JPS5924919B2 - Non-consumable electrode for plasma arc welding and its manufacturing method - Google Patents

Non-consumable electrode for plasma arc welding and its manufacturing method

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JPS5924919B2
JPS5924919B2 JP5718079A JP5718079A JPS5924919B2 JP S5924919 B2 JPS5924919 B2 JP S5924919B2 JP 5718079 A JP5718079 A JP 5718079A JP 5718079 A JP5718079 A JP 5718079A JP S5924919 B2 JPS5924919 B2 JP S5924919B2
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JP
Japan
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consumable electrode
hafnium
layer
carbon dioxide
active insert
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アルカデイ・レオニドヴイチ・ボロトニコフ
ダヴイド・グリゴリエヴイチ・ビイホヴスキイ
ヴイクトル・ニコラエヴイチ・キセレフ
ヤコフ・ヴルフオヴイチ・ロスソマホ
アルクサンドル・ヤコヴレヴイチ・メドヴエデフ
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FUSESOYUUZUNUI NAUCHINO ISUREDOWAACHERESUKII PUROEKUTONO KONSUTORUKUTORUSUKII I CHEFUNOROGIICHESUKII INST EREKUTOROSUWAROCHINOBO OBORUDOWANIA
Original Assignee
FUSESOYUUZUNUI NAUCHINO ISUREDOWAACHERESUKII PUROEKUTONO KONSUTORUKUTORUSUKII I CHEFUNOROGIICHESUKII INST EREKUTOROSUWAROCHINOBO OBORUDOWANIA
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属のプラズマアーク処理用の装置に関するも
のであり、より詳しく述べるならば、二酸化炭素雰囲気
又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中での金属
のプラズマアーク溶接用非消耗電極に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for the plasma arc treatment of metals, more particularly for plasma arc welding of metals in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere. It concerns non-consumable electrodes.

二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物
雰囲気中のプラズマアーク溶接用の提案した非消耗電極
は、低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に最
も好結果で使用できる。
The proposed non-consumable electrode for plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere can be used with most success for plasma arc welding of low carbon and low alloy steels.

二酸化炭素環境又は二酸化炭素をベースとした混合物雰
囲気中での鋼のプラズマアーク溶接が他の広く知られた
溶接法、例えば、消耗電極式サブマージアーク溶接、消
耗電極式二酸化炭素シールドアーク溶接あるいは消耗電
極式二酸化炭素をベースとした混合物シールドアーク溶
接に匹敵するためには、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭
素をベースとした混合物雰囲気中のプラズマアーク溶接
用非消耗電極に400A以上のアーク電流で営業的使用
に適する使用寿命を与える必要がある。例えば、開先加
工のない低炭素および低合金鋼の溶接において、二酸化
炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気
中のプラズマアーク溶接速度を他の知られた溶接法での
溶接速度に等しいかあるいはそれよりも速くするために
は、プラズマアーク溶接用非消耗電極に400ないし1
000Aの範囲のアーク電流で営業的使用に適する使用
寿命を与える必要がある。二酸化炭素を含む化学反応的
なプラズマ発生ガスの雰囲気中でのプラズマアーク処理
用非消耗電極で、銅製の液冷金属ホルダおよびこのホル
ダに冶金的に接着したジルコニウムのインサートを含ん
でなる電極が当業者に知られている(米国特許第319
8932号参照)。
Plasma arc welding of steel in a carbon dioxide environment or in a carbon dioxide-based mixture atmosphere is compatible with other widely known welding methods, such as consumable electrode submerged arc welding, consumable electrode carbon dioxide shielded arc welding or consumable electrode In order to be comparable to formula carbon dioxide-based mixture shielded arc welding, non-consumable electrodes for plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere must be used commercially with an arc current of 400 A or more. It is necessary to provide a suitable service life. For example, in the welding of ungrooved low carbon and low alloy steels, plasma arc welding speeds in a carbon dioxide atmosphere or carbon dioxide-based mixture atmosphere should be made equal to the welding speed with other known welding methods. Or to go even faster, use a non-consumable electrode for plasma arc welding with 400 to 1
It is necessary to provide a service life suitable for commercial use with arc currents in the range of 0.000A. A non-consumable electrode for plasma arc processing in an atmosphere of chemically reactive plasma-generating gases containing carbon dioxide, comprising a liquid-cooled metal holder made of copper and a zirconium insert metallurgically bonded to the holder. known to those skilled in the art (U.S. Pat. No. 319)
8932).

この非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中で使用するときに
、ジルコニウムの活性インサート(Activeins
ert)がプラズマ発生ガスの活性な成分、すなわち炭
素および酸素と反応する。
When using this non-consumable electrode in a carbon dioxide atmosphere, active inserts of zirconium (Activeins)
ert) reacts with the active components of the plasma generating gas, namely carbon and oxygen.

インサートの全表面上にジルコニウム一炭素化合物およ
びジルコニウム一酸素化合物からなる皮膜が形成される
。以下これら化合物をジルコニウムオキシカーバイド層
(ZirOOniumOxycar一Bidelaye
r)と称する。ジルコニウムオキシカーバイドの皮膜は
金属ジルコニウムと比較して熱的安定性が高くかつ電子
放出特性が改善されている。上記非消耗電極は、300
Aまでのアーク電流による金属のプラズマアーク切断な
いし溶接用の装置に使用されていた。しかしながら、3
00A以上のアーク電流による二酸化炭素シールドプラ
ズマアーク処理において、このような電極の使用寿命は
営業的使用には適していない。
A coating of zirconium-carbon and zirconium-oxygen compounds is formed on the entire surface of the insert. Below, these compounds are mixed into a zirconium oxycarbide layer (ZirOOniumOxycar-Bidelaye).
r). Zirconium oxycarbide coatings have higher thermal stability and improved electron emission properties compared to metallic zirconium. The above non-consumable electrode is 300
It was used in equipment for plasma arc cutting or welding of metals with arc currents up to A. However, 3
In carbon dioxide shielded plasma arc processing with an arc current of 00 A or more, the service life of such an electrode is not suitable for commercial use.

このことによつて、電極を二酸化炭素雰囲気又は二酸化
炭素をベースとした混合物雰囲気中での厚さ6mm以上
の低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に使用
することが実際的にできない。また、酸素、窒素および
/又は炭素を含有している化学反応的なプラズマ発生雰
囲気中での金属のプラズマアーク処理用非消耗電極が当
業者に知られている。
This makes it impractical to use the electrode for plasma arc welding of low carbon and low alloy steels with a thickness of 6 mm or more in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere. Also known to those skilled in the art are non-consumable electrodes for plasma arc processing of metals in chemically reactive plasma generating atmospheres containing oxygen, nitrogen and/or carbon.

この非消耗電極は銅又は銅合金のホルダおよびハフニウ
ムのインサートを含んでなる(米国特許第359264
9号参照)。
This non-consumable electrode comprises a copper or copper alloy holder and a hafnium insert (US Pat. No. 3,592,64).
(See No. 9).

この非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中で使用するときに
、ハフニウムのインサートがプラズマガスの活性な成分
、すなわち炭素および酸素、と化学的に反応する。
When this non-consumable electrode is used in a carbon dioxide atmosphere, the hafnium insert chemically reacts with the active components of the plasma gas, namely carbon and oxygen.

活性インサートの全作用表面上にハフニウムオキシカー
バイド(HafniumOxycarbide)層が形
成され、この層はジルコニウムオキシカーバイド層より
も熱的安定性が高くかつ電子放出特性が改善されてぃる
。このような非消耗電極の使用寿命で400A以下のア
ーク電流による二酸化炭素雰囲気中のプラズマアーク処
理に使用可能である。
A Hafnium Oxycarbide layer is formed on the entire working surface of the active insert, which layer has higher thermal stability and improved electron emission properties than the Zirconium Oxycarbide layer. With the service life of such a non-consumable electrode, it can be used for plasma arc treatment in a carbon dioxide atmosphere with an arc current of 400 A or less.

この使用寿命はジルコニウムの活性インサートを有する
電極の使用寿命より長い。しかしながら、さらに高いア
ーク電流、例えば、400A以上のアーク電流でぱ、電
極の浸食(消耗)速度が速くなるためにこの電極は実用
的でなこのように、ハフニウムの活性インサートを有す
る非消耗電極は、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベ
ースとした混合物雰囲気中での厚さ61Lm以上の低炭
素鋼および低合金鋼のプラズマアーク溶接に使用できな
い。
This service life is longer than that of electrodes with active inserts of zirconium. However, at higher arc currents, e.g. 400 A and above, the electrode becomes impractical due to its rapid erosion (wear) rate.Thus, non-consumable electrodes with active inserts of hafnium , cannot be used for plasma arc welding of low carbon steel and low alloy steel with a thickness of 61 Lm or more in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere.

化学的に反応性雰囲気中のアーク処理用で従来技術の別
のカソード(CathOd)が銅ホルダ、および、各種
金属および/又はそれらの酸化物の合金化添加物とハフ
ニウムとから実質的になる活性インサートを含んでなる
Another prior art cathode (CathOd) for arc processing in chemically reactive atmospheres consists essentially of hafnium with a copper holder and alloying additives of various metals and/or their oxides. Contains an insert.

このカソードは、アークを断続サイクル式に発生させる
ときのみに、純ハフニウムの活性インサートを有する電
極と比較して浸食速度が低い。
This cathode has a lower erosion rate compared to an electrode with an active insert of pure hafnium only when the arc is generated in an intermittent cycle.

しかしながら、全ての使用方法のためにこのようなカソ
ードの使用寿命で、400Aを越えないアーク電流によ
る二酸化炭素雰囲気中のプラズマアーク処理に使用可能
である。したがつて、合金化添加物の入つたハフニウム
の活性インサートを有するカソードは、二酸化炭素雰囲
気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中での厚
さ6鼎以上の低炭素鋼および低合金鋼のプラズマアーク
溶接に使用できない。
However, for all applications, the service life of such a cathode is such that it can be used in plasma arc processing in a carbon dioxide atmosphere with arc currents not exceeding 400 A. Therefore, cathodes with active inserts of hafnium with alloying additives can be used in plasma applications of low carbon and low alloy steels with a thickness of 6 mm or more in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere. Cannot be used for arc welding.

米国特許第3198932号にて開示された上記電極は
、あらかじめ化学的に処理したジルコニウムの活性イン
サートを銅ホルダ内へ配置しかつ同時にホルダとインサ
ートの組合せを加熱して活性インサートと銅ホルダとを
冶金的に接着することによつて作られる。
The electrode disclosed in U.S. Pat. No. 3,198,932 involves placing a previously chemically treated zirconium active insert into a copper holder and simultaneously heating the holder and insert combination to metallurgically bond the active insert and copper holder. made by gluing.

上述した電極の別のものは、活性インサートを銅ホルダ
内へ冷間スタンピング(COldatam−Plng)
ないし他の同様な方法を使つて機械的に配置することに
よつて作られる。
Another of the electrodes described above involves cold stamping the active insert into a copper holder.
or by mechanical placement using other similar methods.

上述したすべての電極において、活性インサートの対応
する材料のオキシカーバイド皮膜が二酸化炭素雰囲気中
でのアーク燃焼の最中に得られる。
In all the electrodes mentioned above, an oxycarbide coating of the corresponding material of the active insert is obtained during arc combustion in a carbon dioxide atmosphere.

本発明の主要な目的は金属のプラズマアーク溶接用非消
耗電極を提供しかつこの電極の製造法を開発することで
あり、この電極における活性インサートは、400A以
上のアーク電流にて営業的使用に適した使用寿命でこの
非消耗電極を使用できるようにしかつ開先加工なしで低
炭素鋼および低合金鋼を従来の溶接法で得られる溶接速
度に等しいか又はより速い溶接速度にて溶接するように
形成されかつ処理されている。この主要な目的を目的と
して、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした
混合物雰囲気中のプラズマアーク溶接用非消耗電極であ
つて銅又は銅合金のホルダおよびこのホルダ内にはめ込
まれたハフニウムの活性インサートでその表面上にハフ
ニウムオキシカーバイド皮膜を有するインサートを含ん
でなる非消耗電極において、本発明によると、活性イン
サートがハフニウムオキシカーバイド層上に適用された
黒鉛層を含んでいることを特徴としているプラズマアー
ク溶接用消耗電極を提案する。
The principal object of the present invention is to provide a non-consumable electrode for plasma arc welding of metals and to develop a method of manufacturing this electrode, in which the active insert is suitable for commercial use at arc currents of 400 A and above. It is possible to use this non-consumable electrode with a suitable service life and to weld low carbon and low alloy steels without beveling at welding speeds equal to or higher than those obtained with conventional welding methods. formed and processed. For this primary purpose, a non-consumable electrode for plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere with a holder of copper or copper alloy and an active insert of hafnium fitted into this holder has been proposed. A non-consumable electrode comprising an insert having a hafnium oxycarbide coating on its surface in a non-consumable electrode comprising an insert having a hafnium oxycarbide coating on its surface, characterized in that the active insert comprises a graphite layer applied on the hafnium oxycarbide layer. We propose a consumable electrode for arc welding.

ハフニウムオキシカーバイド上に適用されかつ活性イン
サートの表面を形成している黒鉛層は、非消耗電極への
熱流の低減および提案した非消耗電極の熱的安定性と電
子放出特性の向上を確実にする。
The graphite layer applied on the hafnium oxycarbide and forming the surface of the active insert ensures a reduction in the heat flow to the non-consumable electrode and an improvement in the thermal stability and electron emission properties of the proposed non-consumable electrode. .

ハフニウムオキシカーバイド層上に設けられた黒鉛層に
おける黒鉛量が、下記関係:h二(0.25〜0.75
)d 式中、hは活性なインサートの高さ、 dは活性なインサートの直径、 に従つて選定される活性インサートの高さおよび直径に
よつて決められることは好都合である。
The amount of graphite in the graphite layer provided on the hafnium oxycarbide layer has the following relationship: h2 (0.25 to 0.75
)d where h is the height of the active insert, d is the diameter of the active insert, and is conveniently determined by the height and diameter of the active insert selected according to.

ハフニウムオキシカーバイド層の主要部分上又は全表面
上への黒鉛層の形成によつて、並びに、このように形成
した黒鉛層を作業使用アーク電流(0perating
e1ectricarccurrent)での非消耗電
極の使用中継続して維持することによつて電極の使用寿
命を延ばすために、活性インサートをより強くかつより
均一に冷却する必要がある。これらの必要条件を満足さ
せるために、本発明者らは活性インサートの寸法(すな
わち、高さおよび直径)を高さが直径よりも小さいよう
に選定することを勧める。
By forming a graphite layer on the main part or on the entire surface of the hafnium oxycarbide layer, and by applying the graphite layer thus formed to a working arc current (0 perating
In order to extend the service life of the electrode by continuously maintaining the non-consumable electrode during use at e1 electrical current, there is a need for stronger and more uniform cooling of the active insert. To meet these requirements, we recommend selecting the dimensions (ie height and diameter) of the active insert such that the height is smaller than the diameter.

活性インサートの高さがその直径の0.25倍より小さ
いと、すなわち、インサートの冷却が最も強烈であると
、非消耗電極が働かなることが実験的にわかつた。
It has been experimentally found that the non-consumable electrode does not work if the height of the active insert is less than 0.25 times its diameter, ie, the cooling of the insert is most intense.

これは次のような実態のためである。すなわち、放出表
面の材料が過冷却されるので陰極点収縮が発生し、アー
クは場所的に不安定になりかつ非消耗電極が急速に破壊
される。活性インサートの高さがその直径の0.75倍
を越えると、ハフニウムオキシカーバイド層の最小放射
温度勾配の条件が黒鉛層の形成および継続維持ができな
くなる程乱され、この結果、次に非消耗電極が突然破壊
される。この主要な目的を目的として、銅又は銅合金の
ホルダの活性インサートへの接合を含んでなるプラズマ
アーク溶接用非消耗電極の製造法において、本発明によ
ると、銅又は銅合金のホルダを電源の陰極に接続し、非
消耗電極を二酸化炭素雰囲気中に配置し、補助電極を電
源の陽極に接続してこれら電極の間にアークを形成し、
活性インサートの表面上に0.21(Iは非消耗電極の
作業使用電流である)以下のアーク電流にてハフニウム
オキシカーバイド層を前もつて形成し、そして次に、ア
ーク電流を0.21からIまで40アンペア/秒以下の
速度にて上げて先に形成したハフニウムオキシカーバイ
ド層上に黒鉛層を形成することを特徴とするプラズマア
ーク溶接用非消耗電極の製造法が提案されている。
This is due to the following facts. That is, cathode spot contraction occurs as the emitting surface material is supercooled, the arc becomes locally unstable and the non-consumable electrode is rapidly destroyed. When the height of the active insert exceeds 0.75 times its diameter, the minimum radial temperature gradient conditions of the hafnium oxycarbide layer are disturbed to such an extent that the formation and continued maintenance of the graphite layer is no longer possible; The electrode suddenly breaks down. To this main objective, the present invention provides a method for manufacturing a non-consumable electrode for plasma arc welding comprising joining a copper or copper alloy holder to an active insert. connecting to the cathode, placing a non-consumable electrode in a carbon dioxide atmosphere, and connecting an auxiliary electrode to the anode of the power source to form an arc between these electrodes;
Pre-forming a hafnium oxycarbide layer on the surface of the active insert at an arc current of less than 0.21 (I is the working current of the non-consumable electrode) and then increasing the arc current from 0.21 to A method of manufacturing a non-consumable electrode for plasma arc welding has been proposed, which is characterized in that a graphite layer is formed on the previously formed hafnium oxycarbide layer by increasing the speed to I at a rate of 40 amperes/second or less.

アークを発生してハフニウムオキシカーバイド層を形成
するのに必要な時間は0.05ないし0.5秒である。
The time required to generate the arc and form the hafnium oxycarbide layer is 0.05 to 0.5 seconds.

活性インサートの全表面をハフニウムオキシカーバイド
層で被覆するためには、アーク電流を非消耗電極の完全
な作業使用電流の0.2倍だけとなるように維持するこ
とで十分である。ハフニウムオキシカーバイド層形成の
初期段階のために電流を0.21に維持することが十分
であり、また、ハフニウムオキシカーバイド層の表面を
覆う黒鉛被覆の形成のためにアーク電流を0.2Iから
完全な使用アーク電流1に40アンペア/秒の速度にて
徐々に高めることが必要である。もしアーク電流1内で
の漸増が0.21以上の値から出発しかつ40アンペア
/秒以上の速度であるならば、ハフニウムオキシカーバ
イド層の表面が過熱されてしまい、放射温度分布が徹底
的に乱され、これが黒鉛被覆の形成を妨げる。本発明の
前述した目的、その他の目的、特色および長所が添付図
面に関連したより詳細な記載から明らかになるであろう
In order to coat the entire surface of the active insert with a layer of hafnium oxycarbide, it is sufficient to maintain the arc current to be only 0.2 times the full working current of the non-consumable electrode. It is sufficient to maintain the current at 0.21 for the initial stages of hafnium oxycarbide layer formation, and also to increase the arc current from 0.2 I to completely for the formation of a graphite coating over the surface of the hafnium oxycarbide layer. It is necessary to gradually increase the arc current used at a rate of 1 to 40 amperes/second. If the gradual increase in arc current 1 starts from a value greater than 0.21 and has a rate greater than 40 amperes/second, the surface of the hafnium oxycarbide layer will be overheated and the radiant temperature distribution will be completely changed. disturbed, which prevents the formation of a graphite coating. The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the more detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

ホルダおよび活性インサートを含んでなる非消耗電極の
使用中に活性インサートが浸食され、クレータ(Cra
ter)が形成されかつ最大限の使用寿命がクレータの
全深さにて活性インサートの焼失によつて決められる。
During use of a non-consumable electrode comprising a holder and an active insert, the active insert may erode and create a crater.
ter) is formed and the maximum service life is determined by the burnout of the active insert at the full depth of the crater.

非消耗電極を二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中で400A以上のアーク電流にて
使用するときに活性インサートの浸食速度が急速に高ま
る傾向のあることが実験的にわかつている。この二酸化
炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気
中での非消耗電極の急速な焼失は、次のような実態のた
めである。すなわち、活性インサートが浸食されかつア
ーク柱が非消耗電極の使用中に形成されるクレータ内に
入るので熱流が増大しがちでありかつ電極の破滅的な破
壊が発生する。しかしながら、非消耗電極のいくらか(
試験した電極の合計数の約10%)は二酸化炭素雰囲気
又は二酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中で数時間
の安定な使用を維持した。
It has been experimentally found that the erosion rate of the active insert tends to increase rapidly when non-consumable electrodes are used in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere at arc currents of 400 A and above. This rapid burnout of non-consumable electrodes in a carbon dioxide atmosphere or carbon dioxide-based mixture atmosphere is due to the following facts. That is, as the active insert erodes and the arc column enters the crater formed during use of the non-consumable electrode, heat flow tends to increase and catastrophic failure of the electrode occurs. However, some of the non-consumable electrodes (
Approximately 10% of the total number of electrodes tested) remained stable for several hours in a carbon dioxide atmosphere or carbon dioxide-based mixture atmosphere.

調査した非消耗電極の活性ハフニウムインサートの作用
表面構造を分析して、安定な非消耗電極の全ては黒鉛皮
膜で覆われた(活性ハフニウム層の表面上の)ハフニウ
ムオキシカーバイド層を有しており、一方、高い浸食速
度を示す非消耗電極はそのハフニウムオキシカーバイド
層上には黒鉛皮膜がないことがわかつた。したがつて、
本発明者らは、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベー
スとした混合物雰囲気中の非消耗電極の高められた耐久
性と、活性ハフニウムインサート表面を覆うハフニウム
オキシカーバイド皮膜の作用表面上の黒鉛層の存在との
間に1対1の関係があることを見出した。
Analyzing the working surface structure of the active hafnium inserts of the investigated non-consumable electrodes, all of the stable non-consumable electrodes have a hafnium oxycarbide layer (on the surface of the active hafnium layer) covered with a graphite coating. On the other hand, it was found that the non-consumable electrode exhibiting a high erosion rate has no graphite film on its hafnium oxycarbide layer. Therefore,
The inventors have discovered the enhanced durability of the non-consumable electrode in a carbon dioxide atmosphere or carbon dioxide-based mixture atmosphere and the presence of a graphite layer on the working surface of a hafnium oxycarbide coating covering the active hafnium insert surface. It was found that there is a one-to-one relationship between

ハフニウムオキシカーバイド層表面の大部分が黒鉛皮膜
で覆われると二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中での非消耗電極の使用寿命が長く
なることが実験的にわかつた。
It has been experimentally found that the service life of the non-consumable electrode in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere is increased if a large part of the surface of the hafnium oxycarbide layer is covered with a graphite film.

さらにまた、ハフニウムオキシカーバイド層上の黒鉛層
が作用表面の周囲から中心の方向に、すなわち、ハフニ
ウムオキシカーバイド層の最も使用温度の低い部分上に
いつもきまつて形成されることがわかつた。発明者らの
考えでは、ハフニウムオキシカーバイド皮膜表面上の黒
鉛層は、アーク柱の陰極近傍領域における二酸化炭素の
熱解離によつて作られた一酸化炭素とハフニウムオキシ
カーバイドとの相互作用の結果である。
Furthermore, it has been found that the graphite layer on the hafnium oxycarbide layer is always formed in the direction from the periphery to the center of the working surface, ie on the lowest operating temperature part of the hafnium oxycarbide layer. The inventors believe that the graphite layer on the surface of the hafnium oxycarbide film is the result of the interaction between the hafnium oxycarbide and carbon monoxide created by thermal dissociation of carbon dioxide in the cathode-proximal region of the arc column. be.

本発明の主要な特色は500℃を越えない狭い温度間隔
内で黒鉛が相互作用の結果として形成されることである
The main feature of the invention is that graphite is formed as a result of the interaction within a narrow temperature interval not exceeding 500°C.

この実態は実験的に認められたハフニウムオキシカーバ
イド層表面の周囲部分上への黒鉛層の形成に責任があり
、一方ではこの部分のハフニウムオキシカーバイド層の
使用温度は最小であり、他方ではこの層は低い放射温度
勾配を有する。ハフニウムオキシカーバイドと一酸化炭
素との間の相互作用の他の注目に値する特色は、この相
互作用が2500℃以上の高い絶対温度にて生じる実態
である。
This reality is responsible for the formation of a graphite layer on the peripheral part of the surface of the hafnium oxycarbide layer, which was observed experimentally, on the one hand, the operating temperature of the hafnium oxycarbide layer in this part is minimal, and on the other hand, this layer has a low radiant temperature gradient. Another noteworthy feature of the interaction between hafnium oxycarbide and carbon monoxide is the fact that this interaction occurs at high absolute temperatures, above 2500°C.

このような温度で黒鉛層が熱イオン放出電流によるアー
ク電流の大部分を引き起こし、非消耗電極の使用寿命の
延長をもたらす。
At such temperatures, the graphite layer causes most of the arcing current due to thermionic emission current, resulting in an extended service life of the non-consumable electrode.

このことがハフニウム黒鉛で被覆されたオキシカーバイ
ド層の作用表面部分の増大で生じる。黒鉛で被覆された
ハフニウムオキシカーバイド層の表面積に非消耗電極の
使用寿命が依存することの実験的な研究によつて次のこ
とが証明された。
This results from an increase in the active surface area of the oxycarbide layer coated with hafnium graphite. Experimental studies have shown that the service life of non-consumable electrodes depends on the surface area of the graphite-coated hafnium oxycarbide layer.

すなわち、ハフニウムオキシカーバイド層の全表面が黒
鉛で被覆されている場合に非消耗電極の使用寿命が最も
長く、一方、黒鉛層が非消耗電極の使用中ハフニウムオ
キシカーバイド層の全作用表面の少なくとも0.25倍
の区域上に形成されかつ継続的に維持されるならば、4
00A以上のアーク電流で二酸化炭素雰囲気中でのプラ
ズマアーク溶接用非消耗電極としての営業的使用に満足
できる使用寿命が(活性インサートの提案した寸法で)
得られる。これらのことに基づいて、銅又は銅合金で作
られたホルダ1(第1図)およびこのホルダに接触して
はめ込まれたハフニウムの活性インサート2を含んでな
る二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合
物雰囲気中でのプラズマアーク溶接用非消耗電極を提案
した。
That is, the service life of a non-consumable electrode is longest when the entire surface of the hafnium oxycarbide layer is coated with graphite, while the graphite layer covers at least 0% of the total working surface of the hafnium oxycarbide layer during use of the non-consumable electrode. .4 if formed over an area of 25 times and maintained continuously
A service life that is satisfactory for commercial use as a non-consumable electrode for plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere with an arc current of 00 A or more (with the proposed dimensions of the active insert)
can get. Based on these, a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide base comprising a holder 1 made of copper or a copper alloy (FIG. 1) and an active insert 2 of hafnium fitted in contact with this holder is proposed. A non-consumable electrode for plasma arc welding in a mixed atmosphere was proposed.

インサート2の外側表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層3が備えられている。ハフニウムオキシカーバイド
層3が黒鉛層4で被覆されている。
A hafnium oxycarbide layer 3 is provided on the outer surface of the insert 2. A hafnium oxycarbide layer 3 is coated with a graphite layer 4 .

二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベースとした混合物
雰囲気中で非消耗電極を使用したときに、ハフニウムオ
キシカーバイド層3が黒鉛層4であらかじめ被覆されて
いることが非消耗電極の高い抵抗力を保証する。
The precoating of the hafnium oxycarbide layer 3 with a graphite layer 4 ensures a high resistance of the non-consumable electrode when the non-consumable electrode is used in a carbon dioxide atmosphere or in a carbon dioxide-based mixture atmosphere. .

なお、この場合に提案した非消耗電極は陰極のアークプ
ラズマトーチとして働く。活性インサート2の放出表面
上のハフニウムオキシカーバイド層3と黒鉛層4との組
合せが非消耗電極の電子放出のための仕事関数(WOr
kfunctiOn)を最小にする好ましい効果がある
。電子放出のための仕事関数が最小であることは特定の
アーク電流で非消耗電極の放出表面上に得られる使用温
度をより低くすることを可能にし、このことによつて非
消耗電極への熱流が減少する。結果として、活性インサ
ート2の熱的浸食が減少することになり、このことが非
消耗電極の使用寿命を延ばす。作用表面の側から見た非
消耗電極を示す第2図において、黒鉛層4がハフニウム
オキシカーバイド層3を部分的に被覆している。
Note that the proposed non-consumable electrode in this case works as a cathode arc plasma torch. The combination of the hafnium oxycarbide layer 3 and the graphite layer 4 on the emissive surface of the active insert 2 provides a work function (WOr
This has the advantageous effect of minimizing kfunctionOn). The minimum work function for electron emission allows lower operating temperatures to be obtained on the emitting surface of the non-consumable electrode at a given arc current, thereby reducing the heat flow to the non-consumable electrode. decreases. As a result, thermal erosion of the active insert 2 is reduced, which increases the service life of the non-consumable electrode. In FIG. 2, which shows the non-consumable electrode from the side of the working surface, a graphite layer 4 partially covers the hafnium oxycarbide layer 3.

黒鉛層4が層3の上をハフニウムオキシカーバイド層3
とホルダ1との間の接合個所から非消耗電極の軸への方
向に覆うことがわかつた。400A以上のアーク電流で
非消耗電極に満足できる性能を与えるのに黒鉛層4がハ
フニウムオキシカーバイド層3の全表面の0.25倍を
覆うことで十分であることを実験的に見出した。
Graphite layer 4 overlays layer 3 with hafnium oxycarbide layer 3
and holder 1 in the direction towards the axis of the non-consumable electrode. It has been experimentally found that it is sufficient for the graphite layer 4 to cover 0.25 times the total surface of the hafnium oxycarbide layer 3 to give the non-consumable electrode satisfactory performance at arc currents of 400 A and above.

熱流における減少が非消耗電極の熱的安定性を改善する
、すなわち、活性インサート2の浸食を最小にする。
The reduction in heat flow improves the thermal stability of the non-consumable electrode, ie minimizes erosion of the active insert 2.

第3図の実施態様でぱ黒鉛層4がハフニウムオキシカー
バイド3を完全に覆う。
In the embodiment of FIG. 3, the graphite layer 4 completely covers the hafnium oxycarbide 3. In the embodiment of FIG.

この場合に、二酸化炭素雰囲気又は二酸化炭素をベース
とした混合物雰囲気中で1000A以下のアーク電流に
てプラズマアーク溶接を行なうのを可能にする非消耗電
極の最も高い使用性能が実現される。提案した非消耗電
極の特定実施態様、および二酸化炭素雰囲気中又は二酸
化炭素をベースとした混合物雰囲気中での低炭素鋼およ
び低合金鋼のプラズマアーク溶接に非消耗電極を使用し
て試験した実施例を以下に記述する。
In this case, the highest usability of non-consumable electrodes is achieved, which makes it possible to carry out plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere or in a carbon dioxide-based mixture atmosphere with an arc current of less than 1000 A. Specific embodiments of the proposed non-consumable electrode and examples tested using the non-consumable electrode for plasma arc welding of low-carbon and low-alloy steels in a carbon dioxide atmosphere or in a carbon dioxide-based mixture atmosphere. is described below.

実施例 1 直径20鼎の銅ホルダおよび直径3.6mw!のハフニ
ウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において
、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層を形成し、そして、このハフニウムオキシカーバイ
ド層の作用表面全体の上に黒鉛層を形成した。
Example 1 A copper holder with a diameter of 20 mm and a diameter of 3.6 mw! In a non-consumable electrode comprising a hafnium active insert, a hafnium oxycarbide layer was formed on the surface of the active insert, and a graphite layer was formed on the entire working surface of the hafnium oxycarbide layer.

活性インサートは0.9mmの高さ(厚さ)であつた。The active insert had a height (thickness) of 0.9 mm.

直径11m77!のノズルを有するプラズマトーチ内で
下記条件のプラズマアーク溶接にて非消耗電極を試験し
た。
Diameter 11m77! The non-consumable electrode was tested in plasma arc welding under the following conditions in a plasma torch with a nozzle.

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの30m/hの速度にで溶接した。
The plates were welded in a downward position without groove processing at a speed of 30 m/h with complete penetration per pass.

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が1時間に達した。実施例 2 直径20mmの銅ホルダおよび直径3T!T7!Lのハ
フニウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極にお
いて、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカー
バイド層を形成した。
The service life of the non-consumable electrode, which is the total time of arc combustion in the welding process, reached 1 hour. Example 2 Copper holder with a diameter of 20mm and a diameter of 3T! T7! In a non-consumable electrode comprising a hafnium active insert of L, a hafnium oxycarbide layer was formed on the surface of the active insert.

このハフニウムオキシカーバイド層表面の0.75倍の
表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは1
.5mmであつた。直径8mnのノズルを有するプラズ
マトーチ内で下記条件のプラズマアーク溶接にて非消耗
電極を試験した。
A graphite layer was formed on a surface 0.75 times larger than the surface of this hafnium oxycarbide layer. The height of the active insert is 1
.. It was 5mm. The non-consumable electrode was tested in plasma arc welding under the following conditions in a plasma torch having a nozzle with a diameter of 8 mm.

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの50m/hの速度にて溶接した。
The plates were welded in a downward position without groove processing at a speed of 50 m/h with complete penetration per pass.

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が1.7時間に達した。実施例 3直
径16muの銅ホルダおよび直径2.6mmのハフニウ
ムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において、
活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイド
層を形成した。
The service life of the non-consumable electrode, which is the total time of arc combustion in the welding process, reached 1.7 hours. Example 3 In a non-consumable electrode comprising a 16 mu diameter copper holder and a 2.6 mm diameter hafnium active insert,
A hafnium oxycarbide layer was formed on the surface of the active insert.

このハフニウムオキシカーバイド層の表面の0.25倍
の表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは
1.9m77!であつた。直径8mmのノズルを有する
プラズマトーチ内で下記条件のプラズマアーク溶接にて
非消耗電極を試験した。
A graphite layer was formed on a surface 0.25 times the surface of this hafnium oxycarbide layer. The height of the active insert is 1.9m77! It was hot. The non-consumable electrode was tested in plasma arc welding under the following conditions in a plasma torch having a nozzle with a diameter of 8 mm.

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの50m/hの速度にて溶接した。
The plates were welded in a downward position without groove processing at a speed of 50 m/h with complete penetration per pass.

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が7時間に達した。実施例 4 直径20mmの銅ホルダおよび直径3m77!のハフニ
ウムの活性インサートを含んでなる非消耗電極において
、活性インサートの表面上にハフニウムオキシカーバイ
ド層を形成した。
The service life of the non-consumable electrode, which is the total time of arc combustion in the welding process, reached 7 hours. Example 4 Copper holder with a diameter of 20mm and a diameter of 3m77! In a non-consumable electrode comprising an active insert of hafnium, a hafnium oxycarbide layer was formed on the surface of the active insert.

このハフニウムオキシカーバイド層表面の0.85倍の
表面上に黒鉛層を形成した。活性インサートの高さは1
.2mmであつた。直径9mmのノズルを有するプラズ
マトーチ内で下記条件のプラズマ溶接にて非消耗電極を
試験した。
A graphite layer was formed on a surface 0.85 times larger than the surface of this hafnium oxycarbide layer. The height of the active insert is 1
.. It was 2mm. The non-consumable electrode was tested in plasma welding under the following conditions in a plasma torch with a 9 mm diameter nozzle.

板を開先加工することなく下向姿勢でパス当り完全溶込
みの80m/hの速度にて溶接した。
The plates were welded in a downward position without grooves at a speed of 80 m/h with complete penetration per pass.

溶接プロセスにおけるアーク燃焼の合計時間とした非消
耗電極の使用寿命が2.1時間に達した。ハフニウムオ
キシカーバイド層上に黒鉛層を得るために、および、非
消耗電極を二酸化炭素の雰囲気又は二酸化炭素をベース
にした混合物雰囲気中でのプラズマアーク溶接に使用し
たときでの黒鉛被覆の一定な維持のために、あらかじめ
、すなわちプラズマアーク溶接用非消耗電極の使用前に
、黒鉛層をハフニウムオキシカーバイド層上に適用する
ことは好ましい。非消耗電極が二酸化炭素雰囲気中での
アーク燃焼によつて処理されるならばこのときに処理さ
れる非消耗電極が陰極としで働き、すなわち、電極をア
ーク電流源の陰極に接続してあり、ハフニウムオキシカ
ーバイド層上に適用した黒鉛層の好ましい効果を得るこ
とができると本発明者らによつて実験的にわかつた。
The service life of the non-consumable electrode, which is the total time of arc combustion in the welding process, reached 2.1 hours. To obtain a graphite layer on a hafnium oxycarbide layer and constant maintenance of the graphite coating when the non-consumable electrode is used for plasma arc welding in an atmosphere of carbon dioxide or a mixture based on carbon dioxide. For this reason, it is preferred to apply a graphite layer onto the hafnium oxycarbide layer beforehand, ie before use of the non-consumable electrode for plasma arc welding. If the non-consumable electrode is treated by arc combustion in a carbon dioxide atmosphere, then the non-consumable electrode to be treated serves as a cathode, i.e. the electrode is connected to the cathode of an arc current source; It has been experimentally found by the inventors that favorable effects of a graphite layer applied on a hafnium oxycarbide layer can be obtained.

このことは、アークによつて処理された非消耗電極が陽
極として働く、すなわち、電極がアーク電流源の陽極に
接続された場合の本発明者らによる実験によつて証明さ
れた。これら全ての実験において黒鉛層が活性インサー
トの作用表面上に形成されないと、例外なく非消耗電極
の急速な破壊が起きた。非消耗電極を(陰極として)二
酸化炭素雰囲気中でアーク燃焼によつて処理したときに
、ハフニウムオキシカーバイド層がアーク発生直後に活
性インサートの表面上に実際に形成されることを本発明
者らは見出した。
This has been demonstrated by experiments by the inventors in which a non-consumable electrode treated with an arc acts as an anode, ie the electrode is connected to the anode of an arc current source. In all these experiments, without exception, rapid destruction of the non-consumable electrode occurred unless a graphite layer was formed on the working surface of the active insert. We have shown that when a non-consumable electrode (as a cathode) is treated by arc combustion in a carbon dioxide atmosphere, a hafnium oxycarbide layer is actually formed on the surface of the active insert immediately after arcing. I found it.

ハフニウムオキシカーバイド層形成の条件(すなわち、
アーク電流およびアークの燃焼期間)を広範に変えても
、ハフニウムオキシカーバイド層上への黒鉛層形成条件
は実験が示したように厳密に指定されている。
Conditions for hafnium oxycarbide layer formation (i.e.
Even though the arc current and arc burning period) are varied widely, the conditions for forming the graphite layer on the hafnium oxycarbide layer are strictly specified as experiments have shown.

このことは、黒鉛層形成に伴うハフニウムオキシカーバ
イドの作用表面上の限定した温度および限定した温度勾
配を維持する必要から生じる。
This results from the need to maintain a defined temperature and a defined temperature gradient on the working surface of the hafnium oxycarbide with graphite layer formation.

実験結果ないしハフニウムオキシカーバイド層、ハフニ
ウムの活性インサートおよび銅ホルダの熱特性を比較す
ることによつて、本発明者らは次のような結論に達した
。すなわち、黒鉛被覆を設ける前述の条件を満足するた
めに、アーク電流における限定した増加速度並びに非消
耗電極の電源回路への限定した接続方式を守ることが必
要である。非消耗電極の製造法を実施するための装置は
直流電源5(第4図)を含んでおり、この電源の陰極が
非消耗電極のホルダ1に接続され、一方、陽極が付加電
極6に接続されている。ハフニウムの活性インサート2
がはめ込まれているホルダ1は、二酸化炭素導入手段8
および二酸化炭素排気手段9を備えている画室7内に配
置されている。銅ホルダ1と接触してこのホルダ内にあ
らかじめはめ込まれたハフニウムの活性インサート2を
有する銅ホルダ1を含んでなる非消耗電極を画室7内に
置きかつ直流電源5に接続する。二酸化炭素を画室7内
へ供給する。次に、直流電源5の陽極にあらかじめ接続
した付加電極6とハフニウムの活性インサート2との間
にアーク10を発生させる。第5図中に示した曲線11
は時間を関数としたアーク電流値を表わす。なお、縦座
標にアーク10の電流値をそして横座標に非消耗電極の
製造に必要な時間をとつてある。曲線11を検討すると
、アーク10を期間τ≦0.5sの間0.21以下のア
ーク電流で発生させた後、ハフニウムオキシカーバイド
層3がハフニウムの活性インサート2の放出表面上に形
成され、このハフニウムオキシカーバイド層が活性ハフ
ニウムインサート2の放出表面全体を覆う。
From experimental results and by comparing the thermal properties of the hafnium oxycarbide layer, the hafnium active insert, and the copper holder, the inventors have reached the following conclusions. Thus, in order to meet the aforementioned conditions for providing a graphite coating, it is necessary to observe a limited rate of increase in the arc current as well as a limited connection scheme of the non-consumable electrode to the power supply circuit. The apparatus for carrying out the method for manufacturing non-consumable electrodes comprises a DC power supply 5 (FIG. 4), the cathode of which is connected to the holder 1 of the non-consumable electrode, while the anode is connected to an additional electrode 6. has been done. Hafnium active insert 2
The holder 1 into which the carbon dioxide introduction means 8 is fitted
and a compartment 7 provided with carbon dioxide evacuation means 9. A non-consumable electrode comprising a copper holder 1 with an active insert 2 of hafnium pre-fitted in contact with the copper holder 1 is placed in the compartment 7 and connected to the DC power supply 5. Carbon dioxide is supplied into the compartment 7. Next, an arc 10 is generated between the additional electrode 6 previously connected to the anode of the DC power source 5 and the active insert 2 of hafnium. Curve 11 shown in Figure 5
represents the arc current value as a function of time. The ordinate shows the current value of the arc 10, and the abscissa shows the time required to manufacture the non-consumable electrode. Considering the curve 11, after the arc 10 is generated for a period τ≦0.5 s with an arc current below 0.21, a hafnium oxycarbide layer 3 is formed on the emitting surface of the hafnium active insert 2; A hafnium oxycarbide layer covers the entire emissive surface of the active hafnium insert 2.

次に、アーク10の電流を、アーク燃焼を中断すること
なく40A/s以下の割合にて非消耗電極の完全な使用
電流値まで高めると、結果として黒鉛層4がハフニウム
オキシカーバイド層3上に形成される。そして、アーク
を消す。この場合に、合計燃焼時間がτ1くτくτ2で
あるならば、黒鉛層4はハフニウムオキシカーバイド層
3を部分的に、ハフニウムオキシカーバイド層3の0.
25倍以上I覆う。
The current of the arc 10 is then increased to the full working current value of the non-consumable electrode at a rate of 40 A/s or less without interrupting the arc combustion, with the result that the graphite layer 4 is deposited on the hafnium oxycarbide layer 3. It is formed. Then extinguish the arc. In this case, if the total combustion time is τ1 × τ × τ2, then the graphite layer 4 partially covers the hafnium oxycarbide layer 3 by 0.00% of the hafnium oxycarbide layer 3.
Cover more than 25 times.

τ≧τ2=40A/8(式中、Iは非消耗電極の完全な
使用電流値である)ならば、黒鉛層4がハフニウムオキ
シカーバイド層3全体を覆う。二酸化炭素雰囲気又は二
酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中の溶接用非消耗
電極の提案した製造法は、1サイクルのアーク燃焼中に
活性インサート上へのハフニウムオキシカーバイド層の
形成を可能にし、そして、その上への黒鉛層の形成を可
能にする。上記本発明の特定実施態様は本発明を限定す
るものでない。
If τ≧τ2=40A/8 (where I is the full working current value of the non-consumable electrode), the graphite layer 4 covers the entire hafnium oxycarbide layer 3. The proposed manufacturing method of non-consumable electrodes for welding in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere allows the formation of a hafnium oxycarbide layer on the active insert during one cycle of arc combustion, and Allows the formation of a graphite layer on top of it. The specific embodiments of the invention described above are not intended to limit the invention.

本発明の各種変形態様ないし変更が本発明の特許請求の
範囲および精神から逸脱することなく可能である。
Various modifications and changes may be made to the invention without departing from the scope and spirit of the claims.

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

第1図は、本発明に係る非消耗電極の断面図であり、第
2図は、第1図中の矢印Aによつて示された図面であり
、第3図は、別の実施態様の非消耗電極の第1図中の矢
印Aについての図面と同様な図面であり、第4図は、本
発明に係る非消耗電極の製造法を説明する概略表示のプ
ロツク図であり、および、第5図は、非消耗電極を本発
明に係る方法によつて製造する際、時間を関数としてア
ーク電流を示す曲線のグラフである。 1・・・・・・銅又は銅合金のホルダ、2・・・・・・
ハフニウムの活性なインサート、3・・・・・・ハフニ
ウムオキシカーバイド層、4・・・・・・黒鉛層、5・
・・・・・直流電源、6・・・・・・付加電極、10・
・・・・・アーク。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-consumable electrode according to the invention, FIG. 2 is a view indicated by arrow A in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a non-consumable electrode according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a graph of a curve showing the arc current as a function of time when a non-consumable electrode is manufactured by the method according to the invention. 1... Copper or copper alloy holder, 2...
hafnium active insert, 3... hafnium oxycarbide layer, 4... graphite layer, 5...
...DC power supply, 6...Additional electrode, 10.
·····arc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (ア)銅又は銅合金のホルダおよび(イ)このホル
ダ内にはめ込まれたハフニウムの活性インサートでその
表面上にハフニウムオキシカーバイド層が配置されてい
る活性インサートを含んでなる二酸化炭素雰囲気又は二
酸化炭素をベースとした混合物雰囲気中でのプラズマア
ーク溶接用非消耗電極において、前記活性インサート2
が前記ハフニウムオキシカーバイド層3上に適用された
黒鉛層4を含んでいることを特徴とするプラズマアーク
溶接用非消耗電極。 2 前記ハフニウムオキシカーバイド層3上に適用され
た黒鉛層4の量が、下記関係:h=(0.25〜0.7
5)d 式中、hは活性インサートの高さ、 dは活性インサートの直径、 に従つて選定された前記活性インサート2の高さおよび
直径によつて限定されることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のプラズマアーク溶接用非消耗電極。 3 銅又は銅合金のホルダをハフニウムの活性インサー
トに接合することを含んでなるプラズマアーク溶接用非
消耗電極の製造法において、前記ホルダ1を電源5の陰
極に接続し、前記非消耗電極を二酸化炭素雰囲気中に置
き、付加電極6を前記電源5の陽極に接続してこれら電
極の間にアーク10を発生させ、ハフニウムオキシカー
バイド層3を前記活性インサート2の表面上に0.2I
(Iは前記非消耗電極の使用電流である)以下のアーク
電流にて形成し、次に、アーク電流を40アンペア/秒
以下の割合にて0.2IからIまで高めて黒鉛層4を先
に形成した前記ハフニウムオキシカーバイド層3の上に
形成することを特徴とするプラズマアーク溶接用非消耗
電極の製造法。
[Scope of Claims] 1. A holder comprising: (a) a holder of copper or a copper alloy; and (b) an active insert of hafnium fitted within the holder, on the surface of which a layer of hafnium oxycarbide is disposed. In a non-consumable electrode for plasma arc welding in a carbon dioxide atmosphere or a carbon dioxide-based mixture atmosphere, the active insert 2
A non-consumable electrode for plasma arc welding, characterized in that the electrode comprises a graphite layer 4 applied on said hafnium oxycarbide layer 3. 2 The amount of graphite layer 4 applied on the hafnium oxycarbide layer 3 satisfies the following relationship: h=(0.25 to 0.7
5) d where h is the height of the active insert, d is the diameter of the active insert, and is limited by the height and diameter of the active insert 2 selected according to A non-consumable electrode for plasma arc welding according to scope 1. 3. A method for manufacturing a non-consumable electrode for plasma arc welding, comprising joining a holder of copper or copper alloy to an active insert of hafnium, wherein said holder 1 is connected to the cathode of a power source 5, and said non-consumable electrode is Placed in a carbon atmosphere, an additional electrode 6 is connected to the anode of said power source 5 to generate an arc 10 between these electrodes, and a layer of hafnium oxycarbide 3 is deposited on the surface of said active insert 2 by 0.2I.
(I is the operating current of the non-consumable electrode), and then the arc current was increased from 0.2I to I at a rate of 40 amperes/second or less to deposit the graphite layer 4 first. A method for manufacturing a non-consumable electrode for plasma arc welding, characterized in that the electrode is formed on the hafnium oxycarbide layer 3 formed in .
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