JPH08132244A - Torch and method for plasma arc cutting - Google Patents

Torch and method for plasma arc cutting

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JPH08132244A
JPH08132244A JP6272123A JP27212394A JPH08132244A JP H08132244 A JPH08132244 A JP H08132244A JP 6272123 A JP6272123 A JP 6272123A JP 27212394 A JP27212394 A JP 27212394A JP H08132244 A JPH08132244 A JP H08132244A
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plasma
plasma arc
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cup
torch
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Masanobu Uchida
雅信 内田
Kimihisa Fujishita
公壽 藤下
Kohei Yoshikawa
浩平 吉川
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Daihen Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a plasma arc cutting torch capable of obtaining the section of excellent quality with small bevel angle. CONSTITUTION: A plasma arc approaching part 803 of inverse conical shape having the conical angle θ smaller than the conical angle α of a gas flow necking part 802 is provided between the gas flow necking part 802 of inverse conical shape which is installed on a hollow tip 8 to concentrically surround a plasma electrode 1 through a gas flow passage and a plasma flow nozzle 801. The conical angle θ of the plasma arc approaching part 803 is set to 20-85 deg. and the ratio L2/L1 of the dimension L2 in the axial direction of the plasma arc approaching part 803 to the dimension L1 in the axial direction of the plasma flow nozzle 801 is set to 0.2-2.5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアークにより
被加工物を切断加工するために用いるプラズマアーク切
断用トーチ及び該トーチを用いて行うプラズマアーク切
断方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma arc cutting torch used for cutting a workpiece with a plasma arc, and a plasma arc cutting method using the torch.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にプラズマアーク切断用トーチは図
14に示す構造を有する。図14において1は流体によ
り冷却されるプラズマ電極で、この電極1は、中空円筒
状に形成された電極基材2と、この電極基材2の先端を
閉鎖する端部壁に設けられた凹部内に装着された挿入体
3とにより構成されている。電極基材2は、銅または銅
合金により形成され、挿入体3はハフニウムやジルコニ
ウム等の高融点材料により形成されている。
2. Description of the Related Art Generally, a plasma arc cutting torch has a structure shown in FIG. In FIG. 14, reference numeral 1 is a plasma electrode cooled by a fluid. The electrode 1 is a hollow cylindrical electrode substrate 2 and a recess provided in an end wall that closes the tip of the electrode substrate 2. It is constituted by the insert body 3 mounted inside. The electrode base material 2 is made of copper or a copper alloy, and the insert 3 is made of a high melting point material such as hafnium or zirconium.

【0003】4はトーチの中心部に配置された導電材料
よりなる管状の電極支持部材で、電極1はこの電極支持
部材4の先端部に支持されている。5は電極支持部材4
を外側から覆うように設けられた絶縁スリーブ、6は絶
縁スリーブ5を外側から同心的に囲むように設けられた
導電材料からなるチップ支持部材で、電極支持部材4、
絶縁スリーブ5及びチップ支持部材6によりトーチボデ
ィ7が構成されている。絶縁スリーブ5とチップ支持部
材6との間には環状のガス導入通路g1 が形成され、該
ガス導入通路g1 は図示しないガス供給源に接続されて
いる。
Reference numeral 4 denotes a tubular electrode supporting member made of a conductive material and disposed at the center of the torch. The electrode 1 is supported at the tip of the electrode supporting member 4. 5 is an electrode support member 4
An insulating sleeve 6 is provided so as to cover the insulating sleeve 5 from the outside, and a chip supporting member 6 made of a conductive material is provided so as to concentrically surround the insulating sleeve 5 from the outside.
The torch body 7 is constituted by the insulating sleeve 5 and the tip support member 6. An annular gas introduction passage g1 is formed between the insulating sleeve 5 and the chip support member 6, and the gas introduction passage g1 is connected to a gas supply source (not shown).

【0004】8はチップ支持部材6の先端に支持された
中空のチップで、このチップは、プラズマ電極1を同心
的に取り囲む円筒部8Aと、該円筒部の先端側に向かう
先細の第1の凸部8Bと、該第1の凸部8Bの先端側に
形成された同じく先細の先端部8Cとからなっている。
図示の例では、第1の凸部8B及び先端部8Cが共に逆
円錐状に形成され、チップ8と電極1との間にはガス導
入通路g1 に連通する環状のガス流路g2 が形成されて
いる。チップ8の先端部8Cの軸心部には、軸線方向に
沿って均一な内径を有するプラズマ流噴出孔801が穿
設され、第1の凸部8Bの内側には、先端部がプラズマ
流噴出孔801の後端部に連続する逆円錐面状のガス流
縮流部802が形成されている。
Reference numeral 8 denotes a hollow tip supported by the tip of the tip support member 6, and this tip has a cylindrical portion 8A that concentrically surrounds the plasma electrode 1 and a tapered first tip toward the tip side of the cylindrical portion. It comprises a convex portion 8B and a similarly tapered tip portion 8C formed on the tip side of the first convex portion 8B.
In the illustrated example, both the first convex portion 8B and the tip portion 8C are formed in an inverted conical shape, and an annular gas passage g2 communicating with the gas introduction passage g1 is formed between the tip 8 and the electrode 1. ing. A plasma flow ejection hole 801 having a uniform inner diameter along the axial direction is formed in the axial center of the tip portion 8C of the tip 8, and the tip end portion 8C has a plasma flow ejection hole inside the first convex portion 8B. An inverse conical surface-shaped gas flow contraction portion 802 is formed continuously at the rear end of the hole 801.

【0005】9はチップ支持部材6の先端に取り付けら
れたカップで、このカップ9は、トーチボディ7の先端
部とチップ8の円筒部8Aとを同心的に取り囲む円筒部
9Aと、チップ8の第1の凸部8Bを同心的に取り囲む
先細の(図示の例では逆円錐状の)第2の凸部9Bと、
第2の凸部9Bの先端側に形成された端部壁9Cとから
なり、チップ8とカップ9との間に環状の冷却水還流通
路w4 が形成されている。カップの端部壁9Cの中央部
にはテーパ孔が穿設され、チップの先端部8Cは、カッ
プの端部壁9Cのテーパ孔に嵌合されてその一部が外部
に導出されている。
Reference numeral 9 denotes a cup attached to the tip of the tip supporting member 6. The cup 9 has a cylindrical portion 9A that concentrically surrounds the tip portion of the torch body 7 and the cylindrical portion 8A of the tip 8 and the tip 8 of the tip 8. A tapered (in the example shown, an inverted conical shape) second convex portion 9B that concentrically surrounds the first convex portion 8B;
An annular cooling water recirculation passage w4 is formed between the tip 8 and the cup 9 and is composed of an end wall 9C formed on the tip side of the second convex portion 9B. A tapered hole is formed in the center of the cup end wall 9C, and the tip end portion 8C of the tip is fitted into the tapered hole of the cup end wall 9C and a part thereof is led out to the outside.

【0006】トーチボディ7の軸心部(電極支持部材4
の内部)には電極基材2内に連通する冷却水流通用の孔
4aが設けられていて、該孔4a内を通して電極基材2
の内側に冷却水案内管10が挿入され、この案内管10
の内側及び外側にそれぞれ冷却水通路w1 及びw2 が形
成されている。冷却水通路w2 はチップ支持部材6内に
設けられた冷却水案内通路w3 を通してチップ8とカッ
プ9との間に形成された冷却水還流通路w4 に連通させ
られ、冷却水還流通路w4 は、チップ支持部材6内に設
けられた冷却水排出通路w5 に連通させられている。
The axial center portion of the torch body 7 (electrode support member 4
(Inside), a hole 4a for circulating cooling water is provided which communicates with the electrode base material 2, and the electrode base material 2 is passed through the hole 4a.
The cooling water guide pipe 10 is inserted inside the
Cooling water passages w1 and w2 are formed inside and outside, respectively. The cooling water passage w2 is communicated with a cooling water return passage w4 formed between the tip 8 and the cup 9 through a cooling water guide passage w3 provided in the tip support member 6, and the cooling water return passage w4 is connected to the tip. It is connected to a cooling water discharge passage w5 provided in the support member 6.

【0007】11はトーチの冷却水供給口(図示せ
ず。)に接続された冷却水供給ホース、12はトーチの
冷却水排出口に接続された冷却水排出ホースで、冷却水
供給ホース11を通して供給される冷却水は、図示の矢
印A1 のように冷却水案内管10内の冷却水通路w1 に
流入した後、該案内管の下端から冷却水通路w2 に流入
し、プラズマ電極1を冷却した後、矢印A2 のように冷
却水案内通路w3 に流入する。冷却水案内通路w3 に流
入した冷却水は、冷却水還流通路w4 に流入してチップ
8を冷却した後冷却水排出通路w5 に流入し、更に矢印
A3 のように冷却水排出ホース12に流入して、該ホー
ス12から外部に排出される。
Reference numeral 11 is a cooling water supply hose connected to a cooling water supply port (not shown) of the torch, and 12 is a cooling water discharge hose connected to the cooling water discharge port of the torch. The supplied cooling water flows into the cooling water passage w1 in the cooling water guide pipe 10 as shown by an arrow A1 in the figure, and then flows into the cooling water passage w2 from the lower end of the guide pipe to cool the plasma electrode 1. After that, it flows into the cooling water guide passage w3 as indicated by arrow A2. The cooling water that has flowed into the cooling water guide passage w3 flows into the cooling water return passage w4 to cool the chip 8 and then into the cooling water discharge passage w5, and further flows into the cooling water discharge hose 12 as indicated by arrow A3. And is discharged from the hose 12 to the outside.

【0008】上記のプラズマアーク切断用トーチを用い
て被加工物を切断する際には、プラズマ電極1と被加工
物との間に電力を供給するとともに、空気、酸素等のプ
ラズマアーク形成用流体(ガス)Gをトーチボディ7内
のガス導入通路g1 を通してチップ8と電極1との間の
ガス流路g2 に供給する。そして、ガス流路g2 に流入
したプラズマアーク形成用流体Gをガス流縮流部802
により絞りながらプラズマ流噴出孔801に流入させて
プラズマ電極1の挿入体3より発生したプラズマアーク
をプラズマ流噴出孔801から噴射させることによりプ
ラズマジェットを発生させ、このプラズマジェットによ
り被加工物の切断を行う。
When cutting a workpiece using the above plasma arc cutting torch, electric power is supplied between the plasma electrode 1 and the workpiece, and a plasma arc forming fluid such as air or oxygen is supplied. The (gas) G is supplied to the gas passage g2 between the tip 8 and the electrode 1 through the gas introduction passage g1 in the torch body 7. Then, the plasma arc forming fluid G flowing into the gas flow path g2 is supplied to the gas flow contracting portion 802.
A plasma jet is generated by causing the plasma arc generated by the insert 3 of the plasma electrode 1 to flow into the plasma flow ejection hole 801 while being squeezed by the plasma flow ejection hole 801 to cut a workpiece. I do.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のプラズマアーク
切断用トーチを用いて、ベベル角(切断面の傾斜角)が
小さい、高品質の切断面を得るためには、チップ8のプ
ラズマ流噴出孔801の径を小さくして、プラズマ流噴
出孔801でのプラズマアークの電流密度を高め、プラ
ズマアークを細く絞ることが有効である。しかしなが
ら、プラズマアーク形成用流体として空気や酸素を用い
た場合、プラズマ切断に用いる、いわゆる切断電流値を
大きくしてプラズマアークの電流密度を高くしようとす
ると、ガス流縮流部802の先端部とプラズマ流噴出孔
801の後端部の一部とが短時間で破壊し、図15に示
すように、プラズマ流噴出孔801とガス流縮流部80
2との境界部付近に焼損部81が形成される。このよう
な焼損部81が形成されると、該焼損部81でプラズマ
アークが乱されるため、切断面のベベル角が大きくなる
のを避けられない。
In order to obtain a high-quality cut surface with a small bevel angle (the inclination angle of the cut surface) by using the above-described plasma arc cutting torch, the plasma flow ejection hole of the tip 8 is required. It is effective to reduce the diameter of 801 to increase the current density of the plasma arc at the plasma flow ejection holes 801 and to narrow the plasma arc. However, when air or oxygen is used as the plasma arc forming fluid, when the so-called cutting current value used for plasma cutting is increased to increase the current density of the plasma arc, the end portion of the gas flow contracting portion 802 is A part of the rear end portion of the plasma flow ejection hole 801 is broken in a short time, and as shown in FIG. 15, the plasma flow ejection hole 801 and the gas flow contraction portion 80.
A burnout part 81 is formed in the vicinity of the boundary part with 2. When such a burnt-out portion 81 is formed, the plasma arc is disturbed in the burn-out portion 81, so that the bevel angle of the cut surface is inevitably increased.

【0010】プラズマアーク切断により被加工物の切断
加工を行う場合、ベベル角が3度以下の高品質の切断面
を得ることが望まれており、被加工物の肉厚が薄い場合
には比較的小さな切断電流値でも高品質の切断面が得ら
れている。しかし、被加工物の肉厚が厚い場合には切断
電流値を大きくすることが必要になり、被加工物の肉厚
の増大に応じて切断電流値を大きくする必要があるが、
従来のプラズマアーク切断用トーチでは、例えば切断電
流値を120[A]以上に設定すると、短時間で上記焼
損部81が形成されるため、高品質の切断面を得ること
は困難であった。
When cutting a work piece by plasma arc cutting, it is desired to obtain a high-quality cut surface with a bevel angle of 3 degrees or less, and a comparison is made when the work piece is thin. High quality cut surface is obtained even with a relatively small cutting current value. However, when the thickness of the workpiece is large, it is necessary to increase the cutting current value, and it is necessary to increase the cutting current value as the thickness of the workpiece increases.
In the conventional torch for plasma arc cutting, for example, when the cutting current value is set to 120 [A] or more, the burned portion 81 is formed in a short time, so that it is difficult to obtain a high quality cut surface.

【0011】本発明の目的は、ベベル角が小さい高品質
の切断面を得ることができるプラズマアーク切断方法及
び該切断方法を実施するために用いるプラズマアーク切
断用トーチを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma arc cutting method capable of obtaining a high quality cut surface having a small bevel angle, and a plasma arc cutting torch used for carrying out the cutting method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるプラズマ
アーク切断用トーチは、電極基材2の先端に設けた凹部
内に高融点の挿入体3を装着してなるプラズマ電極1
と、プラズマ電極1をガス流路を介して同心的に取り囲
むように形成された中空のチップ8とを備えたもので、
チップ8は、プラズマ流噴出孔801を有する先端部8
Cと該先端部に向かう先細の第1の凸部8Bとを有し、
該第1の凸部の内側に逆円錐面状のガス流縮流部802
が形成されている。
A plasma arc cutting torch according to the present invention is a plasma electrode 1 in which a high melting point insert 3 is mounted in a recess provided at the tip of an electrode substrate 2.
And a hollow chip 8 formed so as to concentrically surround the plasma electrode 1 via a gas flow path,
The tip 8 has a tip portion 8 having a plasma flow ejection hole 801.
C and a tapered first convex portion 8B toward the tip,
A gas flow contracting portion 802 having an inverted conical surface is provided inside the first convex portion.
Are formed.

【0013】なお本明細書において、各部の「先端部」
は、プラズマジェットが噴出するトーチの先端側に位置
する端部をいうものとする。
In the present specification, the "tip portion" of each portion
Is the end located on the tip side of the torch from which the plasma jet is ejected.

【0014】また本明細書において「円錐状」あるいは
「円錐面」等という場合の「円錐」は、必ずしも底面か
ら頂点までを含む円錐全体の形状を意味するものではな
く、円錐の一部をなすテーパがついた形状を表現するた
めの言葉としても用いるものとする。従って、円錐の頭
部を切断したいわゆる「截頭円錐状」の形状をいう場合
にも単に「円錐状」というものとする。
In this specification, the term "cone" or "conical surface" does not necessarily mean the shape of the entire cone including the bottom surface to the apex, but forms a part of the cone. It is also used as a word to describe a tapered shape. Therefore, the so-called "conical shape" obtained by cutting the head of the cone is also simply referred to as "conical".

【0015】更に「逆円錐状」または「逆円錐面」とい
う場合の「逆円錐」とは、トーチの先端側に向って径が
次第に小さくなっていく向きの円錐(頂点がトーチの先
端側を向いた円錐)を意味するものとする。
Further, the term "inverted cone" or "inverted cone surface" means "a cone whose diameter is gradually reduced toward the tip side of the torch (the apex is the tip side of the torch). (Pointed cone).

【0016】本発明においては、チップ8のプラズマ流
噴出孔801とガス流縮流部802との間にガス流縮流
部の円錐角αよりも小さい円錐角θを有する逆円錐面状
のプラズマアーク助走部803を設ける。プラズマアー
ク助走部803の円錐角θは20度以上85度以下に設
定する。またプラズマアーク助走部803の軸線方向寸
法L2 とプラズマ流噴出孔801の軸線方向寸法L1 と
の比L2 /L1 を0.2以上2.5以下に設定する。
In the present invention, the inverse conical surface-shaped plasma having a cone angle θ smaller than the cone angle α of the gas flow contraction portion between the plasma flow ejection hole 801 of the chip 8 and the gas flow contraction portion 802. An arc approach section 803 is provided. The cone angle θ of the plasma arc approaching portion 803 is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less. Further, the ratio L2 / L1 of the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion 803 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole 801 is set to 0.2 or more and 2.5 or less.

【0017】上記プラズマアーク助走部803は、単一
の逆円錐面からなっていてもよく、円錐角が異なる複数
の逆円錐面からなっていてもよい。複数の逆円錐面によ
りプラズマアーク助走部を形成する場合、該複数の逆円
錐面は、プラズマ流噴出孔に近いものほどその円錐角が
小さくなるように設ける。
The plasma arc run-up portion 803 may be composed of a single inverted conical surface, or may be composed of a plurality of inverted conical surfaces having different cone angles. When the plasma arc run-up portion is formed by a plurality of reverse conical surfaces, the plurality of reverse conical surfaces are provided so that the cone angle becomes smaller toward the plasma flow ejection hole.

【0018】本発明においてはまた、上記チップ8の第
1の凸部8B付近を同心的に取り囲む第2の凸部9Bを
先端側に有する中空のカップ9と、カップ9の第2の凸
部9Bを同心的に取り囲むテーパ部15Bを先端側に有
するシールドカップ15とを更に設けて、カップ9の第
2の凸部9Bの外面を逆円錐面状に形成し、該カップ9
の第2の凸部9Bとシールドカップ15のテーパ部15
Bとの間にシールドガス流路s3 を形成して、該シール
ドガス流路の先端にプラズマ流噴出孔の軸線を同心的に
取り囲むシールドガス噴出口sa を形成するようにして
もよい。
In the present invention, a hollow cup 9 having a second convex portion 9B concentrically surrounding the vicinity of the first convex portion 8B of the chip 8 on the tip side, and a second convex portion of the cup 9 are also provided. Further, a shield cup 15 having a tapered portion 15B concentrically surrounding 9B on the tip side is further provided, and the outer surface of the second convex portion 9B of the cup 9 is formed into an inverted conical surface shape.
Second convex portion 9B and the tapered portion 15 of the shield cup 15
A shield gas passage s3 may be formed between the shield gas passage B and B, and a shield gas outlet sa may be formed at the tip of the shield gas passage so as to concentrically surround the axis of the plasma flow ejection hole.

【0019】上記のようにカップ9及びシールドカップ
15を設ける場合、シールドカップはそのテーパ部15
Bがカップの第2の凸部9Bの外周に当接するように形
成するのが好ましい。この場合、カップの第2の凸部9
Bの円錐面の母線方向に沿って伸びる複数の溝901を
放射状に設けて、該複数の溝によりシールドガス流路s
3 を形成する。またシールドカップ15は、そのテーパ
部15Bのテーパ角(円錐角)γがカップ9の第2の凸
部の外面の円錐角βと同一かまたは該テーパ角γが円錐
角βよりも若干大きくなるように形成する。
When the cup 9 and the shield cup 15 are provided as described above, the shield cup has a tapered portion 15
It is preferable that B is formed so as to contact the outer circumference of the second convex portion 9B of the cup. In this case, the second protrusion 9 of the cup
A plurality of grooves 901 extending along the generatrix direction of the conical surface of B are provided radially, and the plurality of grooves form the shield gas flow passage s.
Form 3. Further, in the shield cup 15, the taper angle (cone angle) γ of the taper portion 15B is the same as the cone angle β of the outer surface of the second convex portion of the cup 9, or the taper angle γ is slightly larger than the cone angle β. To form.

【0020】本発明のプラズマアーク切断方法において
は、チップのプラズマ流噴出孔とガス流縮流部との間
に、該ガス流縮流部よりも円錐角が小さい逆円錐面状の
プラズマアーク助走部を形成し、該プラズマアーク助走
部の円錐角θを20度以上85度以下に設定するととも
に、プラズマアーク助走部の軸線方向寸法L2 とプラズ
マ流噴出孔の軸線方向寸法L1 との比L2 /L1 を0.
2以上2.5以下に設定した前述のプラズマアーク切断
用トーチを用い、該トーチのプラズマ電極と被加工物と
の間に電力を供給するとともに、該トーチ内のガス流路
に空気または酸素をプラズマアーク形成用流体として供
給してプラズマアーク切断を行う。
In the plasma arc cutting method of the present invention, an inverse conical surface-shaped plasma arc run-up having a smaller cone angle than the gas flow contraction portion is provided between the plasma flow ejection hole of the tip and the gas flow contraction portion. And the cone angle θ of the plasma arc run-up portion is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the ratio of the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion to the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole L2 / L1 to 0.
Using the above-described plasma arc cutting torch set to 2 or more and 2.5 or less, electric power is supplied between the plasma electrode of the torch and the workpiece, and air or oxygen is supplied to the gas flow passage in the torch. Plasma arc cutting is performed by supplying as a plasma arc forming fluid.

【0021】本発明のプラズマアーク切断方法において
はまた、チップの第1の凸部付近を同心的に取り囲む第
2の凸部を有する中空のカップと、該カップの第2の凸
部を同心的に取り囲むテーパ部を先端に有するシールド
カップとを更に設けたプラズマアーク切断用トーチを用
いて該トーチのプラズマ電極と被加工物との間に電力を
供給し、該トーチ内のガス流路に空気または酸素をプラ
ズマアーク形成用流体として供給するとともに、シール
ドガス流出通路に酸素をシールドガス流体として供給
し、該シールドガス流体の流量を10リットル/分〜6
0リットル/分の範囲に設定してプラズマアーク切断を
行う。
In the plasma arc cutting method of the present invention, the hollow cup having the second convex portion concentrically surrounding the first convex portion of the chip and the second convex portion of the cup are concentric with each other. An electric power is supplied between the plasma electrode of the torch and the workpiece using a torch for cutting a plasma arc further provided with a shield cup having a tapered portion which surrounds the torch, and air is supplied to a gas flow path in the torch. Alternatively, oxygen is supplied as a plasma arc forming fluid, and oxygen is supplied as a shield gas fluid to the shield gas outflow passage, and the flow rate of the shield gas fluid is 10 liters / min-6.
Plasma arc cutting is performed in the range of 0 liter / minute.

【0022】[0022]

【作用】上記のように、チップのプラズマ流噴出孔とガ
ス流縮流部との間に、該ガス流縮流部よりも円錐角が小
さい逆円錐面状のプラズマアーク助走部を形成すると、
チップの内側に流入したプラズマアーク形成用流体は、
先ず軸線方向に対する半径の減少率が大きいガス流縮流
部により半径方向に拘束されつつ軸線方向に流れる過程
で大きく絞られた後、軸線方向に対する半径の減少率が
小さいプラズマアーク助走部により無理なく絞られつつ
加速されて、プラズマ流噴出孔から細く絞られた高速の
ガス流となって流出する。
As described above, when the reverse arc surface-shaped plasma arc run-up portion having a smaller cone angle than the gas flow contraction portion is formed between the plasma flow ejection hole of the chip and the gas flow contraction portion,
The plasma arc forming fluid that has flowed inside the tip is
First, after the gas flow contraction part that has a large reduction rate of the radius in the axial direction is confined in the radial direction while it is largely throttled in the process of flowing in the axial direction, the plasma arc run-up part, which has a small reduction rate of the radius in the axial direction, makes it easy. It is accelerated while being squeezed, and flows out from the plasma flow ejection hole as a narrow, high-speed gas flow.

【0023】また従来のトーチでは、最大切断電流値を
120[A]以上に設定すると、プラズマアーク形成用
流体として空気または酸素を用いた場合、プラズマ流噴
出孔とガス流縮流部との境界部付近が短時間で焼損する
という問題があったが、上記のようにプラズマアーク助
走部を設けて、該プラズマアーク助走部の円錐角θを2
0度以上85度以下に設定するとともに、プラズマアー
ク助走部の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線
方向寸法L1 との比L2 /L1 を0.2以上2.5以下
に設定すると、最大切断電流値を120[A]以上に設
定しても、長時間に亘って焼損部を生じないことが実験
により確認された。
Further, in the conventional torch, when the maximum cutting current value is set to 120 [A] or more, when air or oxygen is used as the plasma arc forming fluid, the boundary between the plasma flow ejection hole and the gas flow contraction portion is set. There was a problem that the area near the burnout part was burnt out in a short time.
If the ratio L2 / L1 between the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion and the axial dimension L1 of the plasma flow injection hole is set to 0.2 or more and 2.5 or less while being set to 0 degrees or more and 85 degrees or less, the maximum It was confirmed by an experiment that even if the cutting current value is set to 120 [A] or more, the burned portion does not occur for a long time.

【0024】従って本発明のプラズマアーク切断用トー
チによると、プラズマアーク形成用流体を細く絞って高
速で軸線方向に流出させることができることと、最大切
断電流値を従来よりも高く設定できることとが相俟っ
て、従来よりも電流密度が高い、細く絞られたプラズマ
アークを発生させることができ、ベベル角が小さい高品
質の切断面を得ることができる。
Therefore, according to the plasma arc cutting torch of the present invention, it is possible to squeeze the plasma arc forming fluid in the axial direction at a high speed by narrowing it down and to set the maximum cutting current value higher than the conventional value. Therefore, it is possible to generate a plasma arc that has a higher current density than before and is narrowed down, and it is possible to obtain a high-quality cut surface with a small bevel angle.

【0025】[0025]

【実施例】図1及び図2は、本発明の実施例を示したも
ので、図1は同実施例のトーチの要部を示す縦断面図、
図2は図1のトーチの先端部付近の拡大縦断面図であ
る。本実施例のプラズマアーク切断用トーチの基本的な
構造は図14及び図15に示した従来のものと同様であ
り、図1及び図2において図14及び図15に示したト
ーチの各部と同等の部分にはそれぞれ同一の符号を付し
てある。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a torch of the embodiment.
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the vicinity of the tip portion of the torch of FIG. The basic structure of the plasma arc cutting torch of this embodiment is similar to that of the conventional one shown in FIGS. 14 and 15, and is equivalent to each part of the torch shown in FIGS. 14 and 15 in FIGS. 1 and 2. The same reference numerals are respectively attached to the portions.

【0026】図1及び図2において、1は中空円筒状に
形成された銅または銅合金製の電極基材2と、ハフニウ
ムやジルコニウム等の高融点材料により形成された挿入
体3とからなるプラズマ電極で、挿入体3は、電極基材
2の先端部を閉じる端部壁に設けられた凹部内に装着さ
れている。プラズマ電極1は、トーチの中心部に配置さ
れた導電材料からなる管状の電極支持部材4の先端にネ
ジ結合されて支持されている。また電極支持部材4を外
側から覆うように絶縁スリーブ5が設けられ、該絶縁ス
リーブ5を外側から同心的に囲むように導電材料からな
る管状のチップ支持部材6が設けられている。電極支持
部材4、絶縁スリーブ5及びチップ支持部材6によりト
ーチボディ7が構成され、絶縁スリーブ5とチップ支持
部材6との間には、図示しないガス供給源に接続される
環状のガス導入通路g1 が形成されている。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a plasma which is composed of an electrode base material 2 made of copper or copper alloy and formed in a hollow cylindrical shape, and an insert body 3 made of a high melting point material such as hafnium or zirconium. At the electrode, the insert 3 is mounted in a recess provided in an end wall that closes the tip of the electrode substrate 2. The plasma electrode 1 is screwed to and supported by the tip of a tubular electrode supporting member 4 made of a conductive material and arranged in the center of the torch. An insulating sleeve 5 is provided so as to cover the electrode supporting member 4 from the outside, and a tubular tip supporting member 6 made of a conductive material is provided so as to concentrically surround the insulating sleeve 5 from the outside. A torch body 7 is composed of the electrode supporting member 4, the insulating sleeve 5 and the tip supporting member 6, and an annular gas introducing passage g1 connected between a gas supply source (not shown) is provided between the insulating sleeve 5 and the tip supporting member 6. Are formed.

【0027】チップ支持部材6の先端には中空のチップ
8がネジ結合により取り付けられている。このチップ8
は、プラズマ電極1を同心的に取り囲む円筒部8Aと、
該円筒部の先端側に形成された先細の第1の凸部8B
と、該第1の凸部8Bの先端側に形成された先端部8C
とからなっている。図示の例では、第1の凸部8B及び
先端部8Cが共に逆円錐状に形成され、チップ8と電極
1との間にはガス流路g1 に連通する環状のガス流路g
2 が形成されている。チップ8の先端部8Cの軸心部に
は、軸線方向に沿って均一な内径dを有するプラズマ流
噴出孔801が穿設され、第1の凸部8Bの内側には、
プラズマ流噴出孔801との間に間隔を隔てた状態で、
プラズマ流噴出孔801側に向って次第に径が小さくな
る逆円錐面状のガス流縮流部802が形成されている。
A hollow chip 8 is attached to the tip of the chip support member 6 by screwing. This chip 8
Is a cylindrical portion 8A that concentrically surrounds the plasma electrode 1, and
Tapered first convex portion 8B formed on the tip side of the cylindrical portion
And a tip portion 8C formed on the tip side of the first convex portion 8B.
It consists of In the illustrated example, the first convex portion 8B and the tip portion 8C are both formed in an inverted conical shape, and an annular gas flow channel g communicating with the gas flow channel g1 is provided between the tip 8 and the electrode 1.
2 is formed. A plasma flow ejection hole 801 having a uniform inner diameter d along the axial direction is bored in the axial center portion of the tip portion 8C of the tip 8, and inside the first convex portion 8B,
With a space between it and the plasma flow ejection hole 801,
An inverse conical surface-shaped gas flow contraction portion 802 is formed whose diameter gradually decreases toward the plasma flow ejection hole 801 side.

【0028】本発明においては、プラズマ流噴出孔80
1とガス流縮流部802との間に、ガス流縮流部802
の円錐角αよりも小さい円錐角θ(図2参照)を有する
逆円錐面状のプラズマアーク助走部803が形成され、
図示しないガス供給源からガス導入通路g1 を経てガス
流路g2 に流入したプラズマアーク形成用流体Gがガス
流縮流部802を経た後プラズマアーク助走部803を
経てプラズマ流噴出孔801に流入するようになって
る。ここで、図2に示すように、プラズマ流噴出孔80
1の軸線方向寸法をL1 とし、プラズマアーク助走部8
03の軸線方向寸法をL2 とする。
In the present invention, the plasma flow ejection hole 80
1 and the gas flow contracting section 802, the gas flow contracting section 802
An inverse conical surface-shaped plasma arc runner 803 having a cone angle θ (see FIG. 2) smaller than the cone angle α of
The plasma arc forming fluid G that has flowed into the gas flow path g2 from a gas supply source (not shown) through the gas introduction passage g1 flows through the gas flow contraction portion 802 and then flows into the plasma flow ejection hole 801 through the plasma arc run-up portion 803. It looks like this. Here, as shown in FIG.
The dimension of the axial direction of 1 is L1, and the plasma arc run-up part 8
Let L2 be the axial dimension of 03.

【0029】チップ支持部材6の先端にはカップ9が取
り付けられている。カップ9は、トーチボディ7の先端
部とチップ8の円筒部8Aとを同心的に取り囲む円筒部
9Aと、チップ8の第1の凸部8Bを同心的に取り囲む
先細の(図示の例では逆円錐状の)第2の凸9Bと、第
2の凸9Bの先端側に形成された端部壁9Cとからなっ
ている。カップの端部壁9Cの中央部にはチップの先端
部8Cを嵌合させるテーパ孔が穿設され、該テーパ孔を
通してチップの先端部8Cの一部が外部に導出されてい
る。カップ9とチップ8との間に冷却水還流通路w4 が
形成されている。
A cup 9 is attached to the tip of the tip support member 6. The cup 9 has a cylindrical portion 9A that concentrically surrounds the tip portion of the torch body 7 and the cylindrical portion 8A of the tip 8 and a tapered portion that concentrically surrounds the first convex portion 8B of the tip 8 (in the example shown in the figure, The second projection 9B (conical shape) and the end wall 9C formed on the tip side of the second projection 9B. A tapered hole into which the tip portion 8C of the chip is fitted is bored in the center of the end wall 9C of the cup, and a part of the tip portion 8C of the chip is led out through the tapered hole. A cooling water return passage w4 is formed between the cup 9 and the tip 8.

【0030】電極支持部材4の内部には電極基材2内に
連通する冷却水流通用の孔4aが設けられていて、該孔
内を通して電極基材2の内側に冷却水案内管10が挿入
され、案内管10の内側及び外側にそれぞれ冷却水通路
w1 及びw2 が形成されている。冷却水通路w2 はチッ
プ支持部材6内に設けられた冷却水案内通路w3 を通し
てチップ8とカップ9との間に形成された冷却水還流通
路w4 に連通させられ、冷却水還流通路w4 は、チップ
支持部材6内に設けられた冷却水排出通路w5を通して
排水ホース12に連通させられている。
Inside the electrode support member 4, there is provided a hole 4a for circulating cooling water which communicates with the inside of the electrode base material 2, and the cooling water guide pipe 10 is inserted into the inside of the electrode base material 2 through the hole. The cooling water passages w1 and w2 are formed inside and outside the guide tube 10, respectively. The cooling water passage w2 is communicated with a cooling water return passage w4 formed between the tip 8 and the cup 9 through a cooling water guide passage w3 provided in the tip support member 6, and the cooling water return passage w4 is connected to the tip. A drain hose 12 is communicated with a cooling water discharge passage w5 provided in the support member 6.

【0031】図示してないが、トーチには冷却水供給ホ
ース11が接続された冷却水供給口と、冷却水排出ホー
ス12が接続された冷却水排出口とが設けられ、冷却水
供給ホース11→冷却水案内管10内の冷却水通路w1
→案内管10の外側の冷却水通路w2 →冷却水案内通路
w3 →冷却水還流通路w4 →冷却水排出通路w5 →冷却
水排出ホース12の経路で冷却水が流通してプラズマ電
極1とチップ8とが冷却される。
Although not shown, the torch is provided with a cooling water supply port to which a cooling water supply hose 11 is connected and a cooling water discharge port to which a cooling water discharge hose 12 is connected. → Cooling water passage w1 in the cooling water guide pipe 10
→ Cooling water passage w2 outside the guide tube 10 → Cooling water guiding passage w3 → Cooling water return passage w4 → Cooling water discharge passage w5 → Cooling water flows through the passage of the cooling water discharge hose 12 and the plasma electrode 1 and the tip 8 And are cooled.

【0032】本実施例のトーチの構造は、チップ8のガ
ス流縮流部802とプラズマ流噴出孔801との間にガ
ス流縮流部よりも円錐角が小さいプラズマアーク助走部
803を形成した点を除き、図14に示した従来のトー
チの構造と同様である。
In the torch structure of this embodiment, the plasma arc run-up portion 803 having a smaller cone angle than the gas flow contraction portion is formed between the gas flow contraction portion 802 of the tip 8 and the plasma flow ejection hole 801. Except for the points, the structure is the same as that of the conventional torch shown in FIG.

【0033】本発明者は、本発明に係わるトーチのプラ
ズマアーク助走部の円錐角とその軸線方向寸法とが切断
面のベヘル角に与える影響を求めるために種々の実験を
行なった。その結果、上記プラズマアーク助走部803
の円錐角θを20度以上85度以下に設定し、プラズマ
アーク助走部803の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴
出孔801の軸線方向寸法L1 との比L2 /L1 を0.
2以上2.5以下に設定することにより、ベベル角が小
さい高品質の切断面を得ることができることが明らかに
なった。
The inventor of the present invention conducted various experiments in order to determine the influence of the cone angle of the plasma arc run-up portion of the torch according to the present invention and its axial dimension on the Beher angle of the cut surface. As a result, the plasma arc approach portion 803
Is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the ratio L2 / L1 between the axial dimension L2 of the plasma arc advancing portion 803 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole 801 is set to 0.
It has been clarified that a high-quality cut surface with a small bevel angle can be obtained by setting it to 2 or more and 2.5 or less.

【0034】上記のトーチを用いて被加工物の切断を行
う場合には、プラズマ電極1と被加工物との間に電力を
供給するとともに、空気、酸素等のプラズマアーク形成
用流体Gをトーチボディ7内のガス導入通路g1 を通し
てチップ8と電極1との間のガス流路g2 に供給する。
そして、ガス流路g2 に流入したプラズマアーク形成用
流体Gをガス流縮流部802及びプラズマアーク助走部
803により絞りながら加速してプラズマ流噴出孔80
1に流入させ、プラズマ電極1の挿入体3より発生した
プラズマアークをプラズマ流噴出孔801から噴射させ
ることによりプラズマジェットを発生させて被加工物の
切断を行う。
When the work is cut using the above-mentioned torch, electric power is supplied between the plasma electrode 1 and the work, and the plasma arc forming fluid G such as air or oxygen is torched. It is supplied to the gas flow path g2 between the chip 8 and the electrode 1 through the gas introduction passage g1 in the body 7.
Then, the plasma arc forming fluid G flowing into the gas flow path g2 is accelerated while being squeezed by the gas flow contracting portion 802 and the plasma arc advancing portion 803 to accelerate the plasma flow ejection hole 80.
1, and a plasma arc generated from the insert body 3 of the plasma electrode 1 is ejected from the plasma flow ejection hole 801 to generate a plasma jet to cut the workpiece.

【0035】本実施例のように、チップ8のプラズマ流
噴出孔801とガス流縮流部802との間に、該ガス流
縮流部よりも円錐角が小さい逆円錐面状のプラズマアー
ク助走部803を形成すると、チップの内側に流入した
プラズマアーク形成用流体Gは、先ずトーチの軸線方向
に対する半径の減少率が大きいガス流縮流部802によ
り拘束されつつ軸線方向に流れる過程で半径方向に大き
く絞られた後、軸線方向に対する半径の減少率が小さい
プラズマアーク助走部803により無理なく絞られつつ
加速されて、プラズマ流噴出孔801から細く絞られて
軸線方向に流れる高速のガス流となって流出する。
As in the present embodiment, between the plasma flow ejection hole 801 of the tip 8 and the gas flow contraction portion 802, a reverse arc surface-shaped plasma arc run-up having a smaller cone angle than the gas flow contraction portion. When the portion 803 is formed, the plasma arc forming fluid G flowing into the inside of the tip is first constrained by the gas flow contraction portion 802 having a large reduction rate of the radius with respect to the axial direction of the torch, and is radially moved in the process of flowing in the axial direction. After being greatly narrowed down to a high speed, the plasma arc accelerating portion 803 has a small reduction rate of the radius with respect to the axial direction and is accelerated while being reasonably narrowed down to a high-speed gas flow that is narrowed down narrowly from the plasma flow ejection hole 801 and flows in the axial direction. It will be leaked.

【0036】そして、本発明においては、プラズマアー
ク助走部803の円錐角θを20度以上85度以下に設
定するとともに、プラズマアーク助走部803の軸線方
向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線方向寸法L1 との
比L2 /L1 を0.2以上2.5以下に設定することに
より、最大切断電流値を120[A]以上に設定して長
時間に亘って使用することができるため、従来よりも電
流密度が高い、細く絞られたプラズマアークを発生させ
て、ベベル角が3度以下の高品質の切断面を得ることが
できる。
Further, in the present invention, the conical angle θ of the plasma arc runaway portion 803 is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the axial dimension L2 of the plasma arc runaway portion 803 and the axial dimension of the plasma flow ejection hole are set. By setting the ratio L2 / L1 with L1 to 0.2 or more and 2.5 or less, the maximum cutting current value can be set to 120 [A] or more and it can be used for a long time. A high-quality cut surface having a bevel angle of 3 degrees or less can be obtained by generating a plasma arc that has a high current density and is narrowed down.

【0037】図6は、プラズマアーク助走部803の円
錐角θ[度]と、各円錐角θに対して許容し得る最大切
断電流値[A]の実測値との関係を示した線図である。
この実験例では、ガス流縮流部802の円錐角αを10
0度(一定)とし、プラズマアーク助走部803の軸線
方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線方向寸法L1と
を等しくして、L2 /L1 =1(一定)とした。またプ
ラズマアーク形成用流体として空気を用いた。この例で
は、θ=0°の場合及びθ=100°の場合が、プラズ
マアーク助走部803を設けない場合(従来例と同一の
もの)を示している。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the cone angle θ [degree] of the plasma arc run-up portion 803 and the actual measurement value of the maximum cutting current value [A] that is allowable for each cone angle θ. is there.
In this experimental example, the cone angle α of the gas flow contracting portion 802 is set to 10
The dimension L2 in the axial direction of the plasma arc run-up portion 803 and the dimension L1 in the axial direction of the plasma flow ejection hole were made equal to each other, and L2 / L1 = 1 (constant). Air was used as the fluid for plasma arc formation. In this example, the case of θ = 0 ° and the case of θ = 100 ° show the case (the same as the conventional example) in which the plasma arc accelerating portion 803 is not provided.

【0038】図6に示されたように、プラズマアーク助
走部803の円錐角θを0から増大させていくと、許容
最大切断電流値は上昇していき、θ=60度付近でピー
クに達する。円錐角θを60度よりも更に増大させると
許容最大切断電流値は次第に減少していく。図6の例で
は、θ=0°及びθ=100°の場合(プラズマアーク
助走部803が設けられていない場合)の許容最大切断
電流値が105[A]であり、θ=20°及びθ=85
°の場合の許容最大切断電流値が120[A]であっ
た。従って、この実験から、プラズマアーク助走部80
3の円錐角θを、20°≦θ≦85°の範囲に設定する
ことにより、許容最大切断電流値を120A以上とする
ことができ、プラズマアーク助走部803の円錐角θを
同範囲に設定することにより、従来のトーチ(θ=0°
の場合)に比べて許容最大切断電流値を最低でも14%
高くし得ることが明らかになった。
As shown in FIG. 6, as the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 is increased from 0, the maximum allowable cutting current value rises and reaches a peak near θ = 60 degrees. . When the cone angle θ is further increased beyond 60 degrees, the maximum allowable cutting current value gradually decreases. In the example of FIG. 6, the maximum allowable cutting current value is 105 [A] when θ = 0 ° and θ = 100 ° (when the plasma arc approaching portion 803 is not provided), and θ = 20 ° and θ = 85
The maximum allowable cutting current value in the case of ° was 120 [A]. Therefore, from this experiment, the plasma arc approach portion 80
By setting the cone angle θ of 3 in the range of 20 ° ≦ θ ≦ 85 °, the maximum allowable cutting current value can be set to 120 A or more, and the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 is set in the same range. The conventional torch (θ = 0 °
The maximum allowable cutting current value is at least 14% compared to
It became clear that it could be raised.

【0039】特に、プラズマアーク助走部の円錐角θ
を、40°≦θ≦70°の範囲に設定すると、許容最大
電流値を150A以上とすることができ、許容最大切断
電流値を従来の約43%以上高くすることができる。
In particular, the cone angle θ of the plasma arc run-up portion
Is set in the range of 40 ° ≦ θ ≦ 70 °, the maximum allowable current value can be set to 150 A or more, and the maximum allowable cutting current value can be increased by about 43% or more of the conventional value.

【0040】図7は、プラズマアーク形成用流体として
空気を用い、切断電流値を120[A]として、プラズ
マアーク助走部803の円錐角θと、被加工物の切断面
のベベル角との関係を実測した結果を示したもので、同
図から、θ=20°の場合及びθ=85°の場合に、ベ
ベル角がほぼ3°となり、プラズマアーク助走部の円錐
角θを、20°≦θ≦85°の範囲に設定することによ
り、切断面のベベル角が3°以下になることが分かる。
また円錐角θを、40°≦θ≦70°の範囲に設定する
と、切断面のベベル角がほぼ2°以下になることが分か
る。
FIG. 7 shows the relationship between the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 and the bevel angle of the cut surface of the workpiece when air is used as the plasma arc forming fluid and the cutting current value is 120 [A]. From the figure, the bevel angle becomes approximately 3 ° when θ = 20 ° and θ = 85 °, and the cone angle θ of the plasma arc run-up portion is 20 ° ≦ 20 ° ≦ It can be seen that the bevel angle of the cut surface becomes 3 ° or less by setting the range of θ ≦ 85 °.
Further, it is understood that when the cone angle θ is set in the range of 40 ° ≦ θ ≦ 70 °, the bevel angle of the cut surface becomes approximately 2 ° or less.

【0041】図8は、プラズマアーク助走部803の軸
線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線方向寸法L1
との比L2 /L1 と切断面のベベル角との関係を実測し
た結果を示したもので、この例では、ガス流縮流部80
2の円錐角αを100°(一定)とし、プラズマアーク
助走部803の円錐角θを50°(一定)とした。図8
から、L2 /L1 =0.2の場合及びL2 /L1 =2.
5の場合に切断面のベベル角がほぼ3°となり、L2 /
L1 を0.2≦L2 /L1 ≦2.5の範囲に設定するこ
とにより、ベベル角が3°以下の高品質の切断面を得る
ことができることが分かる。特にL2 /L1 を、0.5
≦L2 /L1 ≦2.0の範囲に設定すると切断面のベベ
ル角がほぼ2°以下のきわめて高品質の切断面を得るこ
とができる。
FIG. 8 shows the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion 803 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole.
The ratio of L2 / L1 to the bevel angle of the cut surface is measured, and in this example, the gas flow contracting section 80
The cone angle α of 2 was 100 ° (constant), and the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 was 50 ° (constant). FIG.
From L2 / L1 = 0.2 and L2 / L1 = 2.
In the case of 5, the bevel angle of the cut surface becomes almost 3 °, and L2 /
It can be seen that by setting L1 in the range of 0.2≤L2 / L1≤2.5, it is possible to obtain a high quality cut surface with a bevel angle of 3 ° or less. Especially L2 / L1 is 0.5
By setting the range of ≤L2 / L1 ≤2.0, a very high quality cut surface with a bevel angle of the cut surface of approximately 2 ° or less can be obtained.

【0042】上記の実験の結果をまとめて示すと下記の
表1の通りであり、同表の切断結果の「良」は切断面の
ベベル角のばらつきの範囲が3°以下であったことを意
味し、「優良」は「良」の場合よりも更にベベル角のば
らつきの範囲が小さいことを意味する。また「最良」
は、ベベル角のばらつきの範囲が2°以下のきわめて高
品質の切断面が得られたことを意味する。
The results of the above-mentioned experiments are summarized as shown in Table 1 below. “Good” in the cutting results in the table means that the range of variation in the bevel angle of the cut surface was 3 ° or less. Meaning, “excellent” means that the range of variation of the bevel angle is smaller than that in the case of “good”. Also "best"
Means that a very high quality cut surface with a bevel angle variation range of 2 ° or less was obtained.

【0043】[0043]

【表1】 図1及び図2に示した例では、プラズマアーク助走部8
03を単一の逆円錐面により形成したが、互い円錐角が
異なっていて、プラズマ流噴出孔801に近いものほど
円錐角が小さくなるように形成された複数の逆円錐面に
よりプラズマアーク助走部を構成するようにしてもよ
い。例えば、図3に示すように、ガス流縮流部802の
先端に後端部が連続する逆円錐面803aと、逆円錐面
803aの先端に後端部が連続し先端がプラズマ流噴出
孔801に連続した逆円錐面803bとによりプラズマ
アーク助走部803を構成するようにしてもよい。この
場合、ガス流縮流部802の円錐角αと逆円錐面803
aの円錐角θ1 と逆円錐面803bの円錐角θ2 との間
に、α>θ1 >θ2 の関係が成立するようにし、かつθ
1 及びθ2 の双方を20°ないし85°の範囲に設定す
る。
[Table 1] In the example shown in FIGS. 1 and 2, the plasma arc run-up portion 8
03 is formed by a single reverse conical surface, but the conical angles are different from each other, and the plasma arc run-up portion is formed by a plurality of reverse conical surfaces formed so that the conical angle becomes smaller toward the plasma flow ejection hole 801. May be configured. For example, as shown in FIG. 3, a reverse conical surface 803a having a rear end continuous with the tip of the gas flow contracting portion 802, and a rear end contiguous with the tip of the reverse conical surface 803a having a plasma flow ejection hole 801 at the front end. The plasma arc run-apart 803 may be formed by the inverted conical surface 803b that is continuous. In this case, the conical angle α of the gas flow contracting portion 802 and the reverse conical surface 803
The relationship of α>θ1> θ2 is established between the cone angle θ1 of a and the cone angle θ2 of the inverted conical surface 803b, and θ
Both 1 and θ2 are set in the range of 20 ° to 85 °.

【0044】このように、プラズマアーク助走部を、プ
ラズマ流噴出孔側に向うにしたがって円錐角が順次小さ
くなっていくように配列された複数の逆円錐面により形
成すると、プラズマアーク助走部に流入したガスが段階
的に絞られつつ加速されるため、ガス流縮流部からプラ
ズマアーク助走部を経てプラズマ流噴出孔に至るガス流
路でのガスの流れを円滑にして、その高速化を図ること
ができる。従って、プラズマ流噴出孔801から噴出す
るプラズマジェットは、細く絞られて軸線方向への噴出
力が強いきわめて強力なものとなり、ベベル角が小さい
高品質の切断面を得ることができる。
As described above, when the plasma arc run-up portion is formed by a plurality of inverted conical surfaces arranged so that the cone angle becomes gradually smaller toward the plasma flow ejection hole side, the plasma arc run-up portion flows into the plasma arc run-up portion. Since the generated gas is gradually narrowed and accelerated, the gas flow in the gas flow path from the gas flow constriction part to the plasma flow ejection part to the plasma flow ejection hole is made smooth and the speed is increased. be able to. Therefore, the plasma jet ejected from the plasma flow ejection hole 801 becomes extremely strong with a narrow ejection force and strong ejection force in the axial direction, and a high-quality cut surface with a small bevel angle can be obtained.

【0045】なお本発明において、プラズマアーク助走
部においては、該助走部の途中でガスを半径方向の内側
に指向させるような部分を設けないことが必要であり、
プラズマアーク助走部を複数の逆円錐面により構成する
場合には、該助走部の下流側に位置する逆円錐面の円錐
角を上流側に位置する逆円錐面の円錐角よりも大きくし
ないようにすることが必須の要件である。例えば、図4
に示したように、プラズマアーク助走部803の下流側
に、上流側の逆円錐面803aの円錐角θ1 よりも大き
い円錐角θ2 ´を有する逆円錐面803b´を設けるこ
とは避ける必要がある。即ち、図4に示したように、プ
ラズマアーク助走部を構成すると、逆円錐面803b´
により径方向の内側にガスが指向され、これにより軸線
方向に流れているガス流と交差する方向のガス流が生じ
るため、ガス流が乱されてプラズマアークの拘束力が低
下する。従って、細く絞られたプラズマジェットを得る
ことができなくなり、好結果は得られない。
In the present invention, it is necessary that the plasma arc run-up portion is not provided with a portion for directing gas inward in the radial direction in the middle of the run-up portion,
When the plasma arc approaching portion is composed of a plurality of reverse conical surfaces, the cone angle of the reverse conical surface located on the downstream side of the runway should not be larger than the cone angle of the reverse conical surface located on the upstream side. It is an essential requirement. For example, in FIG.
As shown in FIG. 5, it is necessary to avoid providing the reverse conical surface 803b ′ having a cone angle θ2 ′ larger than the cone angle θ1 of the upstream reverse conical surface 803a on the downstream side of the plasma arc run-up portion 803. That is, as shown in FIG. 4, when the plasma arc run-up portion is configured, the inverted conical surface 803b 'is formed.
As a result, the gas is directed inward in the radial direction, and this causes a gas flow in a direction intersecting with the gas flow flowing in the axial direction, so that the gas flow is disturbed and the binding force of the plasma arc is reduced. Therefore, it becomes impossible to obtain a plasma jet that is narrowed down, and good results cannot be obtained.

【0046】また図5に示したように、プラズマアーク
助走部803の下流側に径方向の内側に湾曲した湾曲部
803cを形成した場合にも、同様にこの湾曲部により
径方向の内側に向うガス流が生じさせられるため、ガス
流が乱されて好結果が得られなくなる。
Also, as shown in FIG. 5, when a curved portion 803c that is curved inward in the radial direction is formed on the downstream side of the plasma arc run-up portion 803, the curved portion is also directed inward in the radial direction. Since the gas flow is generated, the gas flow is disturbed and the good result is not obtained.

【0047】上記の実施例では、プラズマアーク形成用
流体Gとして空気または酸素を用いたが、空気または酸
素を用いる場合がトーチの使用条件としては最も過酷で
あり、プラズマアーク形成用流体として空気または酸素
を用いた場合に最もトーチが損傷し易い状態になる。従
って、プラズマアーク形成用流体として空気または酸素
を用いた場合にトーチが損傷することがなければ、他の
流体、例えば不活性ガスをプラズマアーク形成用流体と
して用いた場合には何等問題が生じない。従って本発明
は、プラズマアーク形成用流体として空気または酸素を
用いる場合に何等限定されない。
In the above embodiment, air or oxygen was used as the plasma arc forming fluid G, but the use of air or oxygen is the most severe operating condition of the torch, and air or oxygen is used as the plasma arc forming fluid. When oxygen is used, the torch is most likely to be damaged. Therefore, if the torch is not damaged when air or oxygen is used as the plasma arc forming fluid, no problem occurs when another fluid such as an inert gas is used as the plasma arc forming fluid. . Therefore, the present invention is not limited to the use of air or oxygen as the plasma arc forming fluid.

【0048】図9は本発明の他の実施例を示したもの
で、この実施例では、チップ支持部材6を同心的に取り
囲むように外管13が取り付けられ、電極支持部材4、
絶縁スリーブ5、チップ支持部材6及び外管13により
トーチボディ7が構成されている。外管13とチップ支
持部材6との間には環状のシールドガス流路s1 が形成
され、該シールドガス流路s1 はガスボンベやポンプな
どからなる図示しないシールドガス供給手段に接続され
ている。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the outer tube 13 is attached so as to concentrically surround the chip support member 6, and the electrode support member 4,
The insulating sleeve 5, the tip support member 6 and the outer tube 13 constitute a torch body 7. An annular shield gas flow path s1 is formed between the outer tube 13 and the chip support member 6, and the shield gas flow path s1 is connected to a shield gas supply means (not shown) such as a gas cylinder or a pump.

【0049】トーチボディ6の外管13の先端には、ト
ーチボディ7の先端部とカップ9の円筒部9Aとを同心
的に取り囲む円筒部15Aと、カップ9の第2の凸部を
同心的に取り囲むテーパ部15Bとからなるシールドカ
ップ15が取り付けられている。シールドカップの円筒
部15Aとトーチボディ7の先端部及びカップの円筒部
9Aとの間には、前記シールドガス流路s1 に連通する
シールドガス流路s2が形成され、シールドカップ15
のテーパ部15Bとカップの第2の凸部9Bとの間には
シールドガス流路s2 に連通するシールドガス流路s3
が形成されている。シールドカップのテーパ部15B
は、その先端部がカップ9の端部壁9Cよりも手前の位
置で終端するように設けられており、テーパ部15Bの
先端部の内周とカップの第2の凸部9Bの外周との間
に、プラズマ流噴出孔sa の中心軸線を同心的に取り囲
むシールドガス噴出口sa が形成されている。シールド
ガス噴出口sa はプラズマ流噴出孔801と同心的に配
置され、シールドガス流路s1,s2 ,s3 を通して供
給されるシールドガスがシールドガス噴出口sa から、
プラズマジェットに向かって噴出するようになってい
る。
At the tip of the outer tube 13 of the torch body 6, a cylindrical portion 15A that concentrically surrounds the tip portion of the torch body 7 and the cylindrical portion 9A of the cup 9 and a second convex portion of the cup 9 are concentrically provided. A shield cup 15 including a taper portion 15B surrounding it is attached. A shield gas flow passage s2 communicating with the shield gas flow passage s1 is formed between the cylindrical portion 15A of the shield cup and the tip portion of the torch body 7 and the cylindrical portion 9A of the cup.
The shield gas flow passage s3 communicating with the shield gas flow passage s2 is provided between the tapered portion 15B and the second convex portion 9B of the cup.
Are formed. Tapered part of shield cup 15B
Is provided so that its tip ends at a position before the end wall 9C of the cup 9, and the inner circumference of the tip of the tapered portion 15B and the outer circumference of the second convex portion 9B of the cup. A shield gas ejection port sa concentrically surrounding the central axis of the plasma flow ejection hole sa is formed therebetween. The shield gas ejection port sa is arranged concentrically with the plasma flow ejection port 801, and the shield gas supplied through the shield gas flow passages s1, s2, s3 is supplied from the shield gas ejection port sa.
It is designed to eject toward the plasma jet.

【0050】シールドカップの取り付け方は任意である
が、図示の例では、トーチボディ7の外管13の先端部
外周にネジ13aが設けられ、このネジ13aにシール
ドカップ15の円筒部15Aの内周に設けられたネジ1
5A1が螺合されてシールドカップ15がトーチボディ7
に取り付けられている。その他の点は、図1に示したト
ーチと同様であり、チップ8のプラズマアーク助走部8
03は、ガス流縮流部802の円錐角αよりも小さい円
錐角θを有する単一の逆円錐面からなっている。
Although the method of attaching the shield cup is arbitrary, in the illustrated example, a screw 13a is provided on the outer periphery of the tip portion of the outer tube 13 of the torch body 7, and the screw 13a is provided inside the cylindrical portion 15A of the shield cup 15. Screw 1 on the circumference
5A1 is screwed and shield cup 15 is torch body 7.
Attached to. The other points are similar to those of the torch shown in FIG.
03 is composed of a single inverted conical surface having a cone angle θ smaller than the cone angle α of the gas flow contracting portion 802.

【0051】図9に示したトーチを用いて切断加工を行
う場合には、プラズマ電極1と図示しない被加工物との
間に電力を供給し、ガス導入通路g1 を通してガス流路
g2にプラズマアーク形成用流体Gを供給するととも
に、シールドガス流路s1 及びs2 にシールドガスSを
供給する。これによりプラズマ流噴出孔801からプラ
ズマジェットを発生させ、シールドガス噴出口sa から
シールドガスを噴出させて被加工物を切断する。
When cutting is performed using the torch shown in FIG. 9, power is supplied between the plasma electrode 1 and a workpiece (not shown), and the plasma arc is supplied to the gas flow passage g2 through the gas introduction passage g1. The forming fluid G is supplied and the shield gas S is supplied to the shield gas passages s1 and s2. As a result, a plasma jet is generated from the plasma flow ejection hole 801, and the shield gas is ejected from the shield gas ejection port sa to cut the workpiece.

【0052】図10は、図9に示したトーチを用いて被
加工物を切断する場合に、シールドガスの流量を変化さ
せて切断面のベベル角を測定する実験を行った結果を示
したものである。この実験では、ガス流縮流部802の
円錐角αを100°、プラズマアーク助走部803の円
錐角θを50°とし、シールドガスSとして酸素を用い
た。また切断電流値を120[A]とし、プラズマアー
ク形成用流体Gとして、空気を用いた場合と窒素を用い
た場合とについて実験を行った。図10において、実線
の曲線はプラズマアーク形成用流体として空気を用いた
場合を示し、破線の曲線はプラズマアーク形成用流体と
して窒素を用いた場合を示している。
FIG. 10 shows the results of an experiment in which the bevel angle of the cut surface is measured by changing the flow rate of the shield gas when the workpiece is cut using the torch shown in FIG. Is. In this experiment, the cone angle α of the gas flow contracting portion 802 was 100 °, the cone angle θ of the plasma arc runner portion 803 was 50 °, and oxygen was used as the shield gas S. Further, the cutting current value was set to 120 [A], and the experiment was performed using air as the plasma arc forming fluid G and using nitrogen. In FIG. 10, the solid line curve shows the case where air is used as the plasma arc forming fluid, and the broken line curve shows the case where nitrogen is used as the plasma arc forming fluid.

【0053】図10から、シールドガス流量を10リッ
トル/分ないし60リットル/分の範囲に設定すると、
シールドガスを流さない場合に比べて切断面のベベル角
を0.5°以上小さくすることができ、切断面の品質の
改善効果が高いことが明らかになった。
From FIG. 10, when the shield gas flow rate is set in the range of 10 liters / minute to 60 liters / minute,
It was revealed that the bevel angle of the cut surface can be reduced by 0.5 ° or more as compared with the case where no shielding gas is flown, and the effect of improving the quality of the cut surface is high.

【0054】図9に示したトーチにおいて、シールドカ
ップ15を取り付ける際に、図11に示すようにシール
ドカップ15の中心軸線がカップ9の中心軸線(トーチ
の中心軸線)に対して傾くと、シールドガス流路s2 及
びs3 の断面積が不均一になり、シールドガス噴出口s
a の開口面積が不均一になる上に、シールドガス噴出口
sa が傾くため、シールドガス噴出口sa から噴出する
シールドガスの流れが片寄り、シールド効果が減少す
る。
In the torch shown in FIG. 9, when the shield cup 15 is attached, when the central axis of the shield cup 15 is inclined with respect to the central axis of the cup 9 (the central axis of the torch) as shown in FIG. The cross-sectional areas of the gas flow paths s2 and s3 become non-uniform, and the shield gas ejection port s
Since the opening area of a becomes non-uniform and the shield gas ejection port sa is inclined, the flow of the shield gas ejected from the shield gas ejection port sa is biased and the shielding effect is reduced.

【0055】またシールドカップ15の中心軸線とカッ
プ9の中心軸線とが一致するように取り付けられた場合
でも、カップ9の第2の凸部9Bの外面の円錐角とシー
ルドカップ15のテーパ部15Bのテーパ角には加工精
度のばらつきがあるため、シールドガス流路s3 の断面
積がばらつき、その結果シールドガス噴出口sa から噴
出するシールドガスの流速にばらつきが生じるおそれが
ある。
Even when the shield cup 15 and the cup 9 are mounted so that the center axis of the shield cup 15 and the center axis of the cup 9 coincide with each other, the cone angle of the outer surface of the second convex portion 9B of the cup 9 and the taper portion 15B of the shield cup 15 are the same. Since the taper angle of 1 has a variation in processing accuracy, the cross-sectional area of the shield gas passage s3 varies, and as a result, the flow velocity of the shield gas ejected from the shield gas ejection port sa may vary.

【0056】図12及び図13は、これらの問題を解決
した実施例を示したもので、図12はその要部の構造を
示し、図13は同実施例で用いるカップを示している。
この実施例では、図13に示したようにカップ9の第2
の凸部9Bの外周に、該第2の凸部の外側の円錐面の母
線方向に沿って放射状に伸びる複数の溝901が設けら
れている。シールドカップ15はそのテーパ部15Bが
カップ9の第2の凸部9Bの外周に当接するように形成
され、カップ9の第2の凸部の外面の溝901によりシ
ールドガス流路s3 が形成されている。またシールドカ
ップ15は、そのテーパ部15Bのテーパ角γがカップ
9の第2の凸部9Bの外面の円錐角βと同一かまたは該
テーパ角γが円錐角βよりも若干大きくなるように形成
されている。
FIGS. 12 and 13 show an embodiment in which these problems are solved. FIG. 12 shows the structure of the main part, and FIG. 13 shows the cup used in the same embodiment.
In this embodiment, as shown in FIG.
A plurality of grooves 901 extending radially along the generatrix direction of the outer conical surface of the second convex portion are provided on the outer periphery of the convex portion 9B. The shield cup 15 is formed such that its tapered portion 15B abuts on the outer periphery of the second convex portion 9B of the cup 9, and the shield gas flow path s3 is formed by the groove 901 on the outer surface of the second convex portion of the cup 9. ing. Further, the shield cup 15 is formed such that the taper angle γ of the taper portion 15B is the same as the cone angle β of the outer surface of the second convex portion 9B of the cup 9 or the taper angle γ is slightly larger than the cone angle β. Has been done.

【0057】図12に示したように構成すると、チップ
8の先端部8Cの外周を基準としてトーチボディ7と同
軸的に取り付けられたカップ9の第2の凸部9Bの外周
にシールドカップ15のテーパ部15Bが当接して位置
決めされるため、常にシールドカップ15の中心軸線を
チップ8及びカップ9の中心軸線に一致させることがで
き、シールドガス噴出口sa をプラズマ流噴出孔801
に対して同心的に配置することができる。したがって、
シールドガスの流れが片寄って、シールド効果が減少す
るのを防ぐことができる。
With the structure shown in FIG. 12, the shield cup 15 is provided on the outer periphery of the second convex portion 9B of the cup 9 coaxially attached to the torch body 7 with the outer periphery of the tip portion 8C of the tip 8 as a reference. Since the tapered portion 15B is brought into contact with and positioned, the central axis of the shield cup 15 can be always aligned with the central axes of the tip 8 and the cup 9, and the shield gas ejection port sa can be made the plasma flow ejection hole 801.
Can be arranged concentrically with respect to. Therefore,
It is possible to prevent the flow of the shielding gas from being biased and reducing the shielding effect.

【0058】また図12に示した実施例のように、シー
ルドカップ15のテーパ部15Bのテーパ角γがカップ
9の第2の凸部9Bの外面の円錐角βと同一かまたは該
テーパ角γが円錐角βよりも若干大きくなるように形成
すると、シールドガス噴出口sa の近傍でカップ9とシ
ールドカップ15とが当接して、シールドガスを所望の
状態で噴出させることができる。
Further, as in the embodiment shown in FIG. 12, the taper angle γ of the taper portion 15B of the shield cup 15 is the same as the cone angle β of the outer surface of the second convex portion 9B of the cup 9 or the taper angle γ. Is formed to be slightly larger than the cone angle β, the cup 9 and the shield cup 15 are brought into contact with each other in the vicinity of the shield gas ejection port sa, and the shield gas can be ejected in a desired state.

【0059】上記の実施例では、チップ8の第1の凸部
8Bを逆円錐状に形成してその内周面及び外周面が共に
逆円錐面状を呈するようにしたが、チップの第1の凸部
8Bは、該チップの先端に向かって先細の形状を呈して
いてその少なくとも内周面が逆円錐面状に形成されてい
ればよく、その外周面は必ずしも逆円錐面状に形成され
ていなくてもよい。例えば、チップの第1の凸部8Bの
外周面を、先端に向かって段階的に外径が小さくなって
いく形状(階段状の形状)としてもよい。
In the above-described embodiment, the first convex portion 8B of the chip 8 is formed in an inverted conical shape so that both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface thereof have an inverted conical surface shape. It is sufficient that the convex portion 8B has a tapered shape toward the tip of the tip and at least the inner peripheral surface thereof is formed into an inverted conical surface shape, and the outer peripheral surface thereof is not necessarily formed into an inverted conical surface shape. You don't have to. For example, the outer peripheral surface of the first convex portion 8B of the chip may have a shape in which the outer diameter gradually decreases toward the tip (stepped shape).

【0060】また上記の実施例では、カップ9の第2の
凸部9Bを逆円錐状として、その内周面及び外周面が共
に逆円錐面状を呈するようにしたが、カップの第2の凸
部9Bの内周面は必ずしも逆円錐面とする必要はなく、
先端に向かって段階的に内径が小さくなる形状(階段状
の形状)としてもよい。
In the above embodiment, the second convex portion 9B of the cup 9 has an inverted conical shape so that both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface thereof have an inverse conical surface shape. The inner peripheral surface of the convex portion 9B does not necessarily have to be an inverted conical surface,
The shape may be such that the inner diameter gradually decreases toward the tip (stepped shape).

【0061】以上本発明の好ましい実施例を説明した
が、本明細書に開示した発明の主な態様を挙げると下記
の通りである。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. The main aspects of the invention disclosed in this specification are as follows.

【0062】(1) 中空管状の電極基材2の先端を閉
鎖する端部壁に設けた凹部内に高融点材料からなる挿入
体3を装着してなるプラズマ電極1と、前記プラズマ電
極を環状のガス流路g2 を介して同心的に取り囲むよう
に形成された中空のチップ8とを備え、前記チップはプ
ラズマ電極を同心的に取囲む円筒部8Aとプラズマ流噴
出孔801を有する先端部8Cと該円筒部8Aと先端部
8Cとの間にあって先端部8Cに向かう先細の第1の凸
部8Bとを有して該第1の凸部8Bの内側に逆円錐面状
のガス流縮流部802が形成されているプラズマアーク
切断用トーチにおいて、前記チップ8のプラズマ流噴出
孔801とガス流縮流部802との間に、ガス流縮流部
の円錐角αよりも小さい円錐角θを有する逆円錐面状の
プラズマアーク助走部803が設けられ、前記プラズマ
アーク助走部803の円錐角θは20度以上85度以下
に設定され、前記プラズマアーク助走部803の軸線方
向寸法L2 とプラズマ流噴出孔801の軸線方向寸法L
1 との比L2 /L1 が0.2以上2.5以下に設定され
ているプラズマアーク切断用トーチ。
(1) A plasma electrode 1 in which an insert 3 made of a high melting point material is mounted in a recess provided in an end wall that closes the tip of a hollow tubular electrode substrate 2, and the plasma electrode is annular. And a hollow tip 8 formed so as to concentrically surround the gas flow path g2, the tip 8C having a cylindrical portion 8A concentrically surrounding the plasma electrode and a plasma flow ejection hole 801. And a tapered first convex portion 8B between the cylindrical portion 8A and the distal end portion 8C, which is directed toward the distal end portion 8C, and has a reverse conical gas flow contraction flow inside the first convex portion 8B. In the plasma arc cutting torch in which the portion 802 is formed, a cone angle θ smaller than the cone angle α of the gas flow contraction portion is formed between the plasma flow ejection hole 801 of the tip 8 and the gas flow contraction portion 802. Inverse conical plasma arc run-up part with a groove 803 is provided, the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion 803 and the axial dimension L of the plasma flow ejection hole 801 are provided.
A plasma arc cutting torch in which the ratio L2 / L1 with 1 is set to 0.2 or more and 2.5 or less.

【0063】(2) 中空管状の電極基材2の先端を閉
鎖する端部壁に設けた凹部内に高融点材料からなる挿入
体3を装着してなるプラズマ電極1と、前記プラズマ電
極を環状のガス流路g2 を介して同心的に取り囲むよう
に形成された中空のチップ8と、前記チップ8を同心的
に取り囲むように形成されたカップ9とを備え、前記チ
ップはプラズマ電極を同心的に取囲む円筒部8Aとプラ
ズマ流噴出孔801を有する先端部8Cと該円筒部8A
と先端部8Cとの間にあって先端部8Cに向かう先細の
第1の凸部8Bとを有して該第1の凸部8Bの内側に逆
円錐面状のガス流縮流部802が形成され、前記カップ
9は前記チップ8の円筒部8Aを同心的に取囲む円筒部
9Aと前記チップ8の第1の凸部8Bを同心的に取囲む
第2の凸部9Bと該第2の凸部9Bの先端を閉鎖する端
部壁9Cとを有していて該端部壁に設けられた孔を通し
て前記チップの先端部8Cの一部が外部に導出されてい
るプラズマアーク切断用トーチにおいて、前記カップ9
の円筒部9Aを同心的に取囲む円筒部15Aとカップの
第2の凸部9Bを同心的に取り囲むテーパ部15Bとを
有するシールドカップ15が更に設けられて該シールド
カップ15のテーパ部15Bとカップの第2の凸部9B
との間にシールドガス流路s3 が形成されて該シールド
ガス流路の先端にプラズマ流噴出孔の中心軸線を同心的
に取り囲む環状のシールドガス噴出口sa が形成され、
前記チップ8のプラズマ流噴出孔801とガス流縮流部
802との間に、ガス流縮流部の円錐角αよりも小さい
円錐角θを有する逆円錐面状のプラズマアーク助走部8
03が設けられ、前記プラズマアーク助走部803の円
錐角θは20度以上85度以下に設定され、前記プラズ
マアーク助走部803の軸線方向寸法L2 とプラズマ流
噴出孔801の軸線方向寸法L1 との比L2 /L1 が
0.2以上2.5以下に設定されていることを特徴とす
るプラズマアーク切断用トーチ。
(2) A plasma electrode 1 in which an insert 3 made of a high melting point material is mounted in a recess provided in an end wall that closes the tip of a hollow tubular electrode substrate 2, and the plasma electrode is formed into an annular shape. A hollow chip 8 formed so as to concentrically surround the gas flow path g2 and a cup 9 formed so as to concentrically surround the chip 8, the chip being concentric with the plasma electrode. 8A surrounding a cylindrical portion, a tip portion 8C having a plasma flow ejection hole 801, and the cylindrical portion 8A.
And a tip portion 8C and a tapered first convex portion 8B directed toward the tip portion 8C, and a gas flow constricting portion 802 having an inverted conical surface shape is formed inside the first convex portion 8B. The cup 9 has a cylindrical portion 9A that concentrically surrounds the cylindrical portion 8A of the tip 8, a second convex portion 9B that concentrically surrounds the first convex portion 8B of the chip 8, and the second convex portion. A plasma arc cutting torch having an end wall 9C for closing the tip of the portion 9B, and a part of the tip 8C of the tip being led out to the outside through a hole provided in the end wall, The cup 9
Is further provided with a tapered portion 15B of the shield cup 15 having a cylindrical portion 15A concentrically surrounding the cylindrical portion 9A and a tapered portion 15B concentrically surrounding the second convex portion 9B of the cup. Second convex portion 9B of the cup
And a shield gas flow passage s3 is formed between them and an annular shield gas jet sa that concentrically surrounds the central axis of the plasma flow jet hole at the tip of the shield gas flow passage,
Between the plasma flow jetting hole 801 and the gas flow contracting portion 802 of the tip 8, the reverse arc surface-shaped plasma arc run-up portion 8 having a cone angle θ smaller than the cone angle α of the gas flow contracting portion.
03 is provided, the cone angle θ of the plasma arc run-up portion 803 is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion 803 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole 801 are set. A torch for plasma arc cutting, wherein the ratio L2 / L1 is set to 0.2 or more and 2.5 or less.

【0064】(3) 中空管状の電極基材2の先端を閉
鎖する端部壁に設けた凹部内に高融点材料からなる挿入
体3を装着してなるプラズマ電極1と、前記プラズマ電
極を環状のガス流路g2 を介して同心的に取り囲むよう
に形成された中空のチップ8と、前記チップ8を同心的
に取り囲むように形成されたカップ9とを備え、前記チ
ップはプラズマ電極を同心的に取囲む円筒部8Aとプラ
ズマ流噴出孔801を有する先端部8Cと該円筒部8A
と先端部8Cとの間にあって先端部8Cに向かう先細の
第1の凸部8Bとを有して該第1の凸部8Bの内側に逆
円錐面状のガス流縮流部802が形成され、前記カップ
9は前記チップ8の円筒部8Aを同心的に取囲む円筒部
9Aと前記チップ8の第1の凸部8Bを同心的に取囲む
第2の凸部9Bと該第2の凸部9Bの先端を閉鎖する端
部壁9Cとを有していて該端部壁に設けられた孔を通し
て前記チップの先端部8Cの一部が外部に導出されてい
るプラズマアーク切断用トーチにおいて、前記カップ9
の第2の凸部9Bの外面は逆円錐面状に形成されていて
該カップ9の円筒部9Aを同心的に取囲む円筒部15A
と前記カップの第2の凸部9Bの外周に当接して該カッ
プの第2の凸部9Bを同心的に取り囲むテーパ部15B
とを有するシールドカップ15が更に設けられ、前記チ
ップ8のプラズマ流噴出孔801とガス流縮流部802
との間に、ガス流縮流部の円錐角αよりも小さい円錐角
θを有する逆円錐面状のプラズマアーク助走部803が
設けられ、前記プラズマアーク助走部803の円錐角θ
は20度以上85度以下に設定され、前記プラズマアー
ク助走部803の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔
801の軸線方向寸法L1 との比L2 /L1 が0.2以
上2.5以下に設定され、前記カップ9の第2の凸部9
Bの外周には該第2の凸部の円錐面の母線方向に沿って
伸びる複数の溝901が放射状に設けられて、該複数の
溝によりシールドガス流路s3 が形成され、前記シール
ドカップ15はそのテーパ部15Bのテーパ角γがカッ
プ9の第2の凸部の外面の円錐角βと同一かまたは該テ
ーパ角γが円錐角βよりも若干大きくなるように形成さ
れていることを特徴とするプラズマアーク切断用トー
チ。
(3) The plasma electrode 1 in which the insert 3 made of a high melting point material is mounted in the recess provided in the end wall that closes the tip of the hollow tubular electrode substrate 2, and the plasma electrode A hollow chip 8 formed so as to concentrically surround the gas flow path g2 and a cup 9 formed so as to concentrically surround the chip 8, the chip being concentric with the plasma electrode. 8A surrounding a cylindrical portion, a tip portion 8C having a plasma flow ejection hole 801, and the cylindrical portion 8A.
And a tip portion 8C and a tapered first convex portion 8B directed toward the tip portion 8C, and a gas flow constricting portion 802 having an inverted conical surface shape is formed inside the first convex portion 8B. The cup 9 has a cylindrical portion 9A that concentrically surrounds the cylindrical portion 8A of the tip 8, a second convex portion 9B that concentrically surrounds the first convex portion 8B of the chip 8, and the second convex portion. A plasma arc cutting torch having an end wall 9C for closing the tip of the portion 9B, and a part of the tip 8C of the tip being led out to the outside through a hole provided in the end wall, The cup 9
The outer surface of the second convex portion 9B is formed in an inverted conical surface shape and concentrically surrounds the cylindrical portion 9A of the cup 9.
And a tapered portion 15B that abuts the outer periphery of the second convex portion 9B of the cup and concentrically surrounds the second convex portion 9B of the cup.
Is further provided with a shield cup 15 having a plasma flow injection hole 801 and a gas flow contraction portion 802 of the chip 8.
And a reverse arc surface-shaped plasma arc runner 803 having a cone angle θ smaller than the cone angle α of the gas flow contraction part, and the cone angle θ of the plasma arc runner 803.
Is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the ratio L2 / L1 of the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion 803 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole 801 is set to 0.2 or more and 2.5 or less. The second convex portion 9 of the cup 9
A plurality of grooves 901 extending along the generatrix direction of the conical surface of the second convex portion are radially provided on the outer periphery of B, and the plurality of grooves form a shield gas flow path s3. Is characterized in that the taper angle γ of the tapered portion 15B is the same as the cone angle β of the outer surface of the second convex portion of the cup 9 or the taper angle γ is slightly larger than the cone angle β. Torch for plasma arc cutting.

【0065】(4) トーチボディ7と、中空管状の電
極基材2と該電極基材の先端部を閉鎖する端部壁に設け
られた凹部内に装着された高融点の挿入体3とからなっ
ていて前記トーチボディの中心部に支持されたプラズマ
電極1と、前記プラズマ電極を環状のガス流路g2 を介
して同心的に取り囲むように形成されて前記トーチボデ
ィ7に支持されたチップ8と、前記チップを冷却水還流
通路w4 を介して同心的に取り囲むように形成されて前
記トーチボディ7に支持されたカップ9とを備え、前記
チップ8は、前記プラズマ電極1を取り囲む円筒部8A
とプラズマ流噴出孔801を有する先端部8Cと該円筒
部と先端部との間にあって先端部に向かう先細の第1の
凸部8Bとを有して該第1の凸部の内側に逆円錐面状の
ガス流縮流部802が形成され、前記カップ9は前記チ
ップの円筒部8Aを同心的に取り囲む円筒部9Aと前記
チップの第1の凸部8Bを同心的に取り囲む先細の第2
の凸部9Bと該第2の凸部9Bの先端を閉鎖する端部壁
9Cとを有していて、該カップの端部壁に設けられた孔
を通して前記チップ8の先端部8Cの一部が外部に導出
され、前記トーチボディ7は、前記プラズマ電極1の電
極基材2内に連通する冷却水流通用の孔10aと、該冷
却水流通用の孔内の冷却水を前記冷却水還流通路w4に
案内するための冷却水案内通路w3 と、冷却水還流通路
内を還流した冷却水を外部に排出するための冷却水排出
通路w5 と、前記環状のガス流路g2 にプラズマアーク
形成用流体を導入するガス導入通路g1 とを内部に有し
ているプラズマアーク切断用トーチにおいて、前記チッ
プ8のプラズマ流噴出孔801とガス流縮流部802と
の間に、ガス流縮流部の円錐角αよりも小さい円錐角θ
を有する逆円錐面状のプラズマアーク助走部803が設
けられ、前記プラズマアーク助走部803の円錐角θは
20度以上85度以下に設定され、前記プラズマアーク
助走部803の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔8
01の軸線方向寸法L1 との比L2 /L1 が0.2以上
2.5以下に設定されているプラズマアーク切断用トー
チ。
(4) From the torch body 7, the hollow tubular electrode base material 2 and the high melting point insert body 3 mounted in the recess provided in the end wall closing the front end portion of the electrode base material. The plasma electrode 1 supported in the center of the torch body, and the tip 8 supported by the torch body 7 so as to concentrically surround the plasma electrode via an annular gas passage g2. And a cup 9 supported by the torch body 7 so as to concentrically surround the tip via a cooling water return passage w4, and the tip 8 has a cylindrical portion 8A surrounding the plasma electrode 1.
And a tip portion 8C having a plasma flow ejection hole 801 and a tapered first convex portion 8B between the cylindrical portion and the tip portion and directed toward the tip portion, and an inverted cone is formed inside the first convex portion. A planar gas flow contracting portion 802 is formed, and the cup 9 concentrically surrounds the cylindrical portion 8A of the tip and the tapered second second portion concentrically surrounds the first convex portion 8B of the tip.
Part of the tip part 8C of the tip 8 through a hole provided in the end wall of the cup and having an end wall 9C for closing the tip of the second projection 9B. Is discharged to the outside, and the torch body 7 has a cooling water circulating hole 10a communicating with the inside of the electrode base material 2 of the plasma electrode 1 and the cooling water in the cooling water circulating hole. A cooling water guide passage w3 for guiding the cooling water, a cooling water discharge passage w5 for discharging the cooling water recirculated in the cooling water recirculation passage to the outside, and a plasma arc forming fluid in the annular gas passage g2. In a plasma arc cutting torch having a gas introduction passage g1 to be introduced therein, a cone angle of the gas flow contraction portion is provided between the plasma flow ejection hole 801 and the gas flow contraction portion 802 of the tip 8. Cone angle θ less than α
And a conical angle θ of the plasma arc runner 803 is set to 20 degrees or more and 85 degrees or less, and the axial dimension L2 of the plasma arc runner 803 and the plasma arc runner 803 are set. Flow spout hole 8
A plasma arc cutting torch in which the ratio L2 / L1 with respect to the axial dimension L1 of 01 is set to 0.2 or more and 2.5 or less.

【0066】(5) 前記カップの第2の凸部の外面は
逆円錐状に形成されていて、該カップ9の円筒部を取り
囲む円筒部15Aとカップ9の第2の凸部9Bを同心的
に取囲むテーパ部15Bとを有するシールドカップ15
が更に設けられ、前記カップ9の第2の凸部9Bとシー
ルドカップ15のテーパ部15Bとの間にシールドガス
流路s3 が形成されて該シールドガス流路の先端にシー
ルドガス噴出口sa が形成されていることを特徴とする
上記4項に記載のプラズマアーク切断用トーチ。
(5) The outer surface of the second convex portion of the cup is formed in an inverted conical shape, and the cylindrical portion 15A surrounding the cylindrical portion of the cup 9 and the second convex portion 9B of the cup 9 are concentric with each other. Shield cup 15 having tapered portion 15B surrounding
Is further provided, and a shield gas flow passage s3 is formed between the second convex portion 9B of the cup 9 and the tapered portion 15B of the shield cup 15, and a shield gas jet port sa is formed at the tip of the shield gas flow passage. The torch for plasma arc cutting according to the above item 4, which is formed.

【0067】(6) 前記シールドカップ15はそのテ
ーパ部が前記カップ9の第2の凸部9Bの外周に当接す
るように形成され、前記カップ9の第2の凸部9Bの外
周には該第2の凸部の円錐面の母線方向に沿って放射状
に伸びる複数の溝901が設けられて、該複数の溝によ
り前記シールドガス流路s3 が形成され、前記シールド
カップ15は、そのテーパ部15Bのテーパ角γがカッ
プ9の第2の凸部2Bの円錐面の円錐角βと同一かまた
は該テーパ角γが円錐角βよりも若干大きくなるように
形成されていることを特徴とする上記5項に記載のプラ
ズマアーク切断用トーチ。
(6) The shield cup 15 is formed such that its tapered portion abuts on the outer circumference of the second convex portion 9B of the cup 9, and the taper portion is formed on the outer circumference of the second convex portion 9B of the cup 9. A plurality of grooves 901 radially extending along the generatrix direction of the conical surface of the second convex portion are provided, the shield gas flow passage s3 is formed by the plurality of grooves, and the shield cup 15 has a tapered portion. The taper angle γ of 15B is the same as the cone angle β of the conical surface of the second convex portion 2B of the cup 9, or the taper angle γ is formed to be slightly larger than the cone angle β. The torch for plasma arc cutting according to the above item 5.

【0068】(7) 上記1項または4項に記載のプラ
ズマアーク切断用トーチを用い、該トーチのプラズマ電
極と被加工物との間に電力を供給するとともに、該トー
チ内のガス流路に空気または酸素をプラズマアーク形成
用流体として供給してプラズマアーク切断を行うことを
特徴とするプラズマアーク切断方法。
(7) By using the plasma arc cutting torch described in the above item 1 or 4, electric power is supplied between the plasma electrode of the torch and the workpiece, and a gas flow path in the torch is provided. A plasma arc cutting method characterized by performing plasma arc cutting by supplying air or oxygen as a plasma arc forming fluid.

【0069】(8) 上記2項、3項、5項または6項
に記載のプラズマアーク切断用トーチを用いて該トーチ
のプラズマ電極と被加工物との間に電力を供給し、該ト
ーチ内のガス流路に空気または酸素をプラズマアーク形
成用流体として供給するとともに、前記シールドガス流
路に酸素をシールドガス流体として供給し、該シールド
ガス流体の流量を10リットル/分〜60リットル/分
の範囲に設定してプラズマアーク切断を行うことを特徴
とするプラズマアーク切断方法。
(8) Electric power is supplied between the plasma electrode of the torch and the workpiece by using the torch for plasma arc cutting described in the above item 2, 3, 5, or 6, and inside the torch. Of air or oxygen as a fluid for plasma arc formation is supplied to the gas flow passage of the above, and oxygen is supplied to the shield gas flow passage as a shield gas fluid, and the flow rate of the shield gas fluid is 10 liters / minute to 60 liters / minute. The plasma arc cutting method is characterized in that the plasma arc cutting is performed by setting the range within the range.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、チップ
のプラズマ流噴出孔とガス流縮流部との間に、該ガス流
縮流部よりも円錐角が小さい逆円錐面状のプラズマアー
ク助走部を形成して、チップの内側に流入したプラズマ
アーク形成用流体を、軸線方向に対する半径の減少率が
大きいガス流縮流部により径方向に拘束して絞った後、
軸線方向に対する半径の減少率が小さいプラズマアーク
助走部により加速するようにしたので、細く絞られた高
速のガス流をプラズマ流噴出孔から流出させることがで
きる。
As described above, according to the present invention, an inverted conical surface having a smaller cone angle than the gas flow contraction portion is provided between the plasma flow ejection hole of the chip and the gas flow contraction portion. After forming the plasma arc run-up portion, the plasma arc forming fluid that has flowed into the inside of the tip is radially restricted by the gas flow contraction portion with a large reduction rate of the radius with respect to the axial direction, and then squeezed,
Since the acceleration is performed by the plasma arc run-up portion whose radius reduction rate with respect to the axial direction is small, a high-speed gas stream that is narrowed and narrowed can be discharged from the plasma stream ejection hole.

【0071】また本発明によれば、プラズマアーク助走
部を設けて、該プラズマアーク助走部の円錐角θを20
度以上85度以下に設定するとともに、プラズマアーク
助走部の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線方
向寸法L1 との比L2 /L1を0.2以上2.5以下に
設定したことにより、最大切断電流値を従来よりも大き
く設定できるようになった。
Further, according to the present invention, the plasma arc run-up portion is provided, and the cone angle θ of the plasma arc run-up portion is 20.
The ratio L2 / L1 between the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion and the axial dimension L1 of the plasma jet hole is set to 0.2 or more and 2.5 or less, The maximum cutting current value can now be set higher than before.

【0072】従って本発明によれば、プラズマアーク形
成用流体を細く絞って高速で流出させることができるこ
とと、最大切断電流値を従来よりも高く設定できること
とが相俟って、従来よりも電流密度が高い、細く絞られ
たプラズマアークを発生させることができ、ベベル角が
小さい高品質の切断面を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the plasma arc forming fluid can be thinly squeezed out at a high speed, and the maximum cutting current value can be set higher than the conventional value, so that the current can be increased more than the conventional value. It is possible to generate a plasma arc that has a high density and is narrowed down, and to obtain a high-quality cut surface with a small bevel angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の要部を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a main part of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の要部を更に拡大して示した縦断
面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a further enlarged main part of the embodiment of FIG.

【図3】本発明の他の実施例の要部を示した拡大断面図
である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a main part of another embodiment of the present invention.

【図4】本発明で採用できないプラズマアーク助走部の
形状を示した拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the shape of a plasma arc run-up portion that cannot be used in the present invention.

【図5】本発明で採用できないプラズマアーク助走部の
他の形状を示した拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing another shape of the plasma arc run-up portion that cannot be adopted in the present invention.

【図6】本発明に係わるトーチにおいてプラズマアーク
助走部の円錐角を変化させた場合の許容最大切断電流値
を測定した結果を示した線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a result of measuring an allowable maximum cutting current value when a cone angle of a plasma arc running portion is changed in the torch according to the present invention.

【図7】本発明に係わるトーチにおいてプラズマアーク
助走部の円錐角を変化させた場合の切断面のベベル角の
変化を測定した結果を示した線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of measuring a change in bevel angle of a cut surface when a cone angle of a plasma arc running portion is changed in the torch according to the present invention.

【図8】本発明に係わるトーチにおいてプラズマアーク
助走部の軸線方向寸法L2 とプラズマ流噴出孔の軸線方
向寸法L1 との比L2 /L1 を変えた場合の切断面のベ
ベル角の変化を示した線図である。
FIG. 8 shows changes in the bevel angle of the cut surface when the ratio L2 / L1 between the axial dimension L2 of the plasma arc run-up portion and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole in the torch according to the present invention is changed. It is a diagram.

【図9】本発明の更に他の実施例の要部の構造を示す縦
断面図である。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a main part of still another embodiment of the present invention.

【図10】図9の実施例のトーチにおいてシールドガス
流量を変化させた場合の切断面のベベル角の変化を測定
した結果を示した線図である。
10 is a diagram showing the results of measuring changes in the bevel angle of the cut surface when the shield gas flow rate is changed in the torch of the embodiment of FIG.

【図11】図9の実施例のトーチにおいてシールドカッ
プが傾いて取り付けられた状態を示した縦断面図であ
る。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the shield cup is tilted and attached in the torch of the embodiment of FIG.

【図12】本発明の更に他の実施例の要部を示した縦断
面図である。
FIG. 12 is a vertical sectional view showing a main part of still another embodiment of the present invention.

【図13】図12の実施例で用いるカップを示した斜視
図である。
13 is a perspective view showing a cup used in the embodiment of FIG. 12. FIG.

【図14】従来のトーチの要部を示した縦断面図であ
る。
FIG. 14 is a vertical sectional view showing a main part of a conventional torch.

【図15】図14の要部を更に拡大して示した拡大断面
図である。
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a further enlarged main part of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ電極 2 電極基材 3 挿入体 4 電極支持部材 5 絶縁スリーブ 6 チップ支持部材 7 トーチボディ 8 チップ 8A 円筒部 8B 第1の凸部 8C 先端部 801 プラズマ流噴出孔 802 ガス流縮流部 803 プラズマアーク助走部 9 カップ 9A 円筒部 9B 第2の凸部 9C 先端部 15 シールドカップ 15A 円筒部 15B テーパ部 g1 ガス導入通路 g2 ガス流路 s1 〜s3 シールドガス流路 w1 ,w2 冷却水通路 w3 冷却水案内通路 w4 冷却水還流通路 w5 冷却水排出通路 G プラズマアーク形成用流体 S シールドガス W 冷却水 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma electrode 2 Electrode base material 3 Insert body 4 Electrode support member 5 Insulating sleeve 6 Chip support member 7 Torch body 8 Chip 8A Cylindrical part 8B First convex part 8C Tip part 801 Plasma flow ejection hole 802 Gas flow contraction part 803 Plasma arc run-up part 9 Cup 9A Cylindrical part 9B Second convex part 9C Tip part 15 Shield cup 15A Cylindrical part 15B Tapered part g1 Gas introduction passage g2 Gas flow passage s1 to s3 Shield gas flow passage w1, w2 Cooling water passage w3 Cooling Water guide passage w4 Cooling water return passage w5 Cooling water discharge passage G Plasma arc forming fluid S Shield gas W Cooling water

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極基材(2)の先端に設けた凹部内に
高融点の挿入体(3)を装着してなるプラズマ電極
(1)と、前記プラズマ電極をガス流路を介して同心的
に取り囲むように形成された中空のチップ(8)とを備
え、前記チップはプラズマ流噴出孔(801)を有する
先端部(8C)と該先端部に向かう先細の第1の凸部
(8B)とを有して該第1の凸部の内側に逆円錐面状の
ガス流縮流部(802)が形成されているプラズマアー
ク切断用トーチにおいて、 前記チップ(8)のプラズマ流噴出孔(801)とガス
流縮流部(802)との間に、ガス流縮流部の円錐角α
よりも小さい円錐角θを有する逆円錐面状のプラズマア
ーク助走部(803)が設けられ、 前記プラズマアーク助走部(803)の円錐角θは20
度以上85度以下に設定され、 前記プラズマアーク助走部(803)の軸線方向寸法L
2 とプラズマ流噴出孔(801)の軸線方向寸法L1 と
の比L2 /L1 が0.2以上2.5以下に設定されてい
るプラズマアーク切断用トーチ。
1. A plasma electrode (1) in which a high melting point insert (3) is mounted in a recess provided at the tip of an electrode substrate (2), and the plasma electrode is concentric with a gas flow path. A tip (8C) having a plasma flow ejection hole (801) and a tapered first convex portion (8B) directed toward the tip. ) And a reverse conical gas flow contracting flow portion (802) is formed inside the first convex portion, the plasma flow injection hole of the tip (8) is provided. Between (801) and the gas flow contracting section (802), the cone angle α of the gas flow contracting section is
An inverted conical surface-shaped plasma arc runner (803) having a smaller cone angle θ is provided, and the plasma arc runner (803) has a cone angle θ of 20.
Is set to be not less than 85 degrees and not more than 85 degrees, and the dimension L in the axial direction of the plasma arc run-up portion (803)
A plasma arc cutting torch in which the ratio L2 / L1 between 2 and the axial dimension L1 of the plasma flow ejection hole (801) is set to 0.2 or more and 2.5 or less.
【請求項2】 前記チップ(8)の第1の凸部(8B)
付近を同心的に取り囲む第2の凸部(9B)を先端側に
有する中空のカップ(9)と、前記カップの第2の凸部
(9B)を同心的に取り囲むテーパ部(15B)を先端
側に有するシールドカップ(15)とが更に設けられ、 前記カップ(9)の第2の凸部(9B)の外面は逆円錐
面状に形成されていて該第2の凸部(9B)とシールド
カップ(15)のテーパ部(15B)との間にシールド
ガス流路(s3 )が形成され、該シールドガス流路の先
端にプラズマ流噴出孔(801)を同心的に取り囲むシ
ールドガス噴出口(sa )が形成されていることを特徴
とする請求項1に記載のプラズマアーク切断用トーチ。
2. The first protrusion (8B) of the chip (8)
A hollow cup (9) having a second convex portion (9B) concentrically surrounding the vicinity on the tip side, and a tapered portion (15B) concentrically surrounding the second convex portion (9B) of the cup at the tip. And a shield cup (15) provided on the side, and the outer surface of the second convex portion (9B) of the cup (9) is formed into an inverted conical surface, and the second convex portion (9B) and A shield gas flow passage (s3) is formed between the shield cup (15) and the taper portion (15B), and the shield gas flow outlet (801) concentrically surrounds the plasma flow ejection hole (801) at the tip of the shield gas flow passage. The plasma arc cutting torch according to claim 1, wherein (sa) is formed.
【請求項3】 前記シールドカップ(15)はそのテー
パ部が前記カップ(9)の第2の凸部(9B)の外周に
当接するように形成され、 前記カップ(9)の第2の凸部(9B)の外周には該第
2の凸部の円錐面の母線方向に沿って伸びる複数の溝
(901)が放射状に設けられて、該複数の溝により前
記シールドガス流路(s3 )が形成され、 前記シールドカップ(15)は、そのテーパ部(15
B)のテーパ角γがカップ(9)の第2の凸部(9B)
の外面の円錐角βと同一かまたは該テーパ角γが円錐角
βよりも若干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2に記載のプラズマアーク切断用トー
チ。
3. The shield cup (15) is formed so that its tapered portion abuts on the outer periphery of the second convex portion (9B) of the cup (9), and the second convex portion of the cup (9) is formed. A plurality of grooves (901) extending along the generatrix direction of the conical surface of the second convex portion are radially provided on the outer periphery of the portion (9B), and the shield gas flow path (s3) is formed by the plurality of grooves. And the shield cup (15) has a tapered portion (15).
The taper angle γ of B) is the second convex portion (9B) of the cup (9).
3. The torch for plasma arc cutting according to claim 2, wherein the torch is the same as the cone angle β of the outer surface or is formed such that the taper angle γ is slightly larger than the cone angle β.
【請求項4】 前記請求項1に記載のプラズマアーク切
断用トーチを用いて該トーチのプラズマ電極と被加工物
との間に電力を供給するとともに、該トーチ内のガス流
路に空気または酸素をプラズマアーク形成用流体として
供給してプラズマアーク切断を行うことを特徴とするプ
ラズマアーク切断方法。
4. The plasma arc cutting torch according to claim 1 is used to supply electric power between a plasma electrode of the torch and a workpiece, and air or oxygen is supplied to a gas passage in the torch. Is supplied as a fluid for plasma arc formation to perform plasma arc cutting.
【請求項5】 請求項2または3のいずれかに記載のプ
ラズマアーク切断用トーチを用いて該トーチのプラズマ
電極と被加工物との間に電力を供給し、該トーチ内のガ
ス流路に空気または酸素をプラズマアーク形成用流体と
して供給するとともに、前記シールドガス流路に酸素を
シールドガス流体として供給し、該シールドガス流体の
流量を10リットル/分〜60リットル/分の範囲に設
定してプラズマアーク切断を行うことを特徴とするプラ
ズマアーク切断方法。
5. A plasma arc cutting torch according to claim 2 or 3 is used to supply electric power between a plasma electrode of the torch and a workpiece, and to a gas passage in the torch. Air or oxygen is supplied as a plasma arc forming fluid, and oxygen is supplied to the shield gas channel as a shield gas fluid, and the flow rate of the shield gas fluid is set in the range of 10 liters / minute to 60 liters / minute. A plasma arc cutting method, which comprises performing plasma arc cutting by means of a method.
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