JPH02112895A - プラズマ電極材料 - Google Patents
プラズマ電極材料Info
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- JPH02112895A JPH02112895A JP26417088A JP26417088A JPH02112895A JP H02112895 A JPH02112895 A JP H02112895A JP 26417088 A JP26417088 A JP 26417088A JP 26417088 A JP26417088 A JP 26417088A JP H02112895 A JPH02112895 A JP H02112895A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/222—Non-consumable electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプラズマ切断トーチ用電極材料に関する。
第１図及び第５図は従来のプラズマ切断トーチの構成・
作用を示す図であり、第斗図はパイロットアーク発生時
の、第５図はプラズマアーク発生時の状態を夫々示す。
作用を示す図であり、第斗図はパイロットアーク発生時
の、第５図はプラズマアーク発生時の状態を夫々示す。
図中１は先端部を漏斗状に絞り込んだノズルである。ノ
ズル１内には、絶縁体で作られた作動ガス旋回周兼内筒
固定環１２を介して電極支持筒６が設けられ、ノズルｌ
の外周面にはノズル１と水密構造にして水冷外筒２が連
結されている。水冷外筒２には冷却水供給パイプ３及び
冷却水排出パイプ４が接続されている。電極支持筒６は
通電パイプ８の先端部に取付けられ、該電極支持筒６内
には電極冷却水導管９の先端部が挿入され、該電極支持
筒６の先端部にはタングステン、ハフニウム、ジルコニ
ウム等からなる棒電極７が設置されている。ノズル１と
通電パイプ８との間には電気絶縁体で作られた連結管１
３が設けられ、該連結管１３と作動ガス旋回周兼内筒固
定環１２との間のノズル１部分には作動ガス供給パイプ
５が接続されている。
ズル１内には、絶縁体で作られた作動ガス旋回周兼内筒
固定環１２を介して電極支持筒６が設けられ、ノズルｌ
の外周面にはノズル１と水密構造にして水冷外筒２が連
結されている。水冷外筒２には冷却水供給パイプ３及び
冷却水排出パイプ４が接続されている。電極支持筒６は
通電パイプ８の先端部に取付けられ、該電極支持筒６内
には電極冷却水導管９の先端部が挿入され、該電極支持
筒６の先端部にはタングステン、ハフニウム、ジルコニ
ウム等からなる棒電極７が設置されている。ノズル１と
通電パイプ８との間には電気絶縁体で作られた連結管１
３が設けられ、該連結管１３と作動ガス旋回周兼内筒固
定環１２との間のノズル１部分には作動ガス供給パイプ
５が接続されている。
電極冷却水導管９には電極冷却水供給パイプ１０及び電
極冷却水導管パイプ１１が接続されている。ノズル１は
電線１８ｂ′を介してパイロットアーク電源１６に接続
され、通電パイプ８は電線１８ａを介してプラズマ電源
１７に接続され、電線１８ａ、 １８ａ’を介してパイ
ロットアーク電＃１６に接続されている。またプラズマ
電源１７は電線１８ｂを介して被切断材１５に接続され
ている。このようにして電極支持筒６と被切断材１５と
の間で、プラズマアーク１４、（第り図参照）パイロッ
トプラズマ１４ａ及びプラズマアーク（又はアーク）１
４ｂを発生するようになっている。なお、第千図及び第
９図中斜線矢印（＋→）は、冷却水の流れ方向を示し、
矢印（→）は、作動ガスの流れ方向を示している。
極冷却水導管パイプ１１が接続されている。ノズル１は
電線１８ｂ′を介してパイロットアーク電源１６に接続
され、通電パイプ８は電線１８ａを介してプラズマ電源
１７に接続され、電線１８ａ、 １８ａ’を介してパイ
ロットアーク電＃１６に接続されている。またプラズマ
電源１７は電線１８ｂを介して被切断材１５に接続され
ている。このようにして電極支持筒６と被切断材１５と
の間で、プラズマアーク１４、（第り図参照）パイロッ
トプラズマ１４ａ及びプラズマアーク（又はアーク）１
４ｂを発生するようになっている。なお、第千図及び第
９図中斜線矢印（＋→）は、冷却水の流れ方向を示し、
矢印（→）は、作動ガスの流れ方向を示している。
プラズマアークを発生させる前にまず冷却水をノズル冷
却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パイプ１０からプ
ラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極支持筒（チッ
プ）６と棒電極７の冷却を開始する。次に作動ガス供給
パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空気及びそれ等の
混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パイプ５からトー
チ内に入れノズル１の先端から放出する。この時作動ガ
スは作動ガス旋回周兼内筒固定環１２により旋回流とな
りノズル先端に供給される。次にパイロットアーク電源
１６を作動させ、第４図に示す如く、棒電極７とノズル
１との間に小電流のパイロットアーク１４ａを発生させ
る。このパイロットアーク１４ａによって発生する熱に
よりノズル１の先端に供給された作動ガスは旋回プラズ
マ流となり、パイロットプラズマ１４ｂとしてノズル１
０から下方へ伸びて行く。このパイロットプラズマ１４
ｂが被切断材１５に接続した後、パイロットアーク電源
１６を切り、同時にプラズマ電源１７を作動させ、アー
ク１４ａを棒電極７と被切断材１５との間に移行させて
大電流（１００〜２５０Ａ）を流す。
却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パイプ１０からプ
ラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極支持筒（チッ
プ）６と棒電極７の冷却を開始する。次に作動ガス供給
パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空気及びそれ等の
混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パイプ５からトー
チ内に入れノズル１の先端から放出する。この時作動ガ
スは作動ガス旋回周兼内筒固定環１２により旋回流とな
りノズル先端に供給される。次にパイロットアーク電源
１６を作動させ、第４図に示す如く、棒電極７とノズル
１との間に小電流のパイロットアーク１４ａを発生させ
る。このパイロットアーク１４ａによって発生する熱に
よりノズル１の先端に供給された作動ガスは旋回プラズ
マ流となり、パイロットプラズマ１４ｂとしてノズル１
０から下方へ伸びて行く。このパイロットプラズマ１４
ｂが被切断材１５に接続した後、パイロットアーク電源
１６を切り、同時にプラズマ電源１７を作動させ、アー
ク１４ａを棒電極７と被切断材１５との間に移行させて
大電流（１００〜２５０Ａ）を流す。
これによりプラズマアーク１４が発生し、被切断材１５
を切断する。
を切断する。
従来のプラズマ切断トーチの電極材料はハフニウム（Ｈ
「）あるいはジルコニウム（Ｚｒ）の純金属、あるいは
両金属の合金で構成されており、かつ、プラズマアーク
発生側の後部を直接水で冷却し電極材の温度上昇を抑え
る構造になっており、電極寿命を長くする対策が取られ
ている。しかしながら、プラズマアーク電流が大きくな
りかつ、作動ガスに酸素を使うと、電極材温度が上昇し
、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり、電極寿命が
著しく短か（なる。このため、実機の切断作業では、電
極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品と
しての電極コストが非常に高いものになっていた。
「）あるいはジルコニウム（Ｚｒ）の純金属、あるいは
両金属の合金で構成されており、かつ、プラズマアーク
発生側の後部を直接水で冷却し電極材の温度上昇を抑え
る構造になっており、電極寿命を長くする対策が取られ
ている。しかしながら、プラズマアーク電流が大きくな
りかつ、作動ガスに酸素を使うと、電極材温度が上昇し
、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり、電極寿命が
著しく短か（なる。このため、実機の切断作業では、電
極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品と
しての電極コストが非常に高いものになっていた。
本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、
電極材の寿１ｉｎを長くして切断作業による消耗品コス
トを大幅に低減させることができるプラズマ切断用電極
材料を提供するものである。
電極材の寿１ｉｎを長くして切断作業による消耗品コス
トを大幅に低減させることができるプラズマ切断用電極
材料を提供するものである。
本発明は、
（１） ＋１を又はＺｒの酸化物とＩｆｆ又はＺｒの
炭、化物との混合物よりなるプラズマ切断トーチ用電極
材料及び （２）上記の混合物に、 ■ Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素よりなる群のうちの１
種以上の元素 ■ Ｙ、 Ｓｒ、 Ｂ及び希土類元素の酸化物よりなる
群のうちの１種以上の元素の酸化物 ■ Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素の硼酸化物よりなる群
のうちの１種以上の元素の硼酸化物のうちの成分を１種
以上含有させてなるプラズマ切断トーチ用電極材料 である。
炭、化物との混合物よりなるプラズマ切断トーチ用電極
材料及び （２）上記の混合物に、 ■ Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素よりなる群のうちの１
種以上の元素 ■ Ｙ、 Ｓｒ、 Ｂ及び希土類元素の酸化物よりなる
群のうちの１種以上の元素の酸化物 ■ Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素の硼酸化物よりなる群
のうちの１種以上の元素の硼酸化物のうちの成分を１種
以上含有させてなるプラズマ切断トーチ用電極材料 である。
空気プラズマ切断及び酸素プラズマ切断の電極材料に要
求される性質は、高融点で酸化物の融点も高く、かつ電
気伝導性がよく、熱伝導率が大きく、さらにアーク発生
のための仕事関数が小さいことが要求される。一方、空
気プラズマ切断及び酸素プラズマ切断の電極材料は、高
温プラズマ環境で直ちに酸化され、アーク（すなわち電
子）は、酸化物表面から発生していると予想される。従
って電極材料は金属である必要はなく、酸化物の融点が
高く、電気伝導性がよく、熱伝導率が大きく、さらに仕
事関数が小さければよい。
求される性質は、高融点で酸化物の融点も高く、かつ電
気伝導性がよく、熱伝導率が大きく、さらにアーク発生
のための仕事関数が小さいことが要求される。一方、空
気プラズマ切断及び酸素プラズマ切断の電極材料は、高
温プラズマ環境で直ちに酸化され、アーク（すなわち電
子）は、酸化物表面から発生していると予想される。従
って電極材料は金属である必要はなく、酸化物の融点が
高く、電気伝導性がよく、熱伝導率が大きく、さらに仕
事関数が小さければよい。
以上のことを考慮し、基本成分を、Ｈｆ又はＺｒの酸化
物とし、それに電気伝導性を与えるために、Ｉｆ又はＺ
ｒの炭化物を混合し、さらに仕事関数を下げるために■
、■及び■の元素及び化合物を微量添加した材料とする
。
物とし、それに電気伝導性を与えるために、Ｉｆ又はＺ
ｒの炭化物を混合し、さらに仕事関数を下げるために■
、■及び■の元素及び化合物を微量添加した材料とする
。
化物のアーク発生部に凝集し、電極材料の仕事関数を低
下させ、アーク発生点の温度を低下させる。また、Ｈｆ
又はＺｒの炭化物は、Ｈｆ又はＺｒの酸化物と混合し、
電極材の電気伝導性を向上させ、ジュール発熱を減少さ
せ、電極材の温度上昇を抑える。よって電極材の温度は
低下し、寿命は長くなる。
下させ、アーク発生点の温度を低下させる。また、Ｈｆ
又はＺｒの炭化物は、Ｈｆ又はＺｒの酸化物と混合し、
電極材の電気伝導性を向上させ、ジュール発熱を減少さ
せ、電極材の温度上昇を抑える。よって電極材の温度は
低下し、寿命は長くなる。
本発明の一実施例を、第１図、第２図及び第３図の図表
を用いて説明する。また、プラズマ切断トーチの構造・
名称・作用は従来と同様のため説明を省略する。
を用いて説明する。また、プラズマ切断トーチの構造・
名称・作用は従来と同様のため説明を省略する。
第１図は従来電極材料のハフニウム（Ｈｆ）と本発明の
Ｈｆ０ｔ＋ＨｆＣを基本成分とした本発明電極材料の電
極寿命を示す。また第２図は従来電極材のジルコニウム
（Ｚｒ）と本発明のＺｒＯ□＋ＨｆＣを基本成分とした
本発明電極材料の電極寿命を示し、第３図は従来電極材
料のハフニウム（ｌｌｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）と
本発明の他の電極材料の電極寿命を示す。何れも、プラ
ズマ電流２４〇八、プラズマ電圧１５０ｖ、電極材料径
１．５ ｍ、作動ガス００条件のものである。
Ｈｆ０ｔ＋ＨｆＣを基本成分とした本発明電極材料の電
極寿命を示す。また第２図は従来電極材のジルコニウム
（Ｚｒ）と本発明のＺｒＯ□＋ＨｆＣを基本成分とした
本発明電極材料の電極寿命を示し、第３図は従来電極材
料のハフニウム（ｌｌｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）と
本発明の他の電極材料の電極寿命を示す。何れも、プラ
ズマ電流２４〇八、プラズマ電圧１５０ｖ、電極材料径
１．５ ｍ、作動ガス００条件のものである。
第１図乃至第３図に示すように、本発明電極材料は従来
のＨｆ及びＺｒ材料に比べ、１６５〜３倍程度まで寿命
が伸びることがわかる。
のＨｆ及びＺｒ材料に比べ、１６５〜３倍程度まで寿命
が伸びることがわかる。
〔発明の効果］
本発明電極材料を使用することにより、プラズマ切断電
極の寿命が伸び、切断効率が向上すると共に、電極の消
耗品コストが低下し、高能率切断が可能となった。
極の寿命が伸び、切断効率が向上すると共に、電極の消
耗品コストが低下し、高能率切断が可能となった。
第１図〜第３図は本発明電極材料の効果を示す図表、第
４図はプラズマ切断トーチの構造（パイロットアーク発
生時）を示す図、第５図はプラズマ切断トーチの構造（
プラズマアーク発生時）を示す図である。 明
４図はプラズマ切断トーチの構造（パイロットアーク発
生時）を示す図、第５図はプラズマ切断トーチの構造（
プラズマアーク発生時）を示す図である。 明
Claims (2)
- （１）Ｈｆ又はＺｒの酸化物とＨｆ又はＺｒの炭化物と
の混合物よりなることを特徴とするプラズマ切断トーチ
用電極材料。 - （２）特許請求の範囲（１）の混合物に、 ［１］Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素よりなる群のうちの
１種以上の元素 ［２］Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素の酸化物よりなる群
のうちの１種以上の元素の酸化物 ［３］Ｙ、Ｓｒ、Ｂ及び希土類元素の硼酸化物よりなる
群のうちの１種以上の元素の硼酸化物 のうちの成分を１種以上含有させてなることを特徴とす
るプラズマ切断トーチ用電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26417088A JPH02112895A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | プラズマ電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26417088A JPH02112895A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | プラズマ電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112895A true JPH02112895A (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=17399429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26417088A Pending JPH02112895A (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | プラズマ電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02112895A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115338564A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP26417088A patent/JPH02112895A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115338564A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法 |
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