JP2012014958A

JP2012014958A - プラズマ加工方法およびプラズマ加工装置

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Publication number: JP2012014958A
Application number: JP2010150422A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takai; 治高井; Nagahiro Saito; 永宏齋藤; Hideaki Takahashi; 英昭高橋; Ritsu Shirafuji; 立白藤
Original assignee: Nagoya University NUC
Current assignee: Nagoya University NUC
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP5565690B2

Abstract

【課題】加工ワークに与える熱量を抑制しつつ穴あけ加工が可能となるプラズマ加工方法およびプラズマ加工装置を提供する。
【解決手段】プラズマ加工装置１は、プラズマジェット発生部１１においてプラズマジェット１３を発生させ、容器部１５に配置された加工ワーク１７にプラズマジェット１３を照射する。プラズマジェット発生部１１において、放電支援ガスは第１ガス供給口２９から放電ガス通路２５に供給され、ノズル２７から加工ワーク１７側に向けて噴出する。ノズル２７には第２ガス供給口３１が形成されており、この第２ガス供給口３１からノズル２７にエッチング支援ガスが供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工ワークにプラズマジェットを照射することにより、前記加工ワークに穴あけ加工を行うプラズマ加工方法およびプラズマ加工装置に関する。

金属および非金属からなる加工ワークにプラズマジェットを照射することにより加工ワークを加工することが行われている。大気圧アークプラズマの中心部はおよそ１００００℃と言われており、例えば５０００℃付近の高温を利用して加工ワークの穴あけ加工および切断を行ったり、より低温の条件下にて表面処理や半田・ロウ付けなどの加工を行うことができる。

ところで、近年、高張力鋼板が採用された製品が広く使用されている。高張力鋼板とは、ハイテン鋼板とも呼ばれる高級鋼板のひとつであって、通常の鋼板より薄くて軽く、高い強度と優れたじん性を有している。従来、高張力鋼板にプラズマジェットを照射することにより、金属体表面を加熱して表面酸化膜を還元する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開平４−５２２１１号公報

上述したように、従来のプラズマジェットによる穴あけ加工では、加工ワークにおける加熱部（穴あけ加工する領域）が非常に高温になる。そのとき、その周辺部も熱伝導によって高温になる。

ここで、例えば上述した高張力鋼板は、熱の影響を受けると、結晶粒の粗大化や上部ベイナイトの生成などによってそのじん性は大きく劣化する。このように、加工ワークの材質によっては高温で品質が低下するため、なるべく低温で処理することが望まれる。

特許文献１の技術は、加工ワークをプラズマジェットから離して配置しているため、加工ワークの劣化は抑制できるものの、加工ワークの切断が実現できるものではなかった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工ワークに与える熱量を抑制しつつ穴あけ加工が可能となるプラズマ加工方法およびプラズマ加工装置を提供することである。

上述した問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、加工ワークにプラズマジェットを照射することにより、前記加工ワークに穴あけ加工を行うプラズマ加工方法であって、前記プラズマジェットを、略円筒状のノズルを通過させて前記加工ワークに照射し、前記ノズルの内部において、窒素ガスおよび水素ガスのうち少なくともいずれか一方を添加ガスとして添加することを特徴とするプラズマ加工方法である。

このようなプラズマ加工方法であれば、添加ガスをプラズマによって活性状態にして加工ワークに照射することで、加工ワークの穴あけ加工が促進される。そして、プラズマジェットが通過するノズルの内部において添加ガスを添加するため、添加ガスの作用を効率よく得ることができる。

仮に、ノズルの噴射口から噴射された後のプラズマジェットに添加ガスを添加した場合、添加ガスがプラズマジェットに接触した時点でプラズマジェットは拡散しているため、添加ガスが充分に活性状態とならず、添加ガスの作用を充分に得ることができない。また、プラズマジェットの照射開始位置において添加ガスを添加すると、プラズマ発生のための電極を劣化させたり、添加位置から加工ワークまでの距離が離れるため活性化（原子化）した添加ガスの再結合が生じて活性状態でなくなりその作用が充分に得られなくなる。なお、加工ワークを照射開始位置に接近させると、再結合した添加ガスの割合は低くなるが、加工ワークがプラズマジェットにおけるより高温な領域と接触することとなるため、加工ワークが高温になり好ましくない。

それに対し、上述した本発明のプラズマ加工方法では、ノズルの中を通過する密度の高い状態のプラズマジェットに添加ガスを添加するため、その添加ガスを効果的に活性化させることができる。よって、プラズマジェットによる加工能力が向上するため、加工ワークがプラズマジェットから離れた位置で、または短いプラズマ照射時間で穴あけ加工ができるようになり、加工ワークに与える熱量を小さくして穴あけ加工が実現できる。これにより、加工ワークの品質低下を抑制できる。

なお、穴あけ加工を実行しつつ、プラズマジェットと加工ワークの位置を相対的に移動させることで、加工ワークの切断を行うことも可能となる。
また、プラズマジェットを発生させる具体的な構成は特に限定されず、様々な方法をとることができる。例えば、電極と、その電極を覆うように配置されるノズルと、の間にアルゴンなどの放電支援ガスを通過させ、その状態で電極とノズルとの間に直流電圧を放電させてプラズマジェットを発生する方法が一般的に用いられるが、それ以外の方法でプラズマジェットを発生してもよい。

ところで、上記発明において、添加ガスの添加位置はノズル内部であれば良好な結果をえることができるが、請求項２に記載のように、前記添加ガスを前記ノズルの先端近傍において添加してもよい。

このようなプラズマ加工方法では、加工ワークと接触する活性状態の添加ガスの密度を高めることができるため、プラズマジェットによる加工能力をさらに向上することができる。

添加ガスとして用いる窒素ガスおよび水素ガスは、そのいずれか一方のみを用いても良いし、両方を用いてもよい。両方を用いる場合には、請求項３に記載のプラズマ加工方法のように、窒素ガスを、水素ガスの添加位置よりも前記ノズルの先端側において添加してもよい。

このようなプラズマ加工方法であれば、ノズルから噴出するプラズマジェットの外周側は、活性状態となった窒素ガスが分布するようになる。よって、加工ワークにおける穴あけ加工が為された端面付近には水素ガスが接触しにくくなり、水素ガスによる加工ワークの脆性の発生が抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ加工方法において、前記加工ワークにおける穴あけがなされる加工領域から５ｍｍ離間した点における温度が６５０℃以下となるように前記プラズマジェットの照射を行うことを特徴とする。

このようにプラズマジェット照射を行えば、加工ワークにおける加工領域以外の部分が熱の影響を受けて劣化してしまうことが抑制される。
なお、加工領域の周辺の温度を下げるためには様々な方法が考えられる。例えばプラズマジェットの出力調整や、加工ワークとプラズマジェット発生位置との距離の調整を行うことなどにより温度を下げることができる。

加工ワークの材質は特に限定されないが、高温に曝されることによってその品質の低下が起こりやすいものほど適しているといえる。
なお、上述した請求項４のプラズマ加工方法を用いる場合には、請求項５に記載のように、加工ワークとして高張力鋼板を用いてもよい。

高張力鋼板は、熱の影響を受けてその品質を低下させてしまいやすいが、本発明のプラズマ加工方法であれば、その品質低下を抑制しつつ穴あけ加工を行うことができる。
請求項６に記載の発明は、前記プラズマジェットを発生し、略円筒状のノズルを通過して前記プラズマジェットを外部に照射するプラズマジェット発生手段と、前記ノズル内部に、窒素ガスおよび水素ガスのうち少なくともいずれか一方を添加ガスとして添加する添加ガス供給口と、を備えることを特徴とするプラズマ加工装置である。

本発明のプラズマ加工装置では、加工ワークにプラズマジェットを照射するときに、プラズマジェットに添加ガスが添加されることによって加工能力が向上する結果、加工領域の周辺の温度を比較的低温に維持することができる。

即ち、本発明のプラズマ加工装置であれば、請求項１のプラズマ加工方法と同様に、加工ワークに与える熱量を小さくして穴あけ加工が実現できる。これにより、加工ワークの品質低下を抑制できる。

また、プラズマジェットと加工ワークの位置を相対的に移動させる移動手段をさらに設けることで、加工ワークの切断を行うことも可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプラズマ加工装置において、前記添加ガス供給口が前記ノズルの先端近傍に位置することを特徴とする。

このようなプラズマ加工装置では、加工ワークと接触する活性状態の添加ガスの密度を高めることができるため、プラズマジェットによる加工能力をさらに向上することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のプラズマ加工装置において、前記プラズマ加工装置が、前記ガス供給口として、窒素ガスを添加する窒素ガス供給口と、水素ガスを添加する水素ガス供給口と、を有しており、前記窒素ガス供給口が前記水素ガス供給口よりも前記ノズルの先端側に位置することを特徴とする。

このようなプラズマ加工装置であれば、ノズルから噴出するプラズマジェットの外周側に、活性状態となった窒素ガスを分布させることができる。よって、加工ワークにおける穴あけ加工が為された端面付近には水素ガスが接触しにくくなり、水素ガスによる加工ワークの脆性の発生を抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のプラズマ加工装置において、前記ノズルが、前記窒素ガス供給口の位置する領域から先端側における流路の断面積が、前記領域よりも前記ノズルの後端側における流路の断面積と比較して大きくなるように形成されていることを特徴とする。

このように構成されたプラズマ加工装置では、窒素ガスが供給されたときに窒素ガスがプラズマジェットの外周に分布しやすくなる。そのため、水素ガスのプラズマジェットの外周面における分布が小さくなり、加工ワークの脆性の発生をさらに抑制することができる。

プラズマ加工装置を示す模式図穴あけ加工後の加工ワークを示す写真穴あけ加工後の加工ワークを示す写真穴あけ加工における加工ワークの温度を示すグラフ穴あけ加工後の加工ワークを示す写真変形例のプラズマ加工装置を示す図エッチングガス供給口の最適位置のシミュレーションのモデル場反応レート係数を定めるために用いたグラフシミュレーション結果を示す図シミュレーション結果を示すグラフ

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）プラズマ加工装置の構成
本実施例のプラズマ加工装置１の模式図を図１に示す。プラズマ装置加工装置１は、プラズマジェット発生部１１においてプラズマジェット１３を発生させ、容器部１５に配置された加工ワーク１７にプラズマジェット１３を照射して加工ワーク１７に穴あけ加工を行う装置である。

プラズマジェット発生部１１は、先端（加工ワーク１７側）が尖った略円柱形状の陰極２１と、陰極２１の先端の外周を覆う略円筒形状である陽極２３と、を備えている。陰極２１は高温となるため、高融点金属であるタングステンを用いている。また、陽極２３は内部に冷却水を通すことで水冷しているため熱伝導率のよい銅を用いている。陰極２１と陽極２３との間には放電支援ガスが通過する放電ガス通路２５が形成されている。また、陽極２３の先端側は、プラズマジェット１３を照射する円筒形のノズル２７として形成されている。

放電支援ガスは第１ガス供給口２９から放電ガス通路２５に供給され、ノズル２７から加工ワーク１７側に向けて噴出する。
ノズル２７には第２ガス供給口３１が形成されており、この第２ガス供給口３１からノズル２７にエッチング支援ガス（本発明における添加ガス）が供給される。

加工ワーク１７が配置される容器部１５は、チャンバ３３と、蓋部３５と、ワーク設置台３７と、を備える。
チャンバ３３には、観測窓４１が設けられている。観測窓４１は、チャンバ３３内部の状態を外部から視認することができる。

蓋部３５には、噴出口４５と、排気弁４７とが設けられている。噴出口４５は、ノズル２７の直径と同径に形成された穴である。排気弁４７からは供給されたガスが排気される。

ワーク設置台３７は、チャンバ３３内部に配置されており、加工ワーク１７を保持するものである。
なお、陰極２１の先端から噴出口４５までの距離Ｄ１は２０ｍｍ、陰極２１の先端から第２ガス供給口３１の中心までの距離Ｄ２は１５ｍｍである。また、ノズル２７径（噴出口４５の径）Ｄ３はφ４ｍｍである。

プラズマジェット１３を生成する際には、放電支援ガスが放電ガス通路２５を流れる状態で陰極２１と陽極２３の間に電流を印加して放電を行わせる。すると、電離された導電性を持つ放電支援ガスがプラズマジェット１３としてノズル２７を通じて加工ワーク１７側に噴出される。

このようにして発生したプラズマジェット１３が加工ワーク１７を溶融して、穴あけ加工が行われる。
（２）プラズマ加工装置１による穴あけ加工
［実施例１］
上述したプラズマ加工装置１を用いて穴あけ操作を行った。また、全く同条件で３回の操作を行い、加工ワークの温度を３点において測定した。

加工ワークとして、引張強度１４７０Ｎ／ｍｍ²の高張力鋼板（２５ｍｍ×２５ｍｍ×ｔ１．２ｍｍ）を用いた。
プラズマ照射条件を以下に示す。

電流，電圧：１００Ａ，１８．５Ｖ
放電支援ガス：Ａｒ３Ｌ／ｍｉｎ
エッチング支援ガス：Ｎ₂ ３Ｌ／ｍｉｎ
プラズマジェット照射時間：３秒
ワーク‐噴射口間距離（図１中、距離Ｄ４）：２０ｍｍ
加工ワークの温度は熱電対によって測定した。熱電対は、３つの加工ワークにおけるプラズマジェット照射の中心位置からの距離をそれぞれ変化させて配置した。

上記条件でプラズマジェット照射を行った結果、いずれも約３Φの貫通穴が形成された。いずれも貫通穴の周辺に脆性が生じた箇所はなかった。照射後の加工ワークのうち２点を図２、図３に示す。各図において、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ表面および裏面を示している。図２においては、貫通穴１０１のエッジから熱電対１０３までの距離が５ｍｍとなった。図３においては同距離が８ｍｍとなった。図示しないもう１点の加工ワークでは、熱電対は貫通穴のエッジ部分の温度を測定した。

上記操作における加工ワークの各点の最高温度を図４のグラフに示す。エッジ部分の温度は約１５５０℃、エッジから５ｍｍの点の温度は６００℃、エッジから８ｍｍの点では３１０℃となった。
［実施例２］
実施例１と同様のプラズマ加工装置１および加工ワークを用い、加工ワーク‐噴射口間距離を１０ｍｍ、プラズマジェット照射時間を４秒にした以外は実施例１と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

上記条件でプラズマジェット照射を行った結果、直径５ｍｍの貫通穴が形成された（図５（Ａ）参照）。貫通穴のエッジ部分から５ｍｍの点の温度は６５０℃まで上昇したが、貫通穴の周辺に脆性が生じた箇所はなかった。
［実施例３］
加工ワーク‐噴射口間距離を１２ｍｍとした以外は実施例２と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

その結果、直径約３ｍｍの貫通穴が形成された。貫通穴の周辺に脆性が生じた箇所はなかった。
［実施例４］
加工ワーク‐噴射口間距離を１５ｍｍとした以外は実施例２と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

その結果、照射の中心位置を中心として加工ワークの一部が溶解した（図５（Ｂ）参照）。
［実施例５］
実施例１と同様のプラズマ加工装置１および加工ワークを用い、エッチング支援ガスをＮ₂に変えてＨ₂を用い、加工ワーク‐噴射口間距離を１０ｍｍ、プラズマジェット照射時間を４秒に変更してプラズマジェット照射を行った。

エッチング支援ガス：Ｈ₂ ３Ｌ／ｍｉｎ
その結果、直径約３ｍｍの貫通穴が形成された。貫通穴の周辺に脆性が生じた箇所はなかった。
［参考例１］
加工ワーク‐噴射口間距離を２５ｍｍとした以外は実施例２と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

その結果、加工ワークは溶解しなかった（図５（Ｃ）参照）。
［参考例２］
加工ワーク‐噴射口間距離を３０ｍｍとした以外は実施例２と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

その結果、加工ワークは溶解しなかった（図５（Ｄ）参照）。
［参考例３］
エッチング支援ガスを供給しない以外は実施例２と同じ条件にてプラズマジェット照射を行った。

その結果、加工ワークは溶解しなかった。
［結果］
エッチング支援ガスとしてＮ₂またはＨ₂を使用することで、貫通穴のエッジから５ｍｍ離れた位置の温度が６５０℃以下となるプラズマジェット照射条件によって貫通穴を形成することができた。また、実施例４と同様の操作でプラズマジェット照射時間を長くすることにより、温度を上昇させることなく貫通穴を形成することができた。
（３）発明の効果
本実施例のプラズマ加工装置１では、ノズル内部にエッチング支援ガスを供給することで、高張力鋼板の温度を比較的低温に維持したままプラズマジェット照射による穴あけ加工を実現できた。このように加工された高張力鋼板は、そのじん性などの品質を低下させることがない。
（４）変形例
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施例においては、プラズマ加工装置１は穴あけ加工のみが実行できる構成を例示したが、加工ワーク１７とプラズマジェット１３とを相対的に移動させる移動手段を備えることで、加工ワーク１７の切断が可能となるように構成してもよい。

また、プラズマジェット発生部１１の構成を、プラズマジェット１３の周囲がＮ₂／Ａｒの流れであり、プラズマジェット１３の中心部がＨ₂／Ａｒの流れとなるように構成してもよい。これによって、加工後に残るエッジ部分の水素脆弱性を抑制することができる。このように構成されたプラズマ加工装置を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）はプラズマジェット発生部周辺のみを示している。図１と同様の構成は同じ符号を付けて説明を省略する。

陰極５１には、水素ガスを添加するための水素ガス供給口５３と、窒素ガスを添加するための窒素ガス供給口５５と、が形成されている。窒素ガス供給口５５は、水素ガス供給口５３よりもノズル５７の先端側に位置する。またノズル５７は、窒素ガス供給口５５の位置する領域から先端側における流路の断面積（ノズル径）が、その上流側（後端側）における流路の断面積と比較して大きくなるように形成されている。

このようなプラズマ加工装置であれば、ノズル５７から噴出するプラズマジェット１３の外周側には、活性状態となった窒素ガスが主に分布する領域１３ａが形成される。よって、加工ワークにおける穴あけ加工が為された端面付近には水素ガスが接触しにくくなり、水素ガスによる加工ワークの脆性の発生が抑制される。また、窒素ガス供給口５５から下流のノズル径が広いことにより、供給された窒素ガスがプラズマジェット１３の外周に分布しやすくなる。そのため、上述した領域１３ａにおける水素ガスの分布をさらに小さくできる。

図６（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図６（Ｂ），（Ｃ）に示す。図６（Ｂ）に示すように、窒素ガス供給口５５はノズル５７の軸を中心に分散して配置することで、プラズマジェット１３の外周に窒素ガスを偏り無く添加することができる。窒素ガス供給口５５の数は特に限定されない。

また、図６（Ｃ）に示すように、窒素ガス供給口５５を、ノズル５７の内側壁面に沿うように角度をつけて配置してもよい。このように配置することで、外周からのガス流が竜巻状になり、外周部を流れるガス流と中央部を流れるガス流とが混合してしまうことを抑制できる。
（５）エッチングガス供給口の最適位置の設計
エッチングガス供給口の位置設定による加工ワーク近傍の窒素原子密度の変化をシミュレーションした。
（５．１）計算条件
モデル場（軸対象場）を図７に示す。なお、基板位置には障害物を置かずに計算した。

圧力：１ａｔｍ
流量：Ａｒ＝３Ｌ／ｍｉｎ，Ｎ₂＝３Ｌ／ｍｉｎ
温度：プラズマ領域中心＝９７２７Ｋ，壁面３００Ｋ（冷却）
Ｎ₂供給口は、５ｍｍ（試験条件Ａ），１０ｍｍ（同Ｂ），１５ｍｍ（同Ｃ）とした。

また、考慮した反応を以下に示す。
（Ａ）Ｎ₂＋ｅ→Ｎ＋Ｎ＋ｅの反応のレート係数を定める。
d[N]/dt=k1[e][N2]-k2[N][N][M]であるから、k1[e]という積が生成項の値を決めている。下記参考文献１のFig.7を参照し（図８に示す）、零次元方程式を解いた時に、図８とほぼ同じ[N]の定常値となるようにk1[e]の値を定めた。

大気圧アークプラズマの中心部はおおよそ１０，０００℃（９７２７Ｋ）と言われている。この温度に相当するN原子の密度（〜１０²⁴ｍ^-3）になるようにk1[e]をアジャストした。電子密度はr＝０，ｚ＝１５〜２０ｍｍに発生源があるとした。

参考文献１：P. Andre, J. Aubreton, M. F. Elchinger, P. Fauchais, and A. Lefort: "A New Modified Pseudoequilibrium Calculation to Determine the Composition of Hydrogen and Nitrogen Plasmas at Atmospheric Pressure", Plasma Chemistry and Plasma Processing, 21 (2001) 83‐105.
（Ｂ）Ｎ＋Ｎ＋Ｍ→Ｎ₂＋Ｍ
k2=5.0E+14*1.0E‐12*exp(‐4182/(8.314472*T)) （単位：m⁶ mol^-1 s^-1）
NISTデータベースによる（温度の単位はK）。

参考文献２：M. A. A. Clyne, D. H. Stedman: "Rate of recombination of nitrogen atoms", Journal of Physical Chemistry, 71, 3071‐3073 (1967).
（５．２）計算結果
計算結果を図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。（Ａ）〜（Ｃ）がそれぞれ試験条件Ａ〜Ｃに対応している。Ｎ₂の導入口をプラズマジェット発生位置から遠ざけることで、逆に基板がおかれる場所近傍のＮ原子密度が増えていることがわかる。

図９（Ａ）〜（Ｃ）のコントラストだけでは、定量的なＮ原子密度がわからないため、図１０に、ｒ＝０におけるｚ位置依存性のグラフを示す。この図より、プラズマ発生部とＮ₂導入口の距離を接近させると、プラズマ発生部近傍のＮ原子密度は大きくなるが、下流でのＮ原子密度は大きく減少する。これは、Ｎ₂導入口からｚ＝０のノズル位置に到達するまでの空間が狭いために、Ｎ原子同士の再結合頻度が高くなるためである。むしろ、プラズマ発生部とＮ₂導入口の距離を離した方がノズル位置（ｚ＝０）よりも下流のＮ原子密度が高くなる。これは、ノズル位置よりも下流になると、上流の場合のように閉じ込められていないため、発生したＮ原子同士が会合して再結合する頻度が低減し，より遠方まで高いＮ原子密度を維持することができるためである。

以上の結果より、エッチングガス供給口は、プラズマジェットの照射開始位置よりも基板位置（加工ワークの配置される位置）に寄せて配置されることが好ましいことが分かる。但し、ノズルの位置よりも加工ワーク側にてエッチングガスを添加すると、プラズマジェットの拡散によりエッチングガスが効率よく活性状態とならないことから、ノズルの先端近傍に配置することが好ましい。

１…プラズマ加工装置、１１…プラズマジェット発生部、１３…プラズマジェット、１５…容器部、１７…加工ワーク、２１…陰極、２３…陽極、２５…放電ガス通路、２７…ノズル、２９…第１ガス供給口、３１…第２ガス供給口、３３…チャンバ、３５…蓋部、３７…ワーク設置台、４１…観測窓、４５…噴出口、４７…排気弁、５１…陰極、５３…水素ガス供給口、５５…窒素ガス供給口、５７…ノズル、１０１…貫通穴、１０３…熱電対

Claims

加工ワークにプラズマジェットを照射することにより、前記加工ワークに穴あけ加工を行うプラズマ加工方法であって、
前記プラズマジェットを、略円筒状のノズルを通過させて前記加工ワークに照射し、
前記ノズルの内部において、窒素ガスおよび水素ガスのうち少なくともいずれか一方を添加ガスとして添加する
ことを特徴とするプラズマ加工方法。
前記添加ガスは、前記ノズルの先端近傍において添加される
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ加工方法。
前記添加ガスとして窒素ガスおよび水素ガスを添加し、
窒素ガスを、水素ガスの添加位置よりも前記ノズルの先端側において添加する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ加工方法。
前記加工ワークにおける穴あけがなされる加工領域から５ｍｍ離間した点における温度が６５０℃以下となるように前記プラズマジェットの照射を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ加工方法。
前記加工ワークは、高張力鋼板である
ことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ加工方法。
前記プラズマジェットを発生し、略円筒状のノズルを通過して前記プラズマジェットを外部に照射するプラズマジェット発生手段と、
前記ノズル内部に、窒素ガスおよび水素ガスのうち少なくともいずれか一方を添加ガスとして添加する添加ガス供給口と、を備える
ことを特徴とするプラズマ加工装置。
前記添加ガス供給口は、前記ノズルの先端近傍に位置する
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ加工装置。
前記プラズマ加工装置は、前記ガス供給口として、窒素ガスを添加する窒素ガス供給口と、水素ガスを添加する水素ガス供給口と、を有しており、
前記窒素ガス供給口は、前記水素ガス供給口よりも前記ノズルの先端側に位置する
ことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ加工装置。
前記ノズルは、前記窒素ガス供給口の位置する領域から先端側における流路の断面積が、前記領域よりも前記ノズルの後端側における流路の断面積と比較して大きくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ加工装置。