JPH02229696A - プラズマ加工用電極の製造方法及び電極 - Google Patents

プラズマ加工用電極の製造方法及び電極

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JPH02229696A
JPH02229696A JP1048632A JP4863289A JPH02229696A JP H02229696 A JPH02229696 A JP H02229696A JP 1048632 A JP1048632 A JP 1048632A JP 4863289 A JP4863289 A JP 4863289A JP H02229696 A JPH02229696 A JP H02229696A
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JP
Japan
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holder
electrode
working insert
insert
hole
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JP1048632A
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English (en)
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Seiji Mizuno
成司 水野
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Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205Non-consumable electrodes; C-electrodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (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。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は酸素プラズマアークトーチ又はエアプラズマア
ークトーチに用いられる電極に関するものである. く従来の技術〉 今日、鋼板等の被加工材を切断又は溶接する際に、動作
ガスとして酸素を用いる酸素プラズマアーク、或いは動
作ガスとして空気を用いるエアプラズマアークを使用す
ることが一般的に行われている. 前記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作用インサート
としてハフニウム又はハフニウム合金からなる線材を嵌
装したものが知られている(特許第746035号》. 前記技術に於いて、所定長さに切断したφ1.6〜φ2
.0のハフニウム又はハフニウム合金(以下『ハフニウ
ム』という)からなる作用インサートを用いると共に、
ホルダーに作用インサートの径と同径の孔を穿設し、こ
の孔に該作用インサートを圧入することで電極を構成し
ている.また前記技術によれば、電極の寿命を向上させ
ることが可能となる。
く発明が解決しようとする課題〉 然し、作用インサートとしての前記ハフニウムの面粗度
にバラツキがあり、一例えば作用インサートをホルダー
に圧入する際に、該作用インサートがホルダーに穿設し
た孔の表面を陥ることがあり、このため、圧入された作
用インサートとホルダーとの接触面に於ける密着度にバ
ラツキが発生する虞がある. 前記の如くして、作用インサートとホルダーとの密着度
にバラツキが生じた場合、製造された個々の電極の寿命
にバラツキが生じ、平均耐久時間を短くしている.例え
ば作用インサートとホルダーとが完全に密着していない
場合には、前記作用インサートとホルダーとの接触面に
於ける電気伝導度及び熱伝導度が低下し、このためプラ
ズマアークの発生による熱が作用インサートからホルダ
ーに平均して伝達されず、作用インサートが局部的に溶
融し消耗が促進されることで電極の寿命が短くなる. 本発明の目的は、作用インサートとホルダーとの接触面
にセラミックス層を設けることで、作用インサートとホ
ルダーとの密着性を向上させ、これにより耐久性を向上
させたプラズマ加工用電極の製造方法とプラズマ加工用
電極を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するためのプラズマ加工用電極の製造方
法は、所定長さに切断し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の表面に導電性セラミックス
を積層形成し、前記導電性セラミックス層を形成した作
用インサートを銅又は銅合金からなるホルダーの所定位
置に形成した貫通孔に挿入した後、前記ホルダーを外周
から押圧して導電性セラミックス層を形成した作用イン
サートとホルダーとを密着させることを特徴としたもの
である。
またプラズマ加工用非消耗型電極は、内部に冷却流体を
流通す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前記通孔まで貫通
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、前記ホルダーと作用インサートとの
接触面に設けられた導電性セラミックス層と、により構
成されるものである. く作用〉 上記プラズマ加工用電極の製造方法によれば、作用イン
サートの表面に導電性セラミックス(以下『セラミック
スjという)を積層形成することで、作用インサートに
セラミックス層を密着させることが出来る。そして表面
にセラミックス層を形成した作用インサートをホルダー
に穿設した貫通孔に挿入し、その後ホルダーの外周から
押圧することで、前記セラミックス層を形成した作用イ
ンサートとホルダーとを密着させることが出来る.この
ため、ホルダーと作用インサートとの密着度を均一にし
たプラズマ加工用電極を得ることが出来る. またプラズマ加工用電極は、作用インサートとホルダー
との接触面に導電性セラミックス層を設けたので、該セ
ラミックス層を作用インサートとホルダーとの間の熱遮
壁として機能させることが出来る.即ち、導電性セラミ
ックス層の融点が高いため、作用インサートが溶融した
場合に該インサートの溶融及び酸化による熱のホルダー
に対する伝導を導電性セラミックス層が遮断することで
、ホルダーの過熱を防止することが出来る.このため、
ホルダーの溶融による破壊が防止され、従って、電極の
寿命を延長することが出来る。
〈実施例〉 以下上記手段を適用したプラズマ加工用電極の一実施例
について図を用いて説明する。
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。
第1図及び第2図に於いて、銅又は銅合金からなるホル
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1の中心と一致した突起ICが形
成されている。
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. 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。
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との接触面には導電性セラミックス3が設けられてい
る. 次に、上記の如く構成された電極の製造方法について説
明する. 先ず、ハフニウム線材を所定長さに切断し、作用インサ
ート2を製作する。次に、この作用インサート2の表面
にセラミックスN3を積層形成する. 前記作用インサート2の表面にセラミックス層3を形成
する場合、例えば導電性セラミックス原料を作用インサ
ート2の表面に均一の厚さで溶射して形成することが出
来る。本実施例では、セラミックス原料として炭化珪素
(SiC)を用い、このSiCをハフニウムの表面に溶
射した後、溶射の際に発生するブローホールをレーザー
ビームを照射して封孔処理すると共に、作用インサート
2の表面に積層したセラミックス層3の表面の粗度を均
一にすることで、表面にセラミックス層3を積層した作
用インサート2を得た。
また作用インサート2の表面にセラミックス層3を形成
するに際し、例えば導電性セラミックス原料を粘土状に
混成した中間材料を用い、該粘土状セラミックス原料を
作用インサート2の表面に塗布し、これを焼成して形成
することも出来る.本実施例では、SiCに酸化イント
リウム(Yt(h)を添加した粘土状中間材料をハフニ
ウムの表面に均一に粘着させ、これを約1500〜16
00℃の温度で焼成して表面にセラミックス層3を積層
した作用インサート2を得た。
次に、ホルダー1の内部に通孔1bを穿設すると共に突
起ICを形成する。そしてホルダーlの前端面1a側か
ら、該ホルダーlに貫通孔1dを穿設する.このとき、
貫通孔1dの径は、作用インサート2の表面に積層した
セラミックス層3の外径よりも僅かに大きな径で穿設す
る.次いで、ホルダー1に穿設した貫通孔1dに、表面
にセラミックス層3を積層した作用インサート2を挿入
し、ホルダー1を外周から均一に押圧する。即ち、ホル
ダー1を外周から均一に押圧することで冷間鍛造を施し
、これによりホルダー1とセラミックス層3を積層した
作用インサート2とを均一に密着させることが出来る。
上記の如くしてホルダー1の貫通孔1dにセラミックス
N3を積層した作用インサート2を嵌装し、必要に応じ
て該ホルダーlの前端面1aを旋削してホルダー1の前
端面1aと作用インサート2及びセラミックス層3を同
一面とすることで、プラズマ加工用電極を製造すること
が出来る。
次に、上記の如くして製造されたプラズマ加工用電極を
用いて鋼板Aを切断する場合を第3図によって説明する
. 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が着脱可能に取り付けられており、該キャンプ
7の内部は冷却水によって冷却されている.そして前記
ノズルキャップ7によってノズル8が形成されている。
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
は酸素通孔9から酸素ガスが供給されている. 上記構成に於いて、作用インサート2を陰極とし、綱板
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と酸素ガスが鋼板Aに向かって
噴射され、該鋼板八の表面を溶融すると共に、熱化学的
に鋼板Aを切断する.この状態でプラズマトーチと鋼板
Aを相対的に移動することで、該綱板Aに対する切断が
進行する。
次に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作用インサート2との接触面にセ
ラミックス層3を設けない電極との比較実験例について
説明する。
プラズマ加工用電極を下記の条件で製作し、得られた電
極を用いて同一条件のもとて耐久実験を実施した. 電極の寸法 作用インサートの径        1.6鶴作用イン
サートの長さ        8flホルダーの径  
         listセラミックス層の厚さ  
     0.2tmセラミックス層の長さ     
  8鶴切断条件 プラズマアーク電流       250A酸素ガス流
量         40N 1 /winアーク時間
            1 winアーク停止時間 
         25sec〔実験例1〕 前記条件で切断されたハフニウムの表面にSiCを溶射
し、溶射後レーザービームを照射して封孔処理を施すこ
とで、作用インサート2にセラミックス層3を積層した
。前記作用インサート2をホルダー1に嵌装してプラズ
マ加工用ffipiを製作し、該電極が破壊されるまで
の耐久実験を行った結果、アーク発生回数は60〜10
0回であった.同一条件に於ける第4図に示すプラズマ
加工用電極は50回で破壊された(以下第4図に示す電
掻を用いた場合の破壊回数を『標準耐久数』という)。
〔実験例2〕 前記条件で切断されたハフニウムの表面にSiCにY,
0,を添加したグリーンフィルムを巻き付け、これを約
1500〜1600℃で焼成して作用イソサート2にセ
ラミックス層3を積層した.前記作用インサート2をホ
ルダー1に嵌装してプラズマ加工用電極を製作し、該電
極が破壊されるまでの耐久実験を行った結果、アーク発
生回数は60〜90回であった。このときの標準耐久数
は50回であった.〔実験例3〕 ホルダー1にハフニウムの径φ1.6よりも0.4鰭大
きいφ2.00の貫通孔1dを穿設し、該貫通孔ldに
作用インサート2を挿入すると共に、作用インサート2
とホルダー1の間隙にSiCの粉末を充填し、高圧ホッ
トプレスを用いてSiCを焼成することで、作用インサ
ート2とホルダー1との間にセラミックスN3を形成し
て、プラズマ加工用電極を製作した。前記電極が破壊さ
れるまでの耐久実験を行った結果、アーク発生回数は7
0〜90回であった.このときの4M1!耐久数は50
回であった。
上記したように、作用インサート2とホルダー1との間
に導電性セラミックス層3を設けたところ、電極の寿命
は標準耐久回数に比較して約20〜100%向上した. く発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明のプラズマ加工用電
極の製造方法によれば、ホルダーと作用インサートとの
密着度を向上させることが出来る.この結果、得られた
個々のプラズマ加工用電極の寿命が均一に向上させるこ
とが出来る。
また本発明のプラズマ加工用電極によれば、作用インサ
ートとホルダーとの間に導電性セラミックス層を設ける
ことで、熱伝導性が改善しこの結果プラズマ加工用電極
の寿命を向上させることが出来る等の特徴を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】
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. Aは鋼板、1はホルダー、1dは貫通孔、2は作用イン
サート、3はセラミックス層、6はトーチ本体、7はノ
ズルキャップ、8はノズルである。 特許出願人  小池酸素工業株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定長さに切断し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の表面に導電性セラミックス
    を積層形成し、前記導電性セラミックス層を形成した作
    用インサートを銅又は銅合金からなるホルダーの所定位
    置に形成した貫通孔に挿入した後、前記ホルダーを外周
    から押圧して導電性セラミックス層を形成した作用イン
    サートとホルダーとを密着させることを特徴としたプラ
    ズマ加工用電極の製造方法。
  2. (2)内部に冷却流体を流通す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
    面から前記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、前記ホルダ
    ーと作用インサートとの接触面に設けられた導電性セラ
    ミックス層と、により構成したことを特徴としたプラズ
    マ加工用電極。
JP1048632A 1989-03-02 1989-03-02 プラズマ加工用電極の製造方法及び電極 Pending JPH02229696A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677976U (ja) * 1993-03-29 1994-11-01 日鐵溶接工業株式会社 プラズマ加工用電極
JP2002239736A (ja) * 2001-02-20 2002-08-28 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用電極

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677976U (ja) * 1993-03-29 1994-11-01 日鐵溶接工業株式会社 プラズマ加工用電極
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