JPH02182380A - Nonconsumable electrode for oxygen plasma working - Google Patents

Nonconsumable electrode for oxygen plasma working

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JPH02182380A
JPH02182380A JP1001152A JP115289A JPH02182380A JP H02182380 A JPH02182380 A JP H02182380A JP 1001152 A JP1001152 A JP 1001152A JP 115289 A JP115289 A JP 115289A JP H02182380 A JPH02182380 A JP H02182380A
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aluminum
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Seiji Mizuno
成司 水野
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Koike Sanso Kogyo KK
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Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Abstract

PURPOSE:To reduce the manufacturing stages of the subject nonconsumable electrode and to extend the service life thereof by interposing an Al metallic spacer at a specified distance from the front end face of a holder and in the range within the specific % of the overall length of an operating insert in the contact surface between the holder and the operating insert. CONSTITUTION:The operating insert 2 made of Hf or a Hf alloy is penetrated and inserted from the front end face 1a of the holder 1 up to a through hole 1b on one face with the front end face 1a on a through hole 1d. The metallic spacer 3 made of Al or an Al alloy is arranged in the contact surface between the operating insert 2 inserted into the through hole 1d and the holder 1. The overall spacer 3 has >=3mm distance from the front end face 1a of the holder 1 and is arranged in the range within 80% of the overall length of the operating insert 2. By this method, the need to form the metallic spacer into a cup-shaped socket is eliminated and the manufacturing cost is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、酸素プラズマアークトーチに用いられる非消
耗形電極に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a non-consumable electrode used in an oxygen plasma arc torch.

〈従来の技術〉 今日、鋼板等の被加工材を切断或いは溶接する際に、酸
素プラズマアークを用いて加工することが行われている
<Prior Art> Today, when cutting or welding a workpiece such as a steel plate, an oxygen plasma arc is used.

前記酸素プラズマアークを発生するための電極として、
銅又は銅合金によって製作されたホルダーにハフニウム
又はハフニウム合金によって製作された作用インサート
を嵌装すると共に、前記ホルダーと作用インサートとの
全接触面にアルミニウム又はアルミニウム合金によって
製作された金属スペーサを配置したものが知られている
(特許第877804号)。
As an electrode for generating the oxygen plasma arc,
A working insert made of hafnium or a hafnium alloy is fitted into a holder made of copper or a copper alloy, and a metal spacer made of aluminum or an aluminum alloy is placed on the entire contact surface between the holder and the working insert. This is known (Patent No. 877804).

前記技術によれば、金属スペーサを、ホルダーを過熱と
酸化から保護するための熱遮蔽材としてa能させること
で、該ホルダーの寿命を延長することが出来るためを利
である。
This technique is advantageous because the metal spacer can serve as a heat shield to protect the holder from overheating and oxidation, thereby extending the life of the holder.

また前記技術による電極を製造するに際しては、先ずホ
ルダーの端面から所定の深さを有する穴を穿設すると共
にカップ状のアルミニウムソケットを製作する。前記ア
ルミニウムソケットに、所定長さに切断したハフニウム
線材を嵌合して固定した後、該アルミニウムソケットを
ホルダーの穴に埋め込み固定している。
Further, when manufacturing an electrode using the above technique, first, a hole having a predetermined depth is bored from the end surface of the holder, and a cup-shaped aluminum socket is manufactured. After fitting and fixing a hafnium wire cut to a predetermined length into the aluminum socket, the aluminum socket is embedded and fixed in the hole of the holder.

〈発明が解決しようとする課題〉 然し、上記技術による電極を製造する。には、ホルダー
の穴加工、アルミニウムソケットの製作。
<Problems to be Solved by the Invention> However, an electrode is manufactured using the above technique. This includes machining the holes for the holder and manufacturing the aluminum socket.

ハフニウムを嵌合したアルミニウムソケットのホルダー
に対する埋め込み等の作業に多くの時間がかかりコスト
アップ要因となっている。
It takes a lot of time to embed an aluminum socket fitted with hafnium into a holder, which increases costs.

本発明の目的は、ホルダーと作用インサートとの接触面
に金属スペーサを介在させた電極の優位点を維持すると
共に、コストダウンをはかることの出来る酸累プラズマ
加工用非消耗形電極を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a non-consumable electrode for oxidized plasma processing that maintains the advantages of an electrode in which a metal spacer is interposed at the contact surface between a holder and a working insert, and which can reduce costs. It is.

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決した本発明の酸素プラズマ加工用非消耗
形電極は、内部に冷却流体を流通させるための通孔を形
成した銅又は銅合金からなるホルダーと、前記ホルダー
の前41面から通孔まで貫通して嵌装されたハフニウム
又はハフニウム合金からなる作用インサートとを有し、
前記ホルダーの前端面から31以上であって、且つ前記
作用インサートの全長の80%以内の範囲に於ける前記
ホルダーと前記作用インサートとの接触面にアルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなる金属スペーサを配置し
て構成されるものである。
<Means for Solving the Problems> The non-consumable electrode for oxygen plasma processing of the present invention, which has solved the above problems, includes a holder made of copper or copper alloy and having a through hole formed therein for circulating a cooling fluid; a working insert made of hafnium or a hafnium alloy that is fitted through the holder from the front 41 side to the through hole;
A metal spacer made of aluminum or an aluminum alloy is disposed on the contact surface between the holder and the working insert within a range of 31 mm or more from the front end surface of the holder and within 80% of the total length of the working insert. It is composed of

く作用〉 上記手段によれば、消又は銅合金からなるホルダーの内
部に冷却流体を流通させるための通孔を形成すると共に
、該ホルダーの前端面から通孔まで貫通してハフニウム
又はハフニウム合金からなる作用インサートを嵌装した
ので、作用インサートを嵌装するためにホルダーに形成
する穴を所定深さを有する止まり穴とする必要が無く、
ホルダーの前端面から通孔までの貫通孔として形成する
ことが出来る。このためホルダーに対する穴加工が容易
となる。
According to the above-mentioned means, a through hole for circulating a cooling fluid is formed inside the holder made of hafnium or a copper alloy, and a hole made of hafnium or a hafnium alloy is formed by penetrating from the front end face of the holder to the through hole. Since the working insert is fitted, there is no need to make the hole formed in the holder a blind hole with a predetermined depth in order to fit the working insert.
It can be formed as a through hole from the front end surface of the holder to the through hole. This makes it easy to drill holes in the holder.

またホルダーと作用インサートとの接触面にホルダーの
前端面から3I以上、且つ作用インサートの全長の80
%以内の範囲に、アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる金属スペーサを介在させたので、前記金属スペー
サとして市販のアルミニウムパイプを利用することが出
来る。従って、従来の如くアルミニウムソケットを製作
する必要が無く、このため製造工程を減少することが出
来る。
In addition, the contact surface between the holder and the working insert should be at least 3I from the front end surface of the holder, and 80mm of the total length of the working insert.
% or less, a commercially available aluminum pipe can be used as the metal spacer. Therefore, there is no need to manufacture an aluminum socket as in the past, and the number of manufacturing steps can therefore be reduced.

前記金属スペーサとしてのアルミニウムパイプに、作用
インサートとしてのハフニウムを嵌合するには、所定寸
法に切断したハフニウム線材の端部を把持してアルミニ
ウムパイプに挿入し、両者を回転させつつ外周から押圧
することで、ハフニウム線材の周囲にアルミニウムを被
覆することが出来る。前記の如くしてハフニウム線材の
周囲にアルミニウムを被覆したものを、ホルダーに形成
した貫通孔に嵌合し、該ホルダーを回転させつつ外周か
ら押圧することで、ホルダーとハフニウム線材との接触
面にアルミニウムスペーサを配置することが出来る。
To fit hafnium as a working insert into the aluminum pipe as the metal spacer, grasp the end of a hafnium wire cut to a predetermined size, insert it into the aluminum pipe, and press from the outer periphery while rotating both. This allows the hafnium wire to be coated with aluminum. The hafnium wire coated with aluminum as described above is fitted into the through hole formed in the holder, and the holder is rotated and pressed from the outer periphery to form a contact surface between the holder and the hafnium wire. Aluminum spacers can be placed.

またホルダーにハフニウム又はハフニウム合金からなる
作用インサートを嵌装し、且つ両者の接触面に金属スペ
ーサとしてのアルミニウムスペーサを配置して構成した
電極を用いて酸素プラズマ加工を実施した場合、該電極
が破壊されたときに消耗しているハフニウムの深さは2
〜2.5朋の範囲である。従って、前記アルミニウムス
ペーサの最小長さは31以上あることが必要である。更
に、アルミニウムスペーサをハフニウム線材に被覆する
工程に於いて、ハフニウム線材を把持するために全長の
約20%程度の長さが必要である。従って、0;1記ア
ルミニウノ、スペーサの最大長さは、ハフニウム線材の
80%以内であることが必要である。
Furthermore, when oxygen plasma processing is performed using an electrode constructed by fitting a working insert made of hafnium or a hafnium alloy into the holder and placing an aluminum spacer as a metal spacer on the contact surface between the two, the electrode may break. The depth of hafnium consumed when
The range is 2.5 to 2.5. Therefore, it is necessary that the minimum length of the aluminum spacer is 31 or more. Furthermore, in the step of covering the hafnium wire with the aluminum spacer, a length of about 20% of the total length is required to grip the hafnium wire. Therefore, the maximum length of the 0;1 aluminum spacer needs to be within 80% of the hafnium wire.

〈実施例〉 以下上記手段を適用した酸素プラズマ加工用非消耗形電
極の実施例について図を用いて説明する。
<Example> Hereinafter, an example of a non-consumable electrode for oxygen plasma processing to which the above means is applied will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明による電極の断面説明図、第2[2+は
要部斜視説明図、第3図は本発明の電極を用いて酸素プ
ラズマ加工する際の模式説明図、第4図は本発明の電極
と比較するために用いた電極の断面説明図である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of the electrode according to the present invention, FIG. FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram of an electrode used for comparison with an electrode of the invention.

第1図及び第2図に於いて、銅又は1I−1合金からな
るホルダー1の先端に前端面1aが形成されており、且
つ内部には例えば水等の冷却流体を流通させるための通
孔1bが形成されている。また前端面1aと対向する通
孔1b側の面には、ホルダーlの中心と一部した突起1
cが形成されている。
In FIGS. 1 and 2, a front end surface 1a is formed at the tip of a holder 1 made of copper or 1I-1 alloy, and a through hole is formed inside for flowing a cooling fluid such as water. 1b is formed. In addition, on the surface of the through hole 1b side facing the front end surface 1a, there is a protrusion 1 that is a part of the center of the holder l.
c is formed.

ホルダー1の中心には、前端面1aから通孔1bまで貫
通孔1dが形成されている。
A through hole 1d is formed in the center of the holder 1 from the front end surface 1a to the through hole 1b.

前記貫通孔1dには、前端面1aと面一に、ハフニウム
又はハフニウム合金からなる作用インサート2が、ホル
ダー1の前端面1aから通孔1bまで貫通して嵌装され
ている。
A working insert 2 made of hafnium or a hafnium alloy is fitted into the through hole 1d so as to be flush with the front end surface 1a, penetrating from the front end surface 1a of the holder 1 to the through hole 1b.

前記貫通孔1dに嵌装した作用インサート2とホルダー
1との接触面には、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる金属スペーサ3が配置されている。前記金属ス
ペーサ3はホルダー1の前端面1aから3mm以上であ
って、且つ作用インサート2の全長の80%以内の範囲
に配置されている。
A metal spacer 3 made of aluminum or an aluminum alloy is arranged on the contact surface between the working insert 2 fitted in the through hole 1d and the holder 1. The metal spacer 3 is disposed at least 3 mm from the front end surface 1a of the holder 1 and within 80% of the total length of the working insert 2.

次に上記の如く構成した電極を製造する場合について説
明すると、先ず、ホルダー1の内部に通孔1bを形成す
ると共に突起ICを形成する。そしてホルダー1の前端
面1a側から、該ホルダー1に貫通孔1dを穿設する。
Next, the case of manufacturing the electrode configured as described above will be described. First, a through hole 1b is formed inside the holder 1, and a protrusion IC is formed. Then, a through hole 1d is formed in the holder 1 from the front end surface 1a side of the holder 1.

また作用インサート2及び金属スペーサ3を夫々所定の
長さに切断し、作用インサート2を金属スペーサ3に嵌
合し、作用インサート2の端部を把持して両者を回転さ
せ、金属スペーサ3の外周から押圧することで、作用イ
ンサート2の周囲に金属スペーサ3を強固に被1vlす
る1次いで、前記金属スペーサ3を被覆した作用インサ
ート2をホルダー1に形成°した貫通孔ldに挿入し、
該ホルダー1を外周から押圧して作用インサート2及び
金属スペーサ3をホルダー1に強固に保持する。その後
、ホルダーlの前端面1aを含む外周を所定の形状に旋
削し電極を形成する。このとき、作用インサート2.゛
金属スペーサ3及びホルダー1の前端面1aを同一面一
ヒに構成することが出来る。
In addition, the working insert 2 and the metal spacer 3 are each cut to a predetermined length, the working insert 2 is fitted into the metal spacer 3, and the ends of the working insert 2 are gripped and both are rotated, so that the outer periphery of the metal spacer 3 is cut. 1. Then, insert the working insert 2 covered with the metal spacer 3 into the through hole ld formed in the holder 1,
The working insert 2 and the metal spacer 3 are firmly held in the holder 1 by pressing the holder 1 from the outer periphery. Thereafter, the outer periphery of the holder I, including the front end surface 1a, is turned into a predetermined shape to form an electrode. At this time, the working insert 2.゛The metal spacer 3 and the front end surface 1a of the holder 1 can be configured to be on the same plane.

以上のようにして、ホルダーlに作用インサート2を嵌
装すると共に該ホルダー1と作用インサート2との接触
面に金属スペーサ3を配置することが出来る。従って、
従来技術の如く、金属スペーサをカップ状のソゲントに
形成することが不要となり、製造コストを削減すること
が可能となる。
In the manner described above, it is possible to fit the working insert 2 into the holder l and to arrange the metal spacer 3 on the contact surface between the holder 1 and the working insert 2. Therefore,
Unlike the prior art, it is not necessary to form a metal spacer into a cup-shaped sogent, making it possible to reduce manufacturing costs.

上記の如く措成された電極を用いて、例えば鋼板へを切
断する場合を第3図によって説明する。
The case where, for example, a steel plate is cut using the electrode constructed as described above will be explained with reference to FIG.

図に於いて、ホルダー1は電極台4に螺合等の手段によ
って着脱可能に取り付けられている。またホルダー1の
通孔1bには冷却水を導通ずるための冷却管5が配設さ
れている。プラズマトーチ本体6の先端にはノズルキャ
ップ7が着脱可能に砲り付けられており、該キャップ7
の内部は冷却水によって冷却されている。そして前記ノ
ズルキャンプ7によって、ノズル8が形成されている。
In the figure, a holder 1 is detachably attached to an electrode stand 4 by screwing or the like. Further, a cooling pipe 5 for conducting cooling water is provided in the through hole 1b of the holder 1. A nozzle cap 7 is removably attached to the tip of the plasma torch body 6.
The inside of the is cooled by cooling water. A nozzle 8 is formed by the nozzle camp 7.

またホルダー1とノズルキャップ7とで形成する空間に
は、M素通孔9から酸素ガスが供給されている。そして
作用インサート2を陰極とし、鋼板Aを陽極としてプラ
ズマ電流を印加すると、ノズル8からはプラズマアーク
10と酸素ガスとが鋼板Aに向かって噴射され、鋼板A
の表面を溶融すると共に熱化学的に該鋼+FAAを切断
する。この状態でプラズマトーチとjliil板八を相
対へに移動することで、該鋼4yi、Aに対する切断が
進行する。
Further, oxygen gas is supplied to the space formed by the holder 1 and the nozzle cap 7 from the M element through hole 9. When a plasma current is applied using the working insert 2 as a cathode and the steel plate A as an anode, a plasma arc 10 and oxygen gas are injected from the nozzle 8 toward the steel plate A.
The surface of the steel + FAA is melted and the steel + FAA is thermochemically cut. By moving the plasma torch and the steel plate 8 relative to each other in this state, the cutting of the steel 4yi, A progresses.

次に、プラズマアークを発生している際に於ける作用イ
ンサート2について説明する。
Next, the operating insert 2 during generation of a plasma arc will be explained.

前記作用インサート2の表面は、熱電子の放出に伴い高
温状態となる。また酸素用プラズマトーチの場合、作用
インサート2には酸化反応も起こり、前記熱電子の放出
及び酸化反応の相乗効果により作用インサート2の表面
はより高温度状態となる。この時、作用インサート2の
表°面は溶融し、且つその一部が気化することで消耗す
る。このため本実施例では、作用インサート2をホルダ
ー1の前端面1aから通孔1bまで貫通して嵌装するこ
とで、該作用インサート2を通孔1bに供給される冷却
水によって直接冷却し得るように措成し、冷却効果を高
めている。
The surface of the working insert 2 becomes hot due to the emission of thermoelectrons. In the case of an oxygen plasma torch, an oxidation reaction also occurs in the working insert 2, and the synergistic effect of the emission of thermionic electrons and the oxidation reaction brings the surface of the working insert 2 into a higher temperature state. At this time, the surface of the working insert 2 is melted and a part of it is vaporized, thereby being consumed. Therefore, in this embodiment, by fitting the working insert 2 through the holder 1 from the front end surface 1a to the through hole 1b, the working insert 2 can be directly cooled by the cooling water supplied to the through hole 1b. The cooling effect is enhanced.

前記酸化反応によって、作用インサート2の表面には酸
化生成物が付着する。ここで、作用インサート2の素材
と、表面に付着した酸化生成物との関係について説明す
る。特に、作用インサート2の素材としてハフニウムを
用いた場合と、ジルコニウムを用いた場合とを比較する
ことで、本発明に於いて作用インサート2にハフニウム
を用い、且つ作用インサート2とホルダー1との接触面
にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属スペ
ーサ3を用いた理由を説明する。
Due to the oxidation reaction, oxidation products adhere to the surface of the working insert 2. Here, the relationship between the material of the working insert 2 and the oxidation products attached to the surface will be explained. In particular, by comparing the case where hafnium is used as the material of the working insert 2 and the case where zirconium is used as the material, it is found that in the present invention, hafnium is used for the working insert 2 and the contact between the working insert 2 and the holder 1 is The reason why the metal spacer 3 made of aluminum or aluminum alloy is used on the surface will be explained.

前記酸化生成物は、常温状態では単結晶構造を有し、温
度の上昇に伴い正方品構造から立方晶構造へと変化する
。即ち、プラズマアークを発生している時に溶融状態に
あった酸化生成物が温席の低下に伴い固化し、立方晶構
造から単結晶構造へと変化したとき、酸化ジルコニウム
では約7.4%の体積増加が計測されており1.また酸
化ハフニウムでは約3.4%の体積増加が計測された。
The oxidation product has a single crystal structure at room temperature, and changes from a tetragonal structure to a cubic structure as the temperature increases. That is, when the oxidation product, which was in a molten state when the plasma arc was generated, solidifies as the hot spot decreases and changes from a cubic crystal structure to a single crystal structure, about 7.4% of the zirconium oxide Volume increase has been measured.1. In addition, an increase in volume of about 3.4% was measured for hafnium oxide.

先ず、作用インサート2とホルダー1との接触面に金属
スペーサ3が配置されていない場合について説明すると
、前記酸化生成物の体積増加により、素材と酸化生成物
との境界層とホルダーの接触面に応力が発生ずる。即ち
、酸化生成物の体積増加がホルダーによって規制される
ため、酸化生成物には圧縮応力が発生すると共に、該酸
化生成物がホルダーに付着する。この応力の発生度合は
素材にジルコニウムを用いた場合の方が大きいものと考
えられる。
First, to explain the case where the metal spacer 3 is not arranged at the contact surface between the working insert 2 and the holder 1, due to the increase in the volume of the oxidation product, the boundary layer between the material and the oxidation product and the contact surface between the holder Stress is generated. That is, since the volume increase of the oxidation product is regulated by the holder, compressive stress is generated in the oxidation product and the oxidation product adheres to the holder. It is thought that the degree of occurrence of this stress is greater when zirconium is used as the material.

そして、次のプラズマアークを発生すると、温度の上昇
に伴い酸化生成物は体積が減少し、且つ素材は熱膨張に
よる体積増加が発生する。このとき、素材と酸化生成物
との境界には剪断応力が発生し、素材の裏面から酸化生
成物の剥離が生じる。
Then, when the next plasma arc is generated, the volume of the oxidized product decreases as the temperature rises, and the volume of the material increases due to thermal expansion. At this time, shear stress is generated at the boundary between the material and the oxidation product, causing the oxidation product to peel off from the back surface of the material.

前記剪断応力は、体積増加の大きい酸化ジルコニウムと
ジルコニウムとの境界面に発生するものの方が、酸化ハ
フニウムとハフニウムとの境界に発生するものより大き
いと考えられる。またホルダーlには、温度上昇に伴う
酸化生成物の体積減少により引張応力が作用する。この
ようにプラズマアークの発生、停止を繰り返す毎に素材
の消耗が促進され、一定限度板上消耗したときに、素材
表面からの酸化生成物の剥離が一挙に進行し、同時にホ
ルダーの一部が剥離すると共に該ホルダーの素材である
銅を蒸発させて電極破壊に至るものである。
It is considered that the shear stress generated at the interface between zirconium oxide and zirconium, which increases in volume, is greater than that generated at the boundary between hafnium oxide and hafnium. Further, tensile stress acts on the holder l due to a volume reduction of the oxidation product as the temperature rises. In this way, as the plasma arc is repeatedly generated and stopped, the material wears out faster, and when the plate reaches a certain limit, the oxidation products peel off from the material surface all at once, and at the same time, part of the holder At the same time as it peels off, the copper that is the material of the holder evaporates, leading to electrode breakdown.

このため、作用インサート2の素材としてジルコニウム
を用いた場合とハフニウムを用いた場合を比較すると、
ハフニウムを用いた場合の方がプラズマアークの発生度
数に対する素材の消耗量が少なく、従って、寿命を永く
することが出来る。
Therefore, when comparing the case where zirconium is used as the material of the working insert 2 and the case where hafnium is used,
When hafnium is used, the amount of material wasted less with respect to the frequency of plasma arc generation, and therefore the life can be extended.

次に、作用インサート2とホルダーlとの接触面に金属
スペーサ3を配置した場合について説明する。
Next, a case will be described in which a metal spacer 3 is arranged on the contact surface between the working insert 2 and the holder l.

前記酸化生成物が高温状態から常温状態に変化する際に
発生する体積増加によって、作用インサート2の素材と
酸化生成物との境界層とホルダー1の接触面に応力が発
生することから、該接触面に酸化生成物の体積増加を吸
収し得る層を形成すれば、前記応力の発生を押さえるこ
とが可能である。
Due to the volume increase that occurs when the oxidation product changes from a high temperature state to a room temperature state, stress is generated at the contact surface between the holder 1 and the boundary layer between the material of the working insert 2 and the oxidation product. By forming a layer on the surface that can absorb the increase in volume of oxidation products, it is possible to suppress the generation of stress.

前記層としては、作用インサート2の消耗が進行し、電
極破壊に至るまでの範囲或いは該範囲以上に形成される
ことが必要であり、また作用インサート2の温度変化に
よる体積変化が生じても、該インサート2がホルダー1
から脱落することが無いように、作用インサート2を保
持し得ることが必要であり、また電気及び熱に対し良導
体であることが必要である。そしてこのような条件に適
合する素材としては、金、銀、アルミニウム等の金属を
挙げることが可能であるが、材料コスト。
The layer needs to be formed in a range where the wear of the working insert 2 progresses and the electrode breaks down or exceeds this range, and even if a volume change occurs due to a change in the temperature of the working insert 2, The insert 2 is the holder 1
It is necessary to be able to hold the working insert 2 in such a way that it does not fall off, and it is necessary to be a good electrical and thermal conductor. Materials that meet these conditions include metals such as gold, silver, and aluminum, but the cost of the materials is limited.

加工性、入手のし易さ等からアルミニウム又はアルミニ
ウム合金が最も適当である。
Aluminum or an aluminum alloy is most suitable from the viewpoint of workability, availability, etc.

以上説明したように、本発明の電極にあっては、作用イ
ンサート2としてハフニウムズはハフニラl、合金を用
いると共に、作用インサート2とホルダー1との接触面
にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属スペ
ーサ3を配置している。
As explained above, in the electrode of the present invention, hafnium alloy is used as the working insert 2, and a metal spacer 3 made of aluminum or aluminum alloy is provided on the contact surface between the working insert 2 and the holder 1. are placed.

次に、上記の如く構成した本発明による電極と、第4図
に示すようにホルダー1とハフニウムからなるイヤ川イ
ンサート2との接触面に金属スペーサ3を配置しない電
極との比較実験例について説明する。
Next, an example of a comparative experiment will be explained between the electrode according to the present invention configured as described above and an electrode in which no metal spacer 3 is arranged on the contact surface between the holder 1 and the Iyakawa insert 2 made of hafnium as shown in FIG. do.

〔実験例1〕 ハフニウムインサートの径      1.5−mハフ
ニウムインサートの長さ     81M銅ホルダーの
径           11鶴アルミニウムスペーサ
のJg、さ    0.1會量アルミニウムスペーサの
長さ     5smプラズマアーク電流      
  250A酸素ガス流量4ON j /s+in アーク時間             1 sinアー
ク停止時間           25sec上記条件
で電極が破壊されるまでのアーク発生回数は70〜12
0回であった。同一条件に於し)て、第4図に示す電極
は50回で破壊された(以下第4図に示す電極を用いた
破壊回数をr標準耐久数1という)。
[Experimental example 1] Diameter of hafnium insert 1.5-m Length of hafnium insert 81M Diameter of copper holder Jg of 11 Tsuru aluminum spacer Length of 0.1 weight aluminum spacer 5sm Plasma arc current
250A oxygen gas flow rate 4ON j/s+in Arc time 1 sin Arc stop time 25sec Under the above conditions, the number of arc occurrences until the electrode is destroyed is 70 to 12
It was 0 times. Under the same conditions), the electrode shown in FIG. 4 was broken after 50 cycles (hereinafter, the number of breaks using the electrode shown in FIG. 4 is referred to as r standard durability number 1).

〔実験例2〕 作用インサート2と金属スペーサ3を下記の条件とし、
他の条件を実験例1と同一としたところ、破壊に至るま
での回数は120〜220回であった。
[Experimental Example 2] The working insert 2 and the metal spacer 3 were set to the following conditions,
When the other conditions were the same as in Experimental Example 1, the number of times it took to break was 120 to 220 times.

このとき標準耐久数は90回であった。At this time, the standard durability was 90 times.

ハフニウムインサートの径2 mm ハフニウムインサートの長さ     8曹−アルミニ
ウムスペーサの厚さ    Q 、 2+uアルミニウ
ムスペーサの長さ     6l−(実験例3) 作用インサート2と金属スペーサ3を下記の条件とし、
他の条件を実験例1と同一としたところ、破壊に至るま
での回数は120〜180回であった。
Diameter of hafnium insert 2 mm Length of hafnium insert 8 Sodium - Thickness of aluminum spacer Q, 2+U Length of aluminum spacer 6l - (Experimental example 3) Working insert 2 and metal spacer 3 were set to the following conditions,
When the other conditions were the same as in Experimental Example 1, the number of times it took to break was 120 to 180 times.

このとき標準耐久数は90回であった。At this time, the standard durability was 90 times.

ハフニウムインサートの径2mu ハフニウムインサートの長さ     81■アルミニ
ウムスペーサの厚さ    0.2−−アルミニウムス
ペーサの長さ     3龍〔実験例4〕 作用インサート2と金属スペーサ3を下記の条件とし、
他の条件を実験例1と同一としたところ、破壊に至るま
での回数は130〜170回であった。
Diameter of hafnium insert 2mu Length of hafnium insert 81 ■Thickness of aluminum spacer 0.2 - Length of aluminum spacer 3 dragons [Experimental example 4] Working insert 2 and metal spacer 3 were set to the following conditions,
When other conditions were the same as in Experimental Example 1, the number of times it took to break was 130 to 170 times.

このとき標準耐久数は90回であった。At this time, the standard durability was 90 times.

ハフニウムインサートの径      2■麿ハフニウ
ムインサートの長さ      8−Iアルミニウムス
ペーサの厚さ     QJamアルミニウムスペーサ
の長さ     4讃−〔実験例5〕 作用インサート2と金属スペーサ3を下記の条件とし、
他の条件を実験例1と同一としたところ、破壊に至るま
での回数は120〜190回であった。
Diameter of hafnium insert 2 Length of hafnium insert 8 Thickness of I aluminum spacer Length of QJam aluminum spacer 4 - [Experimental example 5] Working insert 2 and metal spacer 3 were set to the following conditions,
When the other conditions were the same as in Experimental Example 1, the number of times it took to break was 120 to 190 times.

このとき標準耐久数は90回であった。At this time, the standard durability was 90 times.

ハフニウムインサートの径      2龍ハフニウム
インサートの長さ     8msアルミニウムスペー
サの厚さ    0.21アルミニウムスペーサの長さ
     51讃上記した如く、ハフニウムによって形
成した作用インサート2とホルダー1との接触面にアル
ミニウムによって形成した金属スペーサ3を3〜6關の
範囲で配置したところ、電極の寿命は略同様であり、標
準耐久数と比較して約30〜140%向上した。
Diameter of hafnium insert 2Length of hafnium insert 8msThickness of aluminum spacer 0.21Length of aluminum spacer 51As mentioned above, the contact surface between the working insert 2 formed of hafnium and the holder 1 is formed of aluminum. When the metal spacers 3 were arranged in a range of 3 to 6 times, the life of the electrodes was approximately the same, and was improved by about 30 to 140% compared to the standard durability.

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の酸素プラズマ加工
用非消耗形電極によれば、銅又は銅合金からなるホルダ
ーの内部に冷却流体を流通させるための通孔を形成する
と共に、該ホルダー〇前端面から通孔まで貫通してハフ
ニウム又はハフニウム合金からなる作用インサートを嵌
装したので、作用インサートを嵌装するためにホルダー
に形成する穴を所定深さを有する止まり穴とする必要が
無く、ホルダーの前端面から通孔までの貫通孔として形
成することが出来る。このためホルダーに対する穴加工
が容易となる。
<Effects of the Invention> As explained in detail above, according to the non-consumable electrode for oxygen plasma processing of the present invention, through holes are formed for circulating cooling fluid inside the holder made of copper or copper alloy. At the same time, since the working insert made of hafnium or hafnium alloy is fitted through the holder from the front end face to the through hole, the hole formed in the holder for fitting the working insert is a blind hole having a predetermined depth. It is not necessary to do so, and it can be formed as a through hole from the front end surface of the holder to the through hole. This makes it easy to drill holes in the holder.

またホルダーと作用インサートとの接触面にホルダーの
前端面から3−1以上、且つ作用インサートの全長の8
0%以内の範囲に、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる金属スペーtを介在させたので、前記金属スペ
ーサとして市販のアルミニウムパイプを利用することが
出来る。従って、従来の如くアルミニウムスペーサを製
作する必要が無く、このため製造工程を減少することが
出来る。
In addition, the contact surface between the holder and the working insert should be at least 3-1 from the front end surface of the holder and 8 of the total length of the working insert.
Since the metal spacer made of aluminum or aluminum alloy is interposed within the range of 0% or less, a commercially available aluminum pipe can be used as the metal spacer. Therefore, there is no need to manufacture aluminum spacers as in the past, and the number of manufacturing steps can therefore be reduced.

従って、生産コストを削減することが出来る。Therefore, production costs can be reduced.

また作用インサートとホルダーとの接触面に金属スペー
サを配置しない電極と比較して寿命を30〜140%延
長することが出来る等の特徴を有するものである。
Moreover, it has the feature that the life span can be extended by 30 to 140% compared to an electrode in which no metal spacer is disposed on the contact surface between the working insert and the holder.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による電極の断面説明図、第2図は要部
斜視説明図、第3図は本発明の電極を用いて酸素プラズ
マ加工する際の模式説明図、第4図は本発明の電極と比
較するために用いた電極の断面説明図であ゛る。 1はホルダー、1aは前端面、1bは通孔、ICは突起
、lft極は貫通孔、2は作用インサート、3は金泥ス
ペーサである。 第1 図 特許出願人  小池酸素工業株式会社
Fig. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of the electrode according to the present invention, Fig. 2 is a perspective explanatory diagram of main parts, Fig. 3 is a schematic explanatory diagram of oxygen plasma processing using the electrode of the present invention, and Fig. 4 is an explanatory diagram of the present invention. FIG. 1 is a holder, 1a is a front end surface, 1b is a through hole, IC is a protrusion, lft pole is a through hole, 2 is a working insert, and 3 is a gold spacer. Figure 1 Patent applicant: Koike Oxygen Industry Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  内部に冷却流体を流通させるための通孔を形成した銅
又は銅合金からなるホルダーと、前記ホルダーの前端面
から通孔まで貫通して嵌装されたハフニウム又はハフニ
ウム合金からなる作用インサートとを有し、前記ホルダ
ーの前端面から3mm以上であって、且つ前記作用イン
サートの全長の80%以内の範囲に於ける前記ホルダー
と前記作用インサートとの接触面にアルミニウム又はア
ルミニウム合金からなる金属スペーサを配置したことを
特徴とした酸素プラズマ加工用非消耗形電極。
A holder made of copper or a copper alloy with a through hole formed therein for circulating a cooling fluid, and a working insert made of hafnium or a hafnium alloy fitted through the holder from the front end surface to the through hole. and a metal spacer made of aluminum or aluminum alloy is disposed on the contact surface between the holder and the working insert within a range of 3 mm or more from the front end surface of the holder and within 80% of the total length of the working insert. A non-consumable electrode for oxygen plasma processing.
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