガス流量の調整範囲を少なくすることができ、脈動現象やアークの消滅を生じることなく、安定したアークを維持することができる真空中のアーク発生装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can shift to an arc with a relatively small gas flow rate after starting, and can reduce the adjustment range of the gas flow rate, thereby reducing the pulsation phenomenon and the arc. An object of the present invention is to provide an arc generating apparatus and method in a vacuum which can maintain a stable arc without causing extinction.

また、溶接に適用した場合等においては、溶け込み量が安定し、安定なアークを維持し、短時間で電極先端の温度を上昇させ、アーク起動を行うことができるとともに、Heガスのような電離電圧の高いガスにおいてもアーク起動時のガス流量を溶接時から変える必要なく、余分な操作を省略して、簡単な装置で能率よく、かつ余分な操作も必要とすることなく、良質なアーク溶接を行なうことができるアーク発生装置および方法を提供することを目的とする。   In addition, when applied to welding, the amount of penetration is stable, a stable arc can be maintained, the temperature of the electrode tip can be raised in a short time, and the arc can be started, and ionization such as He gas can be performed. Even with high voltage gas, there is no need to change the gas flow rate at the time of arc starting from the time of welding, eliminating the need for extra operations, efficient and simple operation with simple equipment, and high quality arc welding. An object of the present invention is to provide an arc generating apparatus and method capable of performing the above.

発明者の検討によれば、電離電圧の高いHeガスなどは起動時に多くのエネルギを要する。具体的には起動時の電流を上げたり、ガス流量を増してガス密度を高くする等が考えられる。しかし、起動してしまうと、電流が高い場合、またはガス密度が高い場合には、中空電極内でガスの膨張による内圧(プラズマ圧)が過度に高まる。この内圧がある限界を超えると、ガスの供給ができなくなり、アーク維持が困難となり、アークが消滅してしまう。   According to the inventor's study, He gas having a high ionization voltage requires a lot of energy at startup. Specifically, it is conceivable to increase the current at startup or increase the gas density by increasing the gas flow rate. However, once activated, when the current is high or the gas density is high, the internal pressure (plasma pressure) due to gas expansion in the hollow electrode is excessively increased. If the internal pressure exceeds a certain limit, the gas cannot be supplied, the arc is difficult to maintain, and the arc disappears.

したがって、アークが発生した後では、逆に電流が高かったり、ガス流量が多くなることはアーク維持に不利となる。この相反する現象を解決するための手段、方法が求められていた。   Therefore, after the arc is generated, on the contrary, a high current or a large gas flow rate is disadvantageous for maintaining the arc. Means and methods for solving this conflicting phenomenon have been demanded.

発明者による種々の試験、検討の結果、スタート時は電極先端の孔断面を細くしてガス密度を高めてアーク発生しやすくしておき、アーク発生後はこの内圧が限界を超えないように孔の細断面部の長さを設定し、その上部の孔断面を大きくすると、内圧の制御が可能となり、電離電圧の高いHeガスでも容易に微量のガス流量でアーク維持できることが判った。   As a result of various tests and examinations by the inventor, at the start, the hole cross-section at the tip of the electrode is narrowed to increase the gas density so that arcing is easy to occur, and after the arc is generated, the internal pressure does not exceed the limit. It was found that if the length of the narrow cross section is set and the hole cross section at the top is made large, the internal pressure can be controlled and the arc can be maintained with a very small gas flow rate even with He gas having a high ionization voltage.

そこで、上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明では、アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置を提供する。   Therefore, in order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a gas supply device that supplies a gas for generating an arc, and a gas that has a gas passage inside and is supplied from the gas supply device to the tip portion. A hollow electrode having a gas outlet for ejecting a gas, and a power source for causing a discharge by applying a voltage between the hollow electrode and the object to be processed, and ejecting from the gas outlet of the hollow electrode in a vacuum environment An arc generator that heats the object to be processed by generating an arc in a gas to be processed, wherein the region of the gas passage of the hollow electrode has a certain length range from the tip of the gas outlet to the gas supply side Is a plasma generation region suppression portion that has a small cross-sectional area, and a gas supply side region that has a gas passage cross-sectional area larger than that of the gas jet port and suppresses pressure fluctuations in the plasma generation region. Providing an arc generating apparatus in a vacuum, characterized in that.

請求項2に係る発明では、前記中空電極の先端部の外寸法を本体部分よりも小さくし、この小外寸法部分の軸方向長さを前記中空電極のプラズマ発生域の長さよりも短く設定した請求項1記載の真空中のアーク発生装置を提供する。   In the invention which concerns on Claim 2, the outer dimension of the front-end | tip part of the said hollow electrode was made smaller than a main-body part, and the axial direction length of this small outer dimension part was set shorter than the length of the plasma generation area of the said hollow electrode. An arc generator in vacuum according to claim 1 is provided.

請求項3に係る発明では、前記中空電極の先端部に筒状のアーク被覆部を設け、このアーク被覆部の内側寸法は、前記プラズマ発生域の内側寸法よりも大きく、かつ前記プラズマ発生域抑制部の内側寸法よりも小さい設定とした請求項1または2記載の真空中のアーク発生装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, a cylindrical arc coating part is provided at the tip of the hollow electrode, and the inner dimension of the arc coating part is larger than the inner dimension of the plasma generation region and the plasma generation region is suppressed. The arc generator in vacuum according to claim 1 or 2, wherein the setting is smaller than the inner dimension of the part.

請求項4に係る発明では、アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極は軸方向に相対移動が可能な内側電極および外側電極を有し、前記内側電極の先端部は少なくとも前記外側電極の先端部から突出および退入可能とし、かつ前記内側電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置を提供する。   In the invention according to claim 4, a hollow electrode having a gas supply device for supplying a gas for generating an arc, and a gas outlet having a gas passage inside and a gas supplied from the gas supply device at a tip thereof. And a power source for causing a discharge by applying a voltage between the hollow electrode and the object to be processed, and generating an arc in the gas ejected from the gas ejection port of the hollow electrode in a vacuum environment An arc generator for heat-treating an object to be processed, wherein the hollow electrode has an inner electrode and an outer electrode capable of relative movement in the axial direction, and the tip of the inner electrode is at least the tip of the outer electrode A region of a certain length range on the gas supply side from the tip of the gas outlet in the gas passage of the inner electrode is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and the gas supply The area larger than the gas passage sectional area of said gas ejection port unit, to provide an arc generating apparatus in a vacuum, characterized in that the said plasma generation area to suppress plasma generation area suppressing unit pressure variation in the.

請求項5に係る発明では、前記内側電極の先端部を一定長さに亘って本体部よりも肉薄としてアークから受ける前記先端部の熱エネルギ密度を前記本体部よりも高める構成とした請求項4記載の真空中のアーク発生装置を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, the tip of the inner electrode is thinner than the main body over a certain length, and the thermal energy density of the tip received from the arc is higher than that of the main body. An arc generator in vacuum as described is provided.

請求項6に係る発明では、前記内側電極と外側電極との間に筒状隙間をあけて第2ガス通路を形成するとともに、前記外側電極の先端に第2ガス噴出口を形成し、この第2ガス通路のうち、前記第2ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記第2ガス噴出口部よりも大きく前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部とした請求項5記載の真空中のアーク発生装置を提供する。   In the invention according to claim 6, the second gas passage is formed by opening a cylindrical gap between the inner electrode and the outer electrode, and the second gas outlet is formed at the tip of the outer electrode. Of the two gas passages, a region within a certain length range on the gas supply side from the tip of the second gas outlet is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and further, the gas supply cross-sectional area is the gas supply side region. The arc generator in vacuum according to claim 5, wherein the plasma generation region suppression unit is configured to suppress a pressure fluctuation in the plasma generation region that is larger than the two gas outlets.

請求項7に係る発明では、アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極は軸方向に相対移動が可能な内側電極および外側電極を有し、前記内側電極の先端部は少なくとも前記外側電極の先端部から突出および退入可能とし、かつ前記外側電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置を提供する。   In the invention which concerns on Claim 7, the hollow electrode which has the gas supply apparatus which supplies the gas for arc generation | occurrence | production, and the gas nozzle which ejects the gas supplied from the said gas supply apparatus in the front-end | tip part while having a gas passage inside And a power source for causing a discharge by applying a voltage between the hollow electrode and the object to be processed, and generating an arc in the gas ejected from the gas ejection port of the hollow electrode in a vacuum environment An arc generator for heat-treating an object to be processed, wherein the hollow electrode has an inner electrode and an outer electrode capable of relative movement in the axial direction, and the tip of the inner electrode is at least the tip of the outer electrode A region of a certain length range on the gas supply side from the tip of the gas outlet in the gas passage of the outer electrode as a plasma generation region having a small cross-sectional area, and further supplying the gas The area larger than the gas passage sectional area of said gas ejection port unit, to provide an arc generating apparatus in a vacuum, characterized in that the said plasma generation area to suppress plasma generation area suppressing unit pressure variation in the.

請求項8に係る発明では、前記電極の外周面に冷却装置を軸方向に沿って移動可能に設けた請求項1ないし7のいずれかに記載の真空中のアーク発生装置を提供する。   In the invention which concerns on Claim 8, the arc generator in a vacuum in any one of Claim 1 thru | or 7 which provided the cooling device on the outer peripheral surface of the said electrode so that a movement along an axial direction was provided.

請求項9に係る発明では、請求項4ないし8のいずれかに記載のアーク発生装置を使用して、前記内側電極および外側電極の各ガス通路に異なるガスを供給することにより、発生するプラズマを調整することを特徴とする真空中のアーク発生方法を提供する。   In the invention according to claim 9, by using the arc generator according to any one of claims 4 to 8, the plasma generated by supplying different gases to the gas passages of the inner electrode and the outer electrode, respectively. Provided is a method for generating an arc in a vacuum characterized by adjusting.

請求項10に係る発明では、請求項4ないし8のいずれかに記載のアーク発生装置を使用して、溶接、表面熱処理または材料分析を実施することを特徴とする真空中のアーク発生方法を提供する。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an arc generation method in a vacuum characterized in that welding, surface heat treatment or material analysis is performed using the arc generation apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects. To do.

本発明によれば、発生したアークがプラズマになる領域を制御することにより安定なアークを維持でき、アークを発生させるための中空電極先端部の肉厚ひいては体積を小さくすることにより、短時間で電極先端の温度を上昇させ、アーク起動を行うことができるとともに、アークへの移行が容易となる。高真空であってもHeのような電離電圧の高いガスにおいてもアーク起動時のガス流量を溶接時等から変える必要なく、余分な操作を省略して、簡単な装置で能率よく、かつ余分な操作も必要とすることなく、良質な溶接等を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to maintain a stable arc by controlling the region where the generated arc becomes plasma, and in a short time by reducing the wall thickness and thus the volume of the tip of the hollow electrode for generating the arc. The temperature at the tip of the electrode can be raised to start the arc, and the transition to the arc is facilitated. Even in high vacuum and gas with high ionization voltage such as He, it is not necessary to change the gas flow rate at the time of arc starting from welding, etc. Good quality welding and the like can be obtained without requiring operation.

以下、本発明に係る真空中のアーク発生装置およびアーク発生方法の実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of an arc generating apparatus and an arc generating method in vacuum according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施形態(図1〜図3)]
本発明の第1実施形態では、真空環境下で中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、中空電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積がガス噴出口部よりも大きく、プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部とした真空中のアーク発生装置について説明する。
[First Embodiment (FIGS. 1 to 3)]
In 1st Embodiment of this invention, it is an arc generator which heat-processes a to-be-processed object by generating an arc in the gas which ejects from the gas jet nozzle of a hollow electrode in a vacuum environment, Comprising: Gas passage of a hollow electrode Among them, a region of a certain length range on the gas supply side from the tip of the gas outlet is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and further, a gas passage cross-sectional area of the region on the gas supply side is larger than that of the gas outlet, An arc generator in a vacuum that serves as a plasma generation region suppression unit that suppresses pressure fluctuations in the plasma generation region will be described.

図1は、本実施形態による真空中のアーク発生装置全体を示す構成図である。図1に示すように、本実施形態のアーク発生装置1は、アーク発生用のガスaを供給するガス供給装置2を備えている。このガス供給装置2は、例えば筐体状に構成されており、図示省略のガス供給源からガスaの供給を受ける横向き開口のガス導入部2aと、このガス導入部2aの孔断面よりも内部断面が大きくなったガス受け部2bとを有している。ガス受け部2bは下方に向って一定長さ突出しており、この突出部分2cの下端に中空電極支持孔2dが下向きに開口している。   FIG. 1 is a configuration diagram illustrating the entire arc generator in vacuum according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the arc generator 1 of the present embodiment includes a gas supply device 2 that supplies a gas a for generating an arc. The gas supply device 2 is configured, for example, in a casing shape, and has a gas introduction portion 2a having a lateral opening that receives supply of a gas a from a gas supply source (not shown), and an inner portion of the gas introduction portion 2a than the hole cross section. And a gas receiving portion 2b having a larger cross section. The gas receiving portion 2b protrudes downward by a certain length, and a hollow electrode support hole 2d is opened downward at the lower end of the protruding portion 2c.

このガス供給装置2の中空電極支持孔2dには、シール部材3を介して中空電極4が気密を保持して連結されている。なお、以下の例では中空電極4をタングステン電極とした場合について説明する。   A hollow electrode 4 is connected to the hollow electrode support hole 2 d of the gas supply device 2 through a seal member 3 while maintaining airtightness. In the following example, a case where the hollow electrode 4 is a tungsten electrode will be described.

中空電極4は例えば軸方向(図示上下方向)の両端が開口する円管状のものであり、ガス供給装置2に保持されている。そして、中空電極4の軸方向に沿って形成されている内部孔が、ガスを流通させるためのガス通路5となっている。   The hollow electrode 4 is, for example, a circular tube that is open at both ends in the axial direction (the vertical direction in the figure), and is held by the gas supply device 2. And the internal hole formed along the axial direction of the hollow electrode 4 becomes the gas passage 5 for circulating gas.

このガス通路5に、ガス供給装置2により供給されるガスaが通され、中空電極4の先端(下端)のガス噴出口5aからガスaが下向きに噴出する構成となっている。また、ガス供給装置2および中空電極4には電極移動機構、例えば昇降機構6が連結されており、この昇降機構6によって中空電極4の先端が被溶接物7に向って昇降移動できるようになっている。   The gas a supplied from the gas supply device 2 is passed through the gas passage 5, and the gas a is jetted downward from the gas outlet 5 a at the tip (lower end) of the hollow electrode 4. Further, an electrode moving mechanism, for example, an elevating mechanism 6 is connected to the gas supply device 2 and the hollow electrode 4, and the elevating mechanism 6 allows the tip of the hollow electrode 4 to move up and down toward the workpiece 7. ing.

さらに、中空電極4と被処理物7との間には、これらに電圧を印加して放電を起させ、ガスa中にアークを発生させる電源8がそれぞれ配線9を介して接続されている。   Furthermore, between the hollow electrode 4 and the object 7 to be processed, a power source 8 is connected via a wire 9 for applying a voltage to the hollow electrode 4 and causing discharge to generate an arc in the gas a.

このような構成において、ガス通路5は、ガス噴出口5aの先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域S1とされ、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積がガス噴出口部よりも大きく、プラズマ発生域S1の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部S2となっている。   In such a configuration, in the gas passage 5, a region within a certain length range on the gas supply side from the tip of the gas outlet 5 a is a plasma generation region S 1 having a small cross-sectional area, and the region on the gas supply side is the gas passage. The cross-sectional area is larger than that of the gas outlet, and the plasma generation region suppression unit S2 is configured to suppress pressure fluctuations in the plasma generation region S1.

すなわち、中空電極4のガス通路5の直径は長さ方向(上下方向)全体で一定ではなくプラズマ発生域S1である先端部の直径(d1)が小径となり、プラズマ発生域抑制部S2であるガス供給側の直径(d2)が大径となっている。   That is, the diameter of the gas passage 5 of the hollow electrode 4 is not constant in the entire length direction (vertical direction), and the diameter (d1) of the tip portion that is the plasma generation region S1 is small, and the gas that is the plasma generation region suppression unit S2 The supply side diameter (d2) is large.

また、中空電極4の外寸法である外径については、中空電極4の先端部(下端部)4aの外径(D1)は、外側下部の段差部4cを介して本体部4bの外径(D2)よりも小径となっている。この中空電極4の先端部4aの内外の長さおよび径は、適用する溶接装置等の処理装置および溶接条件等の処理条件に必要な熱エネルギ密度に応じて設定されている。なお、中空電極4が多角形の場合の外寸法は、対向する交点間の距離、対向する面間の距離および対向する交点と面の距離であり、正三角形の場合は底辺からの高さであり、正方形の場合は一辺の長さもしくは対角線の長さとなる。   As for the outer diameter, which is the outer dimension of the hollow electrode 4, the outer diameter (D1) of the front end portion (lower end portion) 4a of the hollow electrode 4 is the outer diameter of the main body portion 4b (step 4c). It has a smaller diameter than D2). The inner and outer lengths and diameters of the distal end portion 4a of the hollow electrode 4 are set in accordance with a processing apparatus such as a welding apparatus to be applied and a thermal energy density necessary for processing conditions such as welding conditions. The external dimensions when the hollow electrode 4 is a polygon are the distance between the opposing intersections, the distance between the opposing faces, and the distance between the opposing intersections and the faces. In the case of an equilateral triangle, the outer dimension is the height from the bottom. Yes, in the case of a square, it is the length of one side or the length of a diagonal line.

また、中空電極4の先端部(下端部)4aがガス通路断面積の小さい部分の長さより短い範囲で一定長さに亘って本体部4bよりも肉薄とされ、体積が小さいことによりアークから受ける先端部4aの熱エネルギ密度を本体部4bよりも高める構成となっている。   Further, the distal end portion (lower end portion) 4a of the hollow electrode 4 is made thinner than the main body portion 4b over a certain length in a range shorter than the length of the portion having a small gas passage cross-sectional area, and is received from the arc due to the small volume. The thermal energy density of the tip portion 4a is higher than that of the main body portion 4b.

すなわち、中空電極4の先端部の外径D1を本体部分の外径D2よりも小径とし、この小径部分の軸方向長さS1を中空電極4のプラズマ発生域の長さS2よりも短く設定したものである。   That is, the outer diameter D1 of the distal end portion of the hollow electrode 4 is made smaller than the outer diameter D2 of the main body portion, and the axial length S1 of this small diameter portion is set shorter than the length S2 of the plasma generation region of the hollow electrode 4. Is.

次に、以上の構成に基づき、真空中のアーク発生方法について、溶接方法を例として説明する。上述したアーク発生装置1を使用することにより、本実施形態では、微量のガスを流しながら中空電極4と被処理物7とを昇降機構6により接触させ、電源8を起動させた状態で昇降機構6により中空電極4を引上げる。中空電極4が被処理物7から離れる瞬間にスパークが生じ、この時のスパークのエネルギをガスへ伝達させて溶接アークに移行させる方法、すなわちタッチスタート方法を適用することができる。   Next, based on the above configuration, a method for generating an arc in vacuum will be described using a welding method as an example. By using the arc generator 1 described above, in this embodiment, the lifting / lowering mechanism is brought into contact with the hollow electrode 4 and the workpiece 7 by the lifting / lowering mechanism 6 while flowing a small amount of gas, and the power supply 8 is activated. The hollow electrode 4 is pulled up by 6. A spark is generated at the moment when the hollow electrode 4 is separated from the workpiece 7, and a method of transferring the energy of the spark at this time to the gas and transferring to the welding arc, that is, a touch start method can be applied.

この方法では、中空電極4を被処理物7に接触した後、電源8を出力させた状態で昇降機構6により1〜2mm中空電極4を引き上げる。通電状態で中空電極4と被処理物7が引き離されるため、これらの中空電極4と被処理物7との間でスパークによるアークが発生する。中空電極4の先端部4aは肉厚の薄い構造で被処理物7から近距離に在るため、発生したスパークのアークおよび電流によるジュール熱で加熱され、中空電極4の小径な先端部4aの温度は瞬時に上昇する。これにより、中空電極4の温度が高くなるほど、中空電極4からの電子放出が活発となり、アークになり易い。   In this method, after the hollow electrode 4 is brought into contact with the workpiece 7, the lifting / lowering mechanism 6 pulls up the hollow electrode 4 by 1 to 2 mm with the power supply 8 being output. Since the hollow electrode 4 and the workpiece 7 are separated in the energized state, an arc due to spark is generated between the hollow electrode 4 and the workpiece 7. Since the tip portion 4a of the hollow electrode 4 is a thin structure and is located at a short distance from the object 7 to be processed, it is heated by Joule heat generated by the generated arc and current of the spark, and the small-diameter tip portion 4a of the hollow electrode 4 is heated. The temperature rises instantly. Thereby, as the temperature of the hollow electrode 4 increases, electron emission from the hollow electrode 4 becomes more active, and an arc tends to occur.

また、温度上昇により、供給されているガスaは高温部となる電極4の先端部4aにより加熱されてプラズマ化し、アークに移行する。アークへ移行した後は、昇降機構6により中空電極4と被処理物7との間隔を例えば10mm前後の溶接条件の間隔まで引き上げ、アーク長を伸ばしてアークが効率的に使用できる強い領域へ移動して溶接することができる。   Further, as the temperature rises, the supplied gas a is heated to plasma by the tip portion 4a of the electrode 4 serving as a high temperature portion, and is transferred to an arc. After the transition to the arc, the distance between the hollow electrode 4 and the workpiece 7 is raised to the interval of the welding condition of, for example, about 10 mm by the lifting mechanism 6 and the arc length is extended to move to a strong region where the arc can be used efficiently. And can be welded.

ここで、ガス通路5が一定の断面積で電極軸方向に構成されていると、中空電極4の先端部でプラズマ化した熱により中空電極4の上側を徐々に温度上昇させ、プラズマ化する領域を広げてくる。このプラズマ発生領域は中空電極4の状態および外乱状況により、その時々でエネルギバランスの取れた範囲に変動する。すなわち、プラズマの強度が変動し、結果的に熱源が変動する溶接となり、溶接品質に問題が生じる。さらにHeガスのような電離電圧の高いガスを使用する場合、アーク起動時に多くのエネルギを必要とするので、Arガスの場合より起動電流を高くする必要がある。高い電流で起動し、プラズマが発生すると、中空電極4内のプラズマによる圧力が高くなり、この圧力がある値を超えるとガスaの供給が困難となり、プラズマが消滅する。   Here, when the gas passage 5 has a constant cross-sectional area and is configured in the electrode axial direction, a region in which the upper side of the hollow electrode 4 is gradually raised by the heat generated by plasma at the tip of the hollow electrode 4 and is converted into plasma. To spread. This plasma generation region varies from time to time in a range where energy balance is achieved, depending on the state of the hollow electrode 4 and the disturbance condition. That is, the intensity of the plasma fluctuates, and as a result, the heat source fluctuates, resulting in a problem in welding quality. Further, when using a gas with a high ionization voltage such as He gas, a large amount of energy is required at the time of starting the arc, so it is necessary to make the starting current higher than in the case of Ar gas. When the plasma is generated by starting with a high current, the pressure of the plasma in the hollow electrode 4 becomes high. When this pressure exceeds a certain value, it becomes difficult to supply the gas a and the plasma disappears.

これに対し、本実施形態によれば、中空電極4のガス通路断面積が先端のみ小さくなっているので、プラズマ発生領域が広がろうとしても、ガス通路断面積の広い部分に達するとガス密度が低下し、これ以上のプラズマ発生域を抑えることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, since the gas passage cross-sectional area of the hollow electrode 4 is reduced only at the tip, the gas density is reached when the plasma generation region reaches a wide portion even if the plasma generation region is widened. And the plasma generation region beyond this can be suppressed.

すなわち、プラズマ発生域S1を中空電極4先端のガス通路5aが小さい範囲に固定することができる。これにより、発生したプラズマの強度変動を抑え、またHeガスのような電離電圧の高いガスにおいても,微量のガス流量であっても容易にアークを発生することができ、安定した溶接等が可能となり、簡単な装置で良質な溶接等の処理が行なえる。   That is, the plasma generation region S1 can be fixed in a range where the gas passage 5a at the tip of the hollow electrode 4 is small. This suppresses fluctuations in the intensity of the generated plasma, and even in a gas with a high ionization voltage such as He gas, an arc can be easily generated even with a very small gas flow rate, enabling stable welding and the like. Thus, processing such as high-quality welding can be performed with a simple apparatus.

以上説明したように、本実施形態の溶接装置および溶接方法によれば、ガスaの供給量を途中で調整する必要がなく、一定量で供給されるので、従来のような流量調整計の広範囲の調整域は不要であり、また途中の流量調整も不要による流量の脈動も除去することができる。   As described above, according to the welding apparatus and the welding method of the present embodiment, it is not necessary to adjust the supply amount of the gas a in the middle, and it is supplied at a constant amount. This adjustment range is unnecessary, and pulsation of the flow rate due to the necessity of adjusting the flow rate in the middle can also be eliminated.

さらに、Heガスのような電離電圧が高くアーク発生が難しいガスにおいても、低電流で容易に溶接等が行なえるようになる。   Further, even with a gas having a high ionization voltage such as He gas that is difficult to generate an arc, welding or the like can be easily performed with a low current.

本実施形態によれば、各種方法を組合わせることにより、アーク発生時のガス密度が高まるとともに、中空電極4の先端部4aおよび中空電極4内のガスaの温度上昇により、アーク発生時のエネルギレベル上昇が顕著となり、微弱なスパークエネルギのガスaへの伝達効率を高めることができる。   According to the present embodiment, by combining various methods, the gas density at the time of arc generation is increased, and the energy at the time of arc generation is increased by the temperature rise of the tip 4a of the hollow electrode 4 and the gas a in the hollow electrode 4. The level rise becomes remarkable, and the transmission efficiency of the weak spark energy to the gas a can be increased.

また、本実施形態によれば、高真空下であってもアーク起動時のガス流量を溶接時と変えることなく、微量のガス流量でも溶接アークへ容易に移行することができ、良質な溶接等を得ることができる。   In addition, according to the present embodiment, even under a high vacuum, the gas flow rate at the time of starting the arc is not changed from that at the time of welding, and even a small amount of gas flow rate can be easily transferred to the welding arc, high quality welding, etc. Can be obtained.

なお、図2は、本実施形態の変形例1として、図1に示したアーク発生装置1における中空電極4の異なる先端部構成を示す拡大断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a different tip configuration of the hollow electrode 4 in the arc generator 1 shown in FIG. 1 as a first modification of the present embodiment.

この例では、中空電極4の先端部に段差が設けられず、肉厚が大きい構成となっている。この中空電極4の構成では図1に示した中空電極4に比して体積が大きいため、アークから受ける熱エネルギ密度が低いが、電離電圧の低いガスを使用したり、ガス流量を多くして起動する場合のように、必要なエネルギが低くてよい場合にはアーク発生用として適用することが可能である。   In this example, no step is provided at the tip of the hollow electrode 4 and the thickness is large. Since the volume of the hollow electrode 4 is larger than that of the hollow electrode 4 shown in FIG. 1, the thermal energy density received from the arc is low, but a gas with a low ionization voltage is used or the gas flow rate is increased. When the required energy is low as in the case of starting, it can be applied for generating an arc.

また、図3は、本実施形態の変形例2として、図1に示したアーク発生装置1における中空電極4の異なる先端部構成を示す拡大断面図である。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a different tip configuration of the hollow electrode 4 in the arc generator 1 shown in FIG. 1 as a second modification of the present embodiment.

この例では、中空電極4の先端部に筒状のアーク被覆部10が一体に設けられている。すなわち、このアーク被覆部10の内径d3は、プラズマ発生域の内径d1よりも大径、かつプラズマ発生域抑制部の内径d2よりも小径な設定とされている。   In this example, a cylindrical arc covering portion 10 is integrally provided at the tip of the hollow electrode 4. That is, the inner diameter d3 of the arc covering portion 10 is set to be larger than the inner diameter d1 of the plasma generation region and smaller than the inner diameter d2 of the plasma generation region suppressing portion.

このような構成によると、中空電極4の先端で生じたプラズマ領域を、よりガス通路断面積の小さい上部へ誘導し、ガス密度をさらに高めて強いプラズマを得ることができる。   According to such a configuration, the plasma region generated at the tip of the hollow electrode 4 can be guided to the upper portion having a smaller gas passage cross-sectional area, and the gas density can be further increased to obtain strong plasma.

[第2実施形態(図4、図5(a),(b))]
図4は本発明の第2実施形態による真空中のアーク発生装置1の全体を示す構成図であり、図5(a),(b)は作用説明図である。なお、装置全体の基本構成は第1実施形態と略同様であるから、共通な構成部分に図1と同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment (FIGS. 4, 5A, 5B)]
FIG. 4 is a block diagram showing the entire arc generator 1 in vacuum according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. Since the basic configuration of the entire apparatus is substantially the same as that of the first embodiment, the same components as those in FIG.

本実施形態が第1実施形態と異なる点は、中空電極4が軸方向に相対移動可能な内側電極11および外側電極12を有し、内側電極11の先端部(下端部)が少なくとも外側電極12の先端部(下端部)から軸方向に突出および退入可能とした点にある。   The present embodiment is different from the first embodiment in that the hollow electrode 4 has an inner electrode 11 and an outer electrode 12 that can move relative to each other in the axial direction, and the tip (lower end) of the inner electrode 11 is at least the outer electrode 12. It is in the point which can project and retreat in the axial direction from the front-end | tip part (lower end part).

内側電極11は、図2に示した中空電極4と同様に、中空電極4の先端部に段差が設けられず、肉厚が大きい構成となっている。外側電極12は円筒状に構成され、ガス供給装置2にシール部材3を介して支持されている。   Similar to the hollow electrode 4 shown in FIG. 2, the inner electrode 11 is configured such that no step is provided at the tip of the hollow electrode 4 and the wall thickness is large. The outer electrode 12 is formed in a cylindrical shape and is supported by the gas supply device 2 via the seal member 3.

そして、内側電極11のガス通路5のうち、ガス噴出口5aの先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とされ、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が大きく、ガス噴出口5a部よりも大きくプラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部となっている。   In the gas passage 5 of the inner electrode 11, a region within a certain length range on the gas supply side from the tip of the gas outlet 5 a is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and the region on the gas supply side is a gas passage. It has a large cross-sectional area and is a plasma generation region suppression unit that suppresses pressure fluctuations in the plasma generation region that is larger than the gas outlet 5a.

この構成において、アーク発生時には図5(a)に示すように、内側電極11を外側電極12の先端部から下方に突出させておき、低い電流でアーク起動させ、プラズマが安定した時点で相対的に内側電極11を引き上げ、図5(b)に示すように、外側電極12にプラズマ発生点を移す。この場合、内側電極11は外側電極12のプラズマが移行できない程度に引上げる。   In this configuration, when an arc is generated, as shown in FIG. 5 (a), the inner electrode 11 is protruded downward from the tip of the outer electrode 12, the arc is started with a low current, and when the plasma is stabilized, The inner electrode 11 is pulled up to move the plasma generation point to the outer electrode 12 as shown in FIG. In this case, the inner electrode 11 is pulled up to such an extent that the plasma of the outer electrode 12 cannot be transferred.

本実施形態によれば、低電流で起動して高電流で使用する場合、またはプラズマ密度が低く大きなプラズマ柱が必要な場合等に好適である。   According to this embodiment, it is suitable when starting with a low current and using it with a high current, or when a large plasma column with a low plasma density is required.

[第3実施形態(図6、図7(a),(b))]
図6は本発明の第3実施形態による真空中のアーク発生装置1の全体を示す構成図であり、図7(a),(b)は作用説明図である。
[Third Embodiment (FIGS. 6, 7A, 7B)]
FIG. 6 is a block diagram showing the whole of the arc generator 1 in vacuum according to the third embodiment of the present invention, and FIGS.

本実施形態は、図6に示すように、中空電極4が軸方向に相対移動可能な内側電極11および外側電極12を有し、内側電極11の先端部(下端部)が少なくとも外側電極12の先端部(下端部)から軸方向に突出および退入可能とした点において、第2実施形態と略同様である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the hollow electrode 4 has an inner electrode 11 and an outer electrode 12 that are relatively movable in the axial direction, and the tip end portion (lower end portion) of the inner electrode 11 is at least of the outer electrode 12. The second embodiment is substantially the same as the second embodiment in that it can protrude and retract in the axial direction from the tip (lower end).

本実施形態が第2実施形態と異なる点は、内側電極11の構成にある。本実施形態では、内側電極11の先端部(下端部)を一定長さに亘って本体部よりも肉薄とし、アークから受ける先端部の熱エネルギ密度を本体部よりも高める構成としたことにある。   The present embodiment is different from the second embodiment in the configuration of the inner electrode 11. In the present embodiment, the tip (lower end) of the inner electrode 11 is thinner than the main body over a certain length, and the thermal energy density of the tip received from the arc is higher than that of the main body. .

具体的には、内側電極11が第1実施形態の図1に示した中空電極4と略同様の構成であり、内側電極11が外側下部の段差部4cを介して本体部4bの外径よりも小径となっている。   Specifically, the inner electrode 11 has substantially the same configuration as the hollow electrode 4 shown in FIG. 1 of the first embodiment, and the inner electrode 11 has an outer diameter lower than the outer diameter of the main body portion 4b via a step portion 4c on the outer lower portion. Also has a small diameter.

アーク発生時には図7(a)に示すように、内側電極11を外側電極12の先端部から下方に突出させておき、低い電流でアーク起動させ、プラズマが安定した時点で相対的に内側電極11を引き上げ、図7(b)に示すように、外側電極12にプラズマ発生点を移す。この場合、内側電極11は外側電極12のプラズマが移行できない程度に引上げる。   When the arc is generated, as shown in FIG. 7A, the inner electrode 11 is protruded downward from the tip of the outer electrode 12, the arc is started with a low current, and the inner electrode 11 is relatively moved when the plasma is stabilized. The plasma generation point is moved to the outer electrode 12 as shown in FIG. In this case, the inner electrode 11 is pulled up to such an extent that the plasma of the outer electrode 12 cannot be transferred.

このような構成によれば、内側電極11のガス通路断面積が先端のみ小さくなっているので、第1実施形態と同様に、プラズマ発生域を電極先端のガス通路5aを小さい範囲に固定することができ、発生したプラズマの強度変動を抑え、またHeガスのような電離電圧の高いガスにおいても微量のガス流量で容易にアークを発生することができるとともに、内側電極11が外側電極12で放電領域を囲まれているので安定した溶接等が可能となり、簡単な装置で良質な溶接等の処理が行なえる。   According to such a configuration, since the gas passage cross-sectional area of the inner electrode 11 is reduced only at the tip, as in the first embodiment, the plasma generation region is fixed to the gas passage 5a at the tip of the electrode within a small range. It is possible to suppress fluctuations in the intensity of the generated plasma, and it is possible to easily generate an arc with a small gas flow rate even in a gas having a high ionization voltage such as He gas, and the inner electrode 11 is discharged by the outer electrode 12. Since the region is surrounded, stable welding or the like is possible, and high-quality welding or the like can be performed with a simple apparatus.

[第4実施形態(図8(a),(b))]
図8(a),(b)は本実施形態による真空中のアーク発生装置1の構成および作用を示す説明図である。
[Fourth Embodiment (FIGS. 8A, 8B)]
8A and 8B are explanatory views showing the configuration and operation of the arc generator 1 in vacuum according to the present embodiment.

これらの図に示すように、本実施形態では、内側電極11と外側電極12との間に筒状隙間をあけて第2ガス通路13が形成されるとともに、外側電極12の先端に第2ガス噴出口11aが形成されている。   As shown in these drawings, in the present embodiment, the second gas passage 13 is formed with a cylindrical gap between the inner electrode 11 and the outer electrode 12, and the second gas is formed at the tip of the outer electrode 12. A spout 11a is formed.

第2ガス通路13のうち、第2ガス噴出口11aの先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域が断面積の小さいプラズマ発生域とされ、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が大きく、第2ガス噴出口11aよりも大きくプラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部となっている。   In the second gas passage 13, a region of a certain length range on the gas supply side from the tip of the second gas outlet 11 a is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and further, the region on the gas supply side is a gas passage cross-sectional area. Is larger than the second gas ejection port 11a, and serves as a plasma generation region suppression unit that suppresses pressure fluctuations in the plasma generation region.

本実施形態の構成を適用して、例えば内側電極11および外側電極12の各ガス通路に異なるガスを供給することにより、発生するプラズマを調整して真空中のアーク発生方法を実施する。   By applying the configuration of the present embodiment, for example, by supplying different gases to the gas passages of the inner electrode 11 and the outer electrode 12, the generated plasma is adjusted, and the arc generation method in vacuum is performed.

上述のように、電離電圧の高いガスではアーク起動が難しくなる。これを解決する方法の一つとして、起動時にタッチスタートする内側電極11からは、アーク起動し易いArガス等の電離電圧の低いガスを用いて起動をかける。   As described above, arc starting becomes difficult with a gas having a high ionization voltage. As one of the methods for solving this, the inner electrode 11 that is touch-started at the time of activation is activated using a gas having a low ionization voltage such as Ar gas that is easily arc activated.

この場合、一旦プラズマになるとアークが安定するので、内側電極11を引き上げ、外側電極12から電離電圧の高いHeガス等を流して両方のガスが混在した状態でのプラズマとすることができる。   In this case, since the arc is stabilized once the plasma is formed, the inner electrode 11 is pulled up, and a He gas having a high ionization voltage is allowed to flow from the outer electrode 12 to obtain a plasma in a state where both gases are mixed.

この後、内側電極11からの電離電圧の低いガスの供給を止めると、アーク起動し難いHeガス等のアークを容易に得ることができる。また、内側電極11に供給するガスを止めずに混合ガス状態にすると、流量比に応じた特性を得ることが容易に行なえる。   Thereafter, when the supply of the gas having a low ionization voltage from the inner electrode 11 is stopped, it is possible to easily obtain an arc such as He gas which is difficult to start the arc. In addition, when the gas supplied to the inner electrode 11 is not stopped, a mixed gas state is obtained, and characteristics corresponding to the flow rate ratio can be easily obtained.

[第5実施形態(図9(a),(b))]
図9(a),(b)は本実施形態による真空中のアーク発生装置1の構成および作用を示す説明図である。
[Fifth Embodiment (FIGS. 9A, 9B)]
9A and 9B are explanatory views showing the configuration and operation of the arc generator 1 in vacuum according to the present embodiment.

これらの図に示すように、本実施形態では、内部にガス通路5を有するとともに、先端部にガス供給装置2から供給されたガスを噴出するガス噴出口5aを有する中空電極4としての内側電極11を備えている。そして、真空環境下で中空電極4のガス噴出口11aから噴出するガス中にアークを発生させて、被処理物の加熱処理を行なうようになっている。   As shown in these drawings, in the present embodiment, an inner electrode as a hollow electrode 4 having a gas passage 5 inside and having a gas ejection port 5a for ejecting the gas supplied from the gas supply device 2 at the tip. 11 is provided. Then, an arc is generated in the gas ejected from the gas ejection port 11a of the hollow electrode 4 in a vacuum environment to heat the object to be treated.

この構成において、中空電極4は軸方向に相対移動が可能な内側電極11および外側電極12を有し、内側電極11の先端部は少なくとも外側電極12の先端部から突出および退入可能とされ、かつ外側電極12の第2ガス通路13のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲は断面積が小さいプラズマ発生域とされ、さらにそのガス供給側の領域の流路断面積がガス噴出口5aよりも大きく、プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部となっている。   In this configuration, the hollow electrode 4 has an inner electrode 11 and an outer electrode 12 that can move in the axial direction, and the tip of the inner electrode 11 can protrude and retract from at least the tip of the outer electrode 12, In the second gas passage 13 of the outer electrode 12, the constant length range from the tip of the gas outlet to the gas supply side is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and the cross-sectional area of the channel in the region on the gas supply side. Is larger than the gas outlet 5a, and serves as a plasma generation region suppression unit that suppresses pressure fluctuations in the plasma generation region.

本実施形態によれば、例えば上記各実施形態の構成により、内側電極11および外側電極12の各ガス通路に異なるガスを供給することにより、発生するプラズマを調整することができる。   According to the present embodiment, for example, the plasma generated can be adjusted by supplying different gases to the gas passages of the inner electrode 11 and the outer electrode 12 according to the configuration of each of the above embodiments.

[第6実施形態(図10(a),(b))]
図10(a),(b)は本実施形態による真空中のアーク発生装置1の構成および作用を示す説明図である。
[Sixth Embodiment (FIGS. 10A, 10B)]
10A and 10B are explanatory views showing the configuration and operation of the arc generator 1 in vacuum according to the present embodiment.

本実施形態では、電極の外周面に冷却装置を軸方向に沿って移動可能に設けた真空中のアーク発生装置1について説明する。すなわち、本実施形態のアーク発生装置1は、中空電極4の外側に冷却装置14を設け、この冷却装置14は中空電極4の長軸に沿って上下に移動できる構成になっている。   In the present embodiment, an arc generator 1 in a vacuum in which a cooling device is provided on the outer peripheral surface of an electrode so as to be movable in the axial direction will be described. That is, the arc generator 1 of the present embodiment is provided with a cooling device 14 outside the hollow electrode 4, and the cooling device 14 is configured to move up and down along the long axis of the hollow electrode 4.

そして、アーク起動時には図10(a)に示すように、冷却装置14を引上げて電極先端の温度上昇に支障を無くすることができる。   And at the time of arc starting, as shown to Fig.10 (a), the cooling device 14 can be pulled up and the trouble in the temperature rise of an electrode front-end | tip can be eliminated.

そして、プラズマが安定した後には、図10(b)に示すように、中空電極4の先端側へ移動する。   Then, after the plasma is stabilized, it moves to the tip side of the hollow electrode 4 as shown in FIG.

これにより、プラズマの発生している中空電極4の外側が冷却され、プラズマは消滅しないように自己収縮して密度を上げる。したがって、結果的に溶接電流が同じでも、強いアークを得ることができる。また、このとき冷却装置14を上下に遥動させると、プラズマにパルス的な強度変化を与えることができ、パルス溶接が可能となる。   Thereby, the outside of the hollow electrode 4 where the plasma is generated is cooled, and the plasma is self-contracted to increase the density so as not to disappear. Therefore, as a result, a strong arc can be obtained even when the welding current is the same. At this time, if the cooling device 14 is swung up and down, the plasma can be given a pulse-like intensity change, and pulse welding becomes possible.

本実施形態によれば、温度調整によりアークを調整することができる。   According to this embodiment, the arc can be adjusted by temperature adjustment.

[他の実施形態]
本発明では、上記実施形態の他に種々の態様で実施することができる。例えば、溶接のほか、表面熱処理または材料分析を実施する真空中のアーク発生等に適用することができる。
[Other Embodiments]
The present invention can be implemented in various aspects in addition to the above embodiment. For example, in addition to welding, it can be applied to generation of arc in a vacuum for performing surface heat treatment or material analysis.

本発明の第1実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す全体図。1 is an overall view showing the configuration of a vacuum arc generator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による真空中のアーク発生装置の第1変形例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the 1st modification of the arc generator in vacuum by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による真空中のアーク発生装置の第2変形例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the 2nd modification of the arc generator in vacuum by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す全体図。The whole figure which shows the structure of the arc generator in vacuum by 2nd Embodiment of this invention. (a),(b)は本発明の第2実施形態の作用説明図。(A), (b) is operation | movement explanatory drawing of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す全体図。The whole figure which shows the structure of the arc generator in vacuum by 3rd Embodiment of this invention. (a),(b)は本発明の第3実施形態の作用説明図。(A), (b) is operation | movement explanatory drawing of 3rd Embodiment of this invention. (a),(b)は本発明の第4実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows the structure of the arc generator in vacuum by 4th Embodiment of this invention. (a),(b)は本発明の第5実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows the structure of the arc generator in vacuum by 5th Embodiment of this invention. (a),(b)は本発明の第6実施形態による真空中のアーク発生装置の構成を示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows the structure of the arc generator in vacuum by 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 アーク発生装置
2 ガス供給装置
2a ガス導入部
2b ガス受け部
2c 突出部分
2d 中空電極支持孔
3 シール部材
4 中空電極
4a 先端部(下端部)
4b 本体部
4c 外径段差部
4d ガス通路段差部
5 ガス通路
5a ガス噴出口
6 昇降機構
7 被処理物
8 電源
10 アーク被覆部
11 内側電極
11a ガス噴出口
12 外側電極
13 第2ガス通路
a ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arc generator 2 Gas supply apparatus 2a Gas introduction part 2b Gas receiving part 2c Projection part 2d Hollow electrode support hole 3 Seal member 4 Hollow electrode 4a Tip part (lower end part)
4b Main body portion 4c Outer diameter step portion 4d Gas passage step portion 5 Gas passage 5a Gas jet port 6 Lifting mechanism 7 Object to be processed 8 Power source 10 Arc covering portion 11 Inner electrode 11a Gas jet port 12 Outer electrode 13 Second gas passage a Gas

Claims (10)

アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置。 A gas supply device for supplying a gas for generating an arc, a hollow electrode having a gas passage inside and a gas outlet for ejecting the gas supplied from the gas supply device at the tip, and the hollow electrode and the object to be processed And a power source for generating a discharge by applying a voltage to the object, and generating an arc in the gas ejected from the gas ejection port of the hollow electrode in a vacuum environment to heat the object to be treated An arc generator, wherein a region of a certain length on the gas supply side from the tip of the gas ejection port in the gas passage of the hollow electrode is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and further the region on the gas supply side An arc generator in vacuum characterized in that the gas passage cross-sectional area is larger than that of the gas jet port, and the plasma generation zone suppression unit suppresses pressure fluctuations in the plasma generation zone. 前記中空電極の先端部の外寸法を本体部分よりも小さくし、この小外寸法部分の軸方向長さを前記中空電極のプラズマ発生域の長さよりも短く設定した請求項1記載の真空中のアーク発生装置。 2. The vacuum according to claim 1, wherein the outer dimension of the tip of the hollow electrode is made smaller than that of the main body, and the axial length of the small outer dimension is set shorter than the length of the plasma generation region of the hollow electrode. Arc generator. 前記中空電極の先端部に筒状のアーク被覆部を設け、このアーク被覆部の内側寸法は、前記プラズマ発生域の内側寸法よりも大きく、かつ前記プラズマ発生域抑制部の内側寸法よりも小さい設定とした請求項1または2記載の真空中のアーク発生装置。 A cylindrical arc coating part is provided at the tip of the hollow electrode, and the inner dimension of the arc coating part is set to be larger than the inner dimension of the plasma generation area and smaller than the inner dimension of the plasma generation area suppression unit. The arc generator in vacuum according to claim 1 or 2. アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極は軸方向に相対移動が可能な内側電極および外側電極を有し、前記内側電極の先端部は少なくとも前記外側電極の先端部から突出および退入可能とし、かつ前記内側電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置。 A gas supply device for supplying a gas for generating an arc, a hollow electrode having a gas passage inside and a gas outlet for ejecting the gas supplied from the gas supply device at the tip, and the hollow electrode and the object to be processed And a power source for generating a discharge by applying a voltage to the object, and generating an arc in the gas ejected from the gas ejection port of the hollow electrode in a vacuum environment to heat the object to be treated An arc generator, wherein the hollow electrode has an inner electrode and an outer electrode capable of relative movement in the axial direction, and the tip of the inner electrode can protrude and retract at least from the tip of the outer electrode, In the gas passage of the inner electrode, a region having a certain length range from the tip of the gas outlet to the gas supply side is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and the region on the gas supply side is a gas passage cross-sectional area. The greater the gas ejection port part, arc generation system in a vacuum, characterized in that the suppressing plasma generation area suppressing unit pressure variation in the plasma generation area. 前記内側電極の先端部を一定長さに亘って本体部よりも肉薄としてアークから受ける前記先端部の熱エネルギ密度を前記本体部よりも高める構成とした請求項4記載の真空中のアーク発生装置。 The arc generating device in vacuum according to claim 4, wherein the tip end portion of the inner electrode is thinner than the main body portion over a certain length so that the thermal energy density of the tip portion received from the arc is higher than that of the main body portion. . 前記内側電極と外側電極との間に筒状隙間をあけて第2ガス通路を形成するとともに、前記外側電極の先端に第2ガス噴出口を形成し、この第2ガス通路のうち、前記第2ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記第2ガス噴出口部よりも大きく前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部とした請求項5記載の真空中のアーク発生装置。 A cylindrical gap is formed between the inner electrode and the outer electrode to form a second gas passage, and a second gas outlet is formed at the tip of the outer electrode. A region of a certain length range on the gas supply side from the tip of the two gas injection ports is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and a gas supply cross-sectional area of the gas supply side region is larger than that of the second gas injection port part. The arc generating device in vacuum according to claim 5, wherein the plasma generating region suppressing unit is configured to suppress pressure fluctuation in the plasma generating region. アーク発生用のガスを供給するガス供給装置と、内部にガス通路を有するとともに先端部に前記ガス供給装置から供給されたガスを噴出するガス噴出口を有する中空電極と、この中空電極と被処理物との間に電圧を印加して放電を起させる電源とを備え、真空環境下で前記中空電極のガス噴出口から噴出するガス中にアークを発生させて前記被処理物の加熱処理を行なうアーク発生装置であって、前記中空電極は軸方向に相対移動が可能な内側電極および外側電極を有し、前記内側電極の先端部は少なくとも前記外側電極の先端部から突出および退入可能とし、かつ前記外側電極のガス通路のうち、ガス噴出口の先端からガス供給側の一定長さ範囲の領域を断面積が小さいプラズマ発生域とし、さらにそのガス供給側の領域をガス通路断面積が前記ガス噴出口部よりも大きく、前記プラズマ発生域の圧力変動を抑制するプラズマ発生域抑制部としたことを特徴とする真空中のアーク発生装置。 A gas supply device for supplying a gas for generating an arc, a hollow electrode having a gas passage inside and a gas outlet for ejecting the gas supplied from the gas supply device at the tip, and the hollow electrode and the object to be processed And a power source for generating a discharge by applying a voltage to the object, and generating an arc in the gas ejected from the gas ejection port of the hollow electrode in a vacuum environment to heat the object to be treated An arc generator, wherein the hollow electrode has an inner electrode and an outer electrode capable of relative movement in the axial direction, and the tip of the inner electrode can protrude and retract at least from the tip of the outer electrode, In the gas passage of the outer electrode, a region having a certain length range from the tip of the gas outlet to the gas supply side is a plasma generation region having a small cross-sectional area, and the region on the gas supply side is a gas passage cross-sectional area. The greater the gas ejection port part, arc generation system in a vacuum, characterized in that the suppressing plasma generation area suppressing unit pressure variation in the plasma generation area. 前記電極の外周面に冷却装置を軸方向に沿って移動可能に設けた請求項1ないし7のいずれかに記載の真空中のアーク発生装置。 The arc generator in vacuum according to any one of claims 1 to 7, wherein a cooling device is provided on the outer peripheral surface of the electrode so as to be movable along the axial direction. 請求項4ないし8のいずれかに記載のアーク発生装置を使用して、前記内側電極および外側電極の各ガス通路に異なるガスを供給することにより、発生するプラズマを調整することを特徴とする真空中のアーク発生方法。   A vacuum characterized in that the generated plasma is adjusted by supplying different gases to the gas passages of the inner electrode and the outer electrode using the arc generator according to any one of claims 4 to 8. Inside arc generation method. 請求項4ないし8のいずれかに記載のアーク発生装置を使用して、溶接、表面熱処理または材料分析を実施することを特徴とする真空中のアーク発生方法。 An arc generating method in a vacuum, wherein welding, surface heat treatment or material analysis is performed using the arc generating apparatus according to claim 4.
JP2006332697A 2006-12-09 2006-12-09 Arc generation device and arc generation method in vacuum Pending JP2008147011A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006332697A JP2008147011A (en) 2006-12-09 2006-12-09 Arc generation device and arc generation method in vacuum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006332697A JP2008147011A (en) 2006-12-09 2006-12-09 Arc generation device and arc generation method in vacuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008147011A true JP2008147011A (en) 2008-06-26

Family

ID=39606940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006332697A Pending JP2008147011A (en) 2006-12-09 2006-12-09 Arc generation device and arc generation method in vacuum

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008147011A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2457681A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 Kjellberg-Stiftung Torch for tungsten inert gas welding and electrode to be used in such torch
CN104308342A (en) * 2014-09-10 2015-01-28 北京工业大学 Central pulsation negative-pressure arc welding device and method
CN104308343A (en) * 2014-09-10 2015-01-28 北京工业大学 Central negative-pressure arc welding device and method
CN105491779A (en) * 2016-02-22 2016-04-13 周开根 Ionization synergized plasma pyrolysis device
CN105491782A (en) * 2016-02-16 2016-04-13 衢州迪升工业设计有限公司 Electrode of plasma device
CN105491781A (en) * 2016-02-16 2016-04-13 衢州迪升工业设计有限公司 Telescopic arc-striking plasma electrode

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2457681A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 Kjellberg-Stiftung Torch for tungsten inert gas welding and electrode to be used in such torch
CN104308342A (en) * 2014-09-10 2015-01-28 北京工业大学 Central pulsation negative-pressure arc welding device and method
CN104308343A (en) * 2014-09-10 2015-01-28 北京工业大学 Central negative-pressure arc welding device and method
CN104308343B (en) * 2014-09-10 2016-08-10 北京工业大学 Central negative pressure arc-welding apparatus and method
CN104308342B (en) * 2014-09-10 2017-04-05 北京工业大学 Center pulsed negative pressure arc-welding apparatus and method
CN105491782A (en) * 2016-02-16 2016-04-13 衢州迪升工业设计有限公司 Electrode of plasma device
CN105491781A (en) * 2016-02-16 2016-04-13 衢州迪升工业设计有限公司 Telescopic arc-striking plasma electrode
CN105491782B (en) * 2016-02-16 2017-10-20 衢州迪升工业设计有限公司 A kind of electrode of plasma device
CN105491781B (en) * 2016-02-16 2018-01-02 衢州迪升工业设计有限公司 The plasma electrode of telescopic striking
CN105491779A (en) * 2016-02-22 2016-04-13 周开根 Ionization synergized plasma pyrolysis device
CN105491779B (en) * 2016-02-22 2017-09-29 衢州昀睿工业设计有限公司 A kind of plasma pyrolysis device for ionizing collaboration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008147011A (en) Arc generation device and arc generation method in vacuum
US8680425B2 (en) Plasma arc torch having an electrode with internal passages
CN1326657C (en) Contact start plasma arc torch and method of initiating a pilot arc
JP5689456B2 (en) Plasma transfer type wire arc spray system, method for starting plasma transfer type wire arc spray system apparatus, and method for coating cylinder bore surface of combustion engine using plasma transfer type wire arc spray system apparatus
US9398679B2 (en) Air cooled plasma torch and components thereof
US9024230B2 (en) Method for starting a multi-gas plasma arc torch
KR20130140758A (en) Electrode for plasma torch with novel assembly method and enhanced heat transfer
CA2440113C (en) Plasma arc torch and method of operation
US9572243B2 (en) Air cooled plasma torch and components thereof
US6232574B1 (en) Method and apparatus for improving plasma ARC consumable life
KR100272917B1 (en) Plasma cutting method
EP3550940A1 (en) Bar nozzle-type plasma torch
CA2695902C (en) Cathode assembly and method for pulsed plasma generation
JP2006326636A (en) Plasma cutting apparatus and method
US20110210101A1 (en) Processes for using a plasma arc torch to operate upon an insulation-coated workpiece
JP3198727U (en) Plasma cutting torch electrode
JPH11314162A (en) Plasma torch
KR101002082B1 (en) Electrode for plasma arc torch
JP2008229705A (en) Plasma gma welding torch and plasma gma welding method
JPH0766871B2 (en) High-speed and temperature-controlled plasma spray method and equipment
JPH0541292A (en) Self cooling type plasma torch
US5140130A (en) Construction of nozzle for plasma cutting torch
US20210175044A1 (en) Heaterless hollow cathode
JP2007229783A (en) Arc welding apparatus in vacuum and its welding method
JP2020523771A (en) Plasma cutting method and torch for carrying out the method