JP3141031B2 - 高電流密度型プラズマアークトーチのための改良型電極 - Google Patents

高電流密度型プラズマアークトーチのための改良型電極

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JP3141031B2
JP3141031B2 JP05520262A JP52026293A JP3141031B2 JP 3141031 B2 JP3141031 B2 JP 3141031B2 JP 05520262 A JP05520262 A JP 05520262A JP 52026293 A JP52026293 A JP 52026293A JP 3141031 B2 JP3141031 B2 JP 3141031B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は一般にプラズマアーク切断トーチに関し、詳
しくは低電流用の、高精細型トーチのための改良型電極
並びにインサート冷却方法に関する。
〔従来技術の説明〕
空気或は酸素をプラズマガスとして使用しシートメタ
ルその他をプラズマアーク切断するに際しては、ハフニ
ウム或はジルコニウムを銅製の電極の底面に押し嵌めし
た如き高放出率材料製のインサートを使用するのが一般
的である。電流は電極に印加され、作動の移行アークモ
ードに於いてパイロットアークが代表的にはトーチ内部
の電極と、この電極に隣接するノズルとの間に形成され
る。次いでアークが、アーク電流の全作動値への上昇と
関連して工作物に移行する。
従来から商業的に使用されているこの種の電極の全て
が円筒状のインサートを使用する。このインサートのト
ーチ部分の直径は約0.07インチ（約1.78mm）であり、ト
ーチ部分に流れる電流は20乃至260アンペアの幅で変動
する。前記直径値は本願発明の譲受人であるハイパーサ
ーム社が260アンペア型酸素プラズマ切断システム開発
中の1980年代に選択したものであるが、現在では標準イ
ンサート直径寸法である。
熱電子を高率で放出する形式のインサートの使用は極
めて望ましいものではあるが、標準型電極に高放出率型
のインサートを使用すると低電流レベル、例えば15乃至
70アンペアで使用した場合の寿命が著しく短くなる。こ
の問題は、高精細型トーチでは電流密度が従来型トーチ
のそれよりも代表的には３乃至４倍でありプラズマガス
の強力な渦流を使用してアーク位置を安定させるように
なっていることから特に厳しいものとなる。例えば、標
準インサート直径寸法を使用する高精細型トーチの過去
の試験によると、作動電流が15アンペアの時のハフニウ
ム製インサートは僅か50回の作動後に0.03インチ（約0.
76mm）以上の深さにまで消耗した。このような高率での
消耗は米国特許第5,080,227号に記載される電極消耗減
少技法を使用した場合でさえも観察された。
〔解決しようとする課題〕
従って、反応性プラズマガスを使用して低作動電流レ
ベルで作動されしかも同一用途に対する従来からの電極
を使用して得られるよりも有効寿命が数倍も長い、プラ
ズマアーク切断トーチのための電極を提供することであ
り、 電極の消耗及び切断品位を著しく改善する電極及び電
極冷却方法を提供することであり、 同等用途のための従来の電極よりも安価な電極を提供
することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、酸素或は空気のような反応性プラズ
マガスを使用して金属を切断するためのプラズマアーク
トーチであって、電極とインサートとを使用し、電極が
高熱伝導性材料から形成した胴部を具備し、インサート
が熱電子放出率の高い材料からなるプラズマアークトー
チが提供される。インサートはハフニウム製であり、胴
部が銅製であるのが好ましい。インサートは円筒状であ
り、プラズマガスに対し露呈され熱電子放出のために必
要な熱電子放出面積（Ａ）が電極の担持する最大作動電
流の関数として変動する。熱伝達の度合いを大きくする
ために、この熱電子放出面積はインサートの最小面積と
すべきである。機能的に表現するとインサートは、熱電
子放出表面上に選択作動電流により創出された溶融放出
スポットと少なくとも同じ長さであるところの直径を有
する。数学的に表現すると、入手可能な熱電子放出面積
で全電流を除した値として定義される電流密度は一定で
ある。インサートはその断面積が、選択した作動電流値
の要求する熱電子放出面積と少なくとも等しく、好まし
くは若干大きくされる。低電流の高精細型であり、説明
するように水冷されるトーチと共に使用するに好ましい
形態での電流密度は1.3×105アンペア/in2（約2.0×104
アンペア/cm2）の値で一定である。非−衝突帯域を考慮
すればこの好ましい形態での電流密度は6.0×104アンペ
ア/in2（約9.3×103アンペア/cm2）である。
対流によるインサートの冷却を改善するために、水の
ような冷却用流体の流れが、電極内部と、特にインサー
トを包納する電極の底壁を横断して循環される。インサ
ートはこの底壁を貫通して伸延し、冷却用水と直接接触
する配置を取る。電極はその内側穿孔の底壁に、インサ
ートの上方部分を取り巻く環状凹所と、胴部の材料であ
る銅製の中間リングとを含むのが好ましい。前記環状凹
所内には水入口が離間関係にて伸延される。この“ホロ
ーミル加工（hollowmilled）”構造により、（ｉ）イン
サートに隣接する水と直接接触する大きな伝熱表面が提
供され、（ii）トーチの底壁位置での水の流れ速度が高
速化され、（iii）電極内部と電極−冷却材界面位置と
を問わずベーパーロックの発生が回避される。
本発明の方法には、インサートをサイジングし、プラ
ズマガスに対し露呈される表面積を、アークが銅製の胴
部に衝突することなく選択作動電流を維持するに十分に
大きくしかもインサート材料をその沸点に加熱しないよ
うにするために十分小さくすることが含まれる。かくし
て本発明の方法には、インサートをサイジングし、この
インサートを取り巻く高伝導性材料を介しての伝導性冷
却を最大化することを含んでいる。サイジングは流体、
好ましくは水を使用しての電極内部での既知の対流冷却
と組み合わせて使用するのが好ましく、冷却用流体はイ
ンサート及び銅製のスリーブを取り巻く高速の流れ模様
としてインサートと直接接触するのが好ましい。
〔図面の簡単な説明〕
図１は従来型の電極を使用する高精細型プラズマアー
ク切断トーチの電極及びノズルの垂直方向断面図であ
る。
図２は本発明に従う構成の電極の垂直方向詳細断面図
である。
図2Aは図２を線Ａ−Ａで切断した拡大断面図であり、
電極及びそのインサートの端面が示される。
図３はハフニウム製インサートの、直径の関数として
の最大温度を表すグラフである。
図４は図１及び２に示す電極の底壁の、流入する冷却
材の温度の関数としての最大温度を表すグラフである。
〔具体例の詳細な説明〕
図１にはハイパーサーム社が開発し、HD−1070トーチ
として識別される高精細型プラズマアークトーチ（以
下、単に高精細型トーチとも称する）の前方部材10が示
される。この高精細型トーチは金属、特には移行アーク
モードで軟鋼に孔開け及び切断するべく設計されたもの
であるが、その他材料を孔開け、切断及びシェイプ加工
するために使用可能である。軟鋼の切断に際し、前記高
精細型トーチは酸素或は空気をプラズマガス12として作
動し、移行アーク14を形成する。電極16は代表的には銅
から形成され、その下端16a内に押し嵌めされたインサ
ート18を具備する。アークは強く収斂され、アークの電
流密度は6.0×104アンペア/in2（約9.3×103アンペア/c
m2）と、従来型プラズマアークトーチでの代表的な電流
密度である2.5×104アンペア/in2（約3.87×103アンペ
ア/cm2）の数倍とされる。
前方部材はノズル20を含み、このノズル20が内側ノズ
ル部材22と外側ノズル部材24とを具備し、内側ノズル部
材22と外側ノズル部材24との間には流路26が形成され、
プラズマガス流れ30の一部分28を分流させる。旋回リン
グ32がカント付きのポート32aを有し、このポート32aが
プラズマガス流れに旋回を付与する。この旋回により渦
流が発生し、アークは収斂され且つ安定化されることと
なる。プラズマガス流れの一部分28が分流されることに
より、外側ノズル部材24位置でのノズル出口オリフィス
36の断面積が比較的小さいにも関わらず、プラズマアー
クチャンバー34を貫いて強い渦流が生じることが保証さ
れ、この強い渦流流れがインサート18でのアーク14の位
置を安定化する。低電流、例えば15アンペアでのインサ
ート18の熱電子放出スポットは全体的に円形でありその
直径は約0.012インチ（約0.3mm）である。米国特許第4,
861,962号に記載される一般形式のノズルシールド38が
二次ガスの流れ40をアーク上に案内する。シールドとガ
ス流れ40とが、工作物から高精細型トーチ上に跳散し、
抉れやダブルアーク発生を招く溶融金属からノズルを保
護する。
水は外側ノズル部材24の周囲及び電極16の周囲を巡り
循環する。電極16は図示の如く中空であり、冷却水入口
チューブが図示するように電極内部を下方に伸延する。
インサート18は全体に円筒形状であり直径は0.07インチ
（約1.78mm）である。先に言及したように、円筒形状の
インサートに於てはトーチ部分を低電流15乃至70アンペ
ア）で作動させて切断作業を実施すると電極は急速に消
耗する。15アンペアではインサートには僅か50回の始動
後に0.03インチ（約0.76mm）の深さのピットが出来る。
この早期消耗は米国特許第5,070,227号に記載される消
耗減少技法を使用した場合でも生じる。米国特許第5,07
0,227号に記載の前記技法ではインサート材料が作働中
に溶融し、ガス流れの強い渦流がアーク終了時にこの溶
融材料を吹き飛ばすものをモデルとして使用する。しか
しながら、このモデルでの低電流での電極の消耗に関す
る説明は無い。
図１には高精細形トーチで使用するのに好適な本発明
に従う電極42が示される。電極42は円筒状胴部42aを具
備し、この円筒状胴部42aは使用のために高精細形トー
チに組み込んだ場合に高精細形トーチの中心線に沿って
伸延する。ねじ溝42bが図示しない陰極ブロックに電極
を着脱自在に固定する。この陰極ブロックは結局、同じ
く図示されない従来型D.C.電源の負極に接続される。フ
ランジ42cが外向きの環状凹所42dを具備し、この環状凹
所42dが電極周囲を流体シールするＯ−リングを受け
る。電極の下端は、電極の外側表面がノズル出口オリフ
ィス36と相対する全体に平坦な端面42eに向けて斜行し
始める部分の手前で若干細くなっている。
高放出率材料、好ましくはハフニウム製のインサート
44が端面42eの中心に位置決めされる。インサート44は
全体的に円筒状であり、円形の端面44aが出口オリフィ
ス36の直上にあってチャンバー34内部のプラズマガスに
対して露呈されている。インサート42は電極胴部の底壁
42fに開けた好適な穿孔に押し嵌めされる。インサート4
2は図１の電極16に於けるインサート18と同じ目的を果
たすものであるが、その構造は２つの点で大きく異な
る。
本発明の第１の主たる特徴は、電極の直径が全ての孔
精細形トーチ並びに全ての作動電流に対し、従来そうで
あったようには一定ではないことである。むしろ、電極
の直径は電極から移行アーク14に流れる作動電流（Ｉ）
の値と相関する。この電流値（Ｉ）と、プラズマチャン
バー36内でプラズマガスに対し露呈されるインサートの
熱電子放出面44aの面積Ａは、電流密度I/Aが一般に一定
にするよう変化する。機能的には、インサートの直径
は、選択した電流値でのインサート46上の熱電子放出ス
ポット46と少なくとも同程度ではあるが大き過ぎること
の無いように選択される。インサート材料の環状の狭い
境界部分44b（図2A参照）が放出スポットの周囲に設け
られる。この狭い境界部分はアークがインサートにすぐ
隣り合う胴部の端面42eに当らないことを保証する。以
下の表は、約15乃至70アンペアの低い電流範囲での異な
る最大作動電流に対する異なる寸法のインサートの一連
の試験結果を示している。
熱電子放出スポット直径の値は所定の電流レベルと所
定の作動条件でのインサートに於て可能な最小直径であ
る。表に挙げた好ましいインサート直径には境界部分44
bが含まれる。これらの値は、高精細形トーチの寿命試
験及び次いでのインサートの深さ及び横幅での消耗度の
測定を通して経験的に決定されたものである。２つの標
準的な寿命試験方法が実施された。第１の試験方法は４
秒間作動させ10秒間停止させるものであり、第２の試験
方法は１分間作動し10秒間停止するというものであっ
た。電極42の始動回数は第１の試験方法では本件出願人
の寿命目標とする800回に達し、第２の試験方法では240
回に達した。この時の消耗深さは上記表に示した全電流
レベルに対し0.04インチ（約1.01mm）と容認可能な値で
あった。これは、本発明の電極の寿命が標準型の設計形
状の電極の約５倍であることを表している。
記載した高精細形トーチ、電極そして作動条件に対す
るこうした経験的な試験結果は、少なくとも約1.2×105
アンペア/in2（約7.74×105アンペア/cm2）での、イン
サートからの好ましい一定電流密度（I/A）を生む。半
径方向で測定して約0.003から0.006インチ（約0.07から
0.15mm）の範囲の好適な境界部分を使用した場合の一定
電流密度は好ましくは約6.0×104アンペア/in2（約9.3
×103アンペア/cm2）である。
インサートは、これを軸線方向で底壁42fを長い距離
貫かせ中空の内部48に至らせるのが好ましい。チューブ
50が冷却材、好ましくは水の流れ52を導入する。この水
は電極の内側を貫いて循環し、特に底壁42fの内面或は
後面を横断して循環する。この水の流れはチューブと電
極の内壁とにより画定される環状通路54を介して電極を
出る。水の流量は流入温度が40℃未満の状態で毎分４乃
至５リットルであるのが好ましい。
電極を“ホローミル加工（hollowmilled）”し底壁42
fの後面に環状凹所56を形成することもまた好ましい。
これにより、好ましくは銅製である胴部材料の後面と水
との熱交換関係が助長される。この環状凹所は胴部材料
の後面を横断する水の流速をも増長させる。インサート
の後面44cもまた、壁を貫いて伸延していることから冷
却材と直接的に接触する。環状凹所に関しては、銅の熱
伝導率が優れていることから（398ワット/m℃）、ハフ
ニウムからの熱は冷却材へと横断方向に効率的に伝達さ
れる。ハフニウムの熱的特性（22ワット/m℃）は絶縁体
のそれに近いものである。インサートを底壁を完全に貫
いて伸延させたことで、インサートの下側に空気の薄膜
がトラップされなくなり、このトラップされた空気が断
熱層として作用することがないので熱伝導性が改善され
たと考えられる。
更に一般的には、従来の電極が低電流レベルでの寿命
が短いということは、インサートの熱電子放出スポット
位置での冷却が不十分なためにこの熱電子放出スポット
が沸点温度に達してしまうことが原因と考えられる。詳
述すれば本件出願人は、インサートの熱電子放出スポッ
トの加熱は、流量或は冷却材といった他の原因よりもイ
ンサートの直径に大きく関係することを見出した。この
直径との関係は図３にグラフで示される。図３のグラフ
は熱束が入力電力（115ボルト×15アンペア）の３％で
ある場合を示す。冷却材は温度４℃の水でありこの水の
流れが50,000ワット/m℃の熱伝達係数を生む。グラフ
は、図２に示す電極を最大作動電流15アンペアで作動す
る場合、インサート直径を約0.26インチ（約6.6mm）以
下に維持する限り、冷却材への電極を通しての内部的な
熱伝達によってインサート材料が沸点に加熱される事が
ないことを示している。もっと一般的に述べるなら、イ
ンサート直径の0.001インチ（約0.025mm）の各々がハフ
ニウムに於ける約300℃の温度上昇に関わっているので
ある。図３からは、ハフニウムの断熱特性によってイン
サートの熱電子放出スポットは直径が0.07インチ（約1.
78mm）の時に沸点となることも分かる。図３やその他設
計形状のトーチ或はその他の作動条件が、インサート材
料を沸点とすることのない環境部分の許容寸法を選択す
る上での目安を提供する。
図４はホローミル加工した電極（図２）での後面位置
の温度を図１の従来からの電極と比較したグラフであ
る。図３に関し説明したと同一の作動条件に対し、図２
の設計形状のホローミル加工した電極の底壁42fの後面
の温度は、流入する冷却材の温度に関わらず約12度低
い。このことは、水は100℃で沸騰することから重要で
ある。水が沸騰すると水と銅製の電極の胴部との間に蒸
気層が出現し、この蒸気層が伝熱性を実質的に低下させ
る。環状の凹所56が、伝熱のための広い表面積を提供す
ることによって冷却を助成しまた、流れの断面積を狭く
することにより流速を増長させる。この伝熱表面はイン
サートに物理的にも近く、インサートの少なくとも一部
分を包囲する。従って前記伝熱表面はインサートから冷
却材流れに至る短く且つ有効な熱的通路を提供する。
例示上であって、これに限定するものではないが、電
極42は長さ約1.2インチ（約3cm）であり、側壁の厚さは
0.03インチ（約0.753mm）、軸線方向で測定した底壁の
厚さは0.077インチ（約1.93mm）であった。環状凹所の
幅は0.083インチ（約2.1mm）、インサートからこの環状
凹所へと伸延する銅製の銅部の直径は0.130インチ（約
3.3mm）であった。インサートは0.20インチ（約5.1mm）
の長さをも有していた。インサートの直径が本発明に従
い電流と共に変化することは勿論である。
トーチを低電流、例えば17乃至70アンペアで作動した
場合の電極寿命を著しく伸ばす利益を有する、電極とト
ーチの作動方法、詳しくはハフニウムその他よりなるイ
ンサートの冷却方法を説明した。本発明は高精細形トー
チ作動時に前記利益を提供するに特に有益である。本発
明ではまた、トーチの正しい作動を妨害する程には消耗
しにくいインサートを使用して作業する結果、切断品位
がずっと良くなることも分かった。本発明はコスト上の
利益をも提供する。ハフニウムは高価なのである。イン
サートの直径を減少させることで、インサート42が従来
型のそれよりも長いという事実にも関わらずコストは著
しく節減される。
以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の
内で多くの変更を成し得ることを理解されたい。例え
ば、本発明をホローミル加工し後面を水冷する状態での
作動に関し説明したが、本発明の利益を、その達成度合
いは小さいとは言え、本発明に従う寸法としたインサー
トのみを使用して実現可能である。更に、インサートを
円形断面のものとして説明したが別の幾何学的寸法のも
のでも良い。インサートをハフニウム以外の材料から形
成可能であり、胴部を銅以外の高熱伝達製材料から形成
出来る。電極を、トーチ及び用途に応じた広範な形態の
ものとすることも可能である。本発明を酸素或は空気を
使用して作動する電極に絞って説明したが、本発明をそ
の他ガス及びその他のアーク電流レベルを使用して作動
させて良い。しかしながら、本発明は低い電流で、しか
も高精細形トーチに於てドラスチックな改善を提供す
る。本発明は、難しいがしかし重要な15アンペアレベル
での作動時に特に有利である。前述の改変や変更は以下
の請求の範囲の範囲内に含まれるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーオー，ライフェング アメリカ合衆国 03755 ニューハンプ シャー，レバノン，アパートメント ９，ボックス 800，アールアール ４ (72)発明者 ルー，ジペング アメリカ合衆国 03766 ニューハンプ シャー，レバノン，アパートメント ３，エラ ストリート ４ (72)発明者 ベカンダー，パトリック アメリカ合衆国 03766 ニューハンプ シャー，レバノン，アパートメント ５，プロスペクト ストリート 27 (72)発明者 ソーブル，ジョン アメリカ合衆国 03755 ニューハンプ シャー，エンフィールド，アールアール ２，ボックス 431エフ (56)参考文献 特開 平１−197075（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−55063（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−40091（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−184576（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−6932（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 10/00 H05H 1/34

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラズマアーク切断トーチのための電極で
    あって、 （ｉ）高い熱伝導性を有する材料から形成され、プラズ
    マアーク切断トーチの中心軸線に沿って該プラズマアー
    ク切断トーチの底壁に向けて伸延する胴部と、 （ii）高い熱電子放出率を特徴とする材料から成るイン
    サートにして、面積Ａを有する熱電子放出面がプラズマ
    ガスに対し露呈され、熱電子放出スポットが切断作業中
    に溶融するインサートとを含み、 該インサートの熱電子放出面の面積Ａが、電極の担持す
    る作動電流のレベルと比例し、該熱電子放出面の面積Ａ
    が、 （ｉ）所定の電流レベルでの切断作業により創出される
    熱電子放出スポットの面積と少なくとも等しく、 （ii）前記熱電子放出面の面積部分が沸騰しないよう十
    分小さく、 該インサートの直径が、電極の胴部をアークから確実に
    隔絶しそれにより、インサートの熱電子放出面積での約
    9.3×103アンペア/cm2（約6.0×104アンペア/in2）での
    一定の電流密度を創出するように選択されるプラズマア
    ーク切断トーチのための電極。
  2. 【請求項２】インサートが電極の胴部に押し嵌めされる
    請求項１の電極。
  3. 【請求項３】電極の胴部が、該胴部の、インサートを保
    持する底壁を除き中空とされる請求項１の電極。
  4. 【請求項４】中空の電極内部に冷却流体を循環させ、電
    極の胴部の対流による底壁の冷却を促進するための冷却
    流体循環手段を含む請求項３の電極。
  5. 【請求項５】冷却流体循環手段が端部開放式の冷却材入
    口を具備し、該冷却材入口が電極内部で該電極と相互離
    間関係において電極内部に取り付けられそれにより、前
    記冷却流体が電極の底壁を横断して高速で流動するため
    の流路を電極内部に画定する請求項４の電極。
  6. 【請求項６】インサートが電極の底壁を貫いて伸延する
    請求項３の電極。
  7. 【請求項７】電極の中空の内部に環状凹所が含まれ、該
    環状凹所はインサートと電極の胴部の中間部分とを包囲
    し、冷却材供給チューブが前記環状凹所内に伸延する請
    求項６の電極。
  8. 【請求項８】冷却材供給チューブ及び環状凹所が、循環
    する冷却材の流れ速度を増大させるための狭幅の流路を
    画定する請求項６の電極。
  9. 【請求項９】胴部が銅製でありインサートがハフニウム
    製である請求項１の電極。
  10. 【請求項１０】放出スポットの直径に基づく電流密度が
    約7.74×105アンペア/cm2（約1.2×105アンペア/in2）
    である請求項１の電極。
  11. 【請求項１１】プラズマアーク切断トーチ、特には、高
    い電流密度及びインサートに於ける熱電子放出スポット
    が小さいことを特徴とする高精細型トーチにして、前記
    インサートが該高精細型トーチの胴部の底端部に固着し
    た高い熱電子放出性材料から成る、高精細型トーチの電
    極寿命を伸ばすための方法であって、 インサートの、ノズルに対し露呈される面積を前記熱電
    子放出スポットの面積と少なくとも同程度の大きさであ
    るが、しかし切断作業中のインサート材料が沸騰するに
    は不十分な大きさに選択すること、 該選択により切断作業中に於ける前記ノズルに対し露呈
    された面積での電流密度を約9.3×103アンペア/cm2（約
    6.0×104アンペア/in2）とすること、 を含む高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法。
  12. 【請求項１２】高精細型トーチの胴部の底端部を、該底
    端部の内面に沿って冷却材を循環させることによる対流
    により冷却することを含む請求項11の方法。
  13. 【請求項１３】インサートを冷却材との直接接触状態に
    配置することを含む請求項12の方法。
  14. 【請求項１４】冷却材を循環させ対流により冷却するこ
    と及びインサートを冷却材との直接接触状態に配置する
    ことによりインサートの内面の温度を約12℃に低下させ
    ることを含む請求項13の方法。
  15. 【請求項１５】プラズマアーク切断トーチ、特には、高
    い電流密度及びインサートに於ける熱電子放出スポット
    が小さいことを特徴とする高精細型トーチにして、前記
    インサートが該高精細型トーチの胴部の底端部に固着し
    た高い熱電子放出性材料から成る高精細型トーチの電極
    寿命を伸ばすための方法であって、 インサートの、ノズルに対し露呈される面積を前記熱電
    子放出スポットの面積と少なくとも同程度の大きさであ
    るが、しかし切断作業中のインサート材料が沸騰するに
    は不十分な大きさに選択しそれにより、電極内部でのイ
    ンサートから胴部への熱伝達を助長させる一方、前記胴
    部へのアークの衝突を回避することを含み、 前記ノズルに対し露呈される面積部分を全体的に円形と
    し、その直径を、電流の範囲が約15アンペアから約70ア
    ンペアである範囲において約0.3mm（0.012インチ）から
    約0.66mm（0.026インチ）の範囲とすることを含み、 前記高精細型トーチの胴部を銅製とし、インサートをハ
    フニウム製とすることを含む高精細型トーチの電極寿命
    を伸ばすための方法。
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