JPS6055221B2 - 活性ガスプラズマア−ク切断スタ−ト法 - Google Patents
活性ガスプラズマア−ク切断スタ−ト法Info
- Publication number
- JPS6055221B2 JPS6055221B2 JP52025243A JP2524377A JPS6055221B2 JP S6055221 B2 JPS6055221 B2 JP S6055221B2 JP 52025243 A JP52025243 A JP 52025243A JP 2524377 A JP2524377 A JP 2524377A JP S6055221 B2 JPS6055221 B2 JP S6055221B2
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- Japan
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- gas
- plasma
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマアークトーチの移行アークの発生方
法に関するものである。
法に関するものである。
ます、従来技術を図によつて説明する。
第１図及び第２図はトーチの構造略図である。第１図に
おいて１は陰極（タングステン棒）、２は陰極外套（水
冷銅ノズル）。３はプラズマ外套（水冷銅ノズル）、４
はスタートガス及び保護ガス通路、５はプラズマガス通
路、６はプラズマアーク狭窄孔、７は非移行アーク（パ
イロットアーク）、９は直流垂下特性電源、１０は移行
アーク切換えスイッチ、１１は母材である。
おいて１は陰極（タングステン棒）、２は陰極外套（水
冷銅ノズル）。３はプラズマ外套（水冷銅ノズル）、４
はスタートガス及び保護ガス通路、５はプラズマガス通
路、６はプラズマアーク狭窄孔、７は非移行アーク（パ
イロットアーク）、９は直流垂下特性電源、１０は移行
アーク切換えスイッチ、１１は母材である。
第２図は第１図の状態から移行アーク８に切換え状態を
示す。 第３図及び第４図は、第１図及び第２図のトー
チに接続するガス回路例を示す。
示す。 第３図及び第４図は、第１図及び第２図のトー
チに接続するガス回路例を示す。
図において１５はスタートガス用電磁バルブ、１６はプ
ラズマガス（活性ガス）用電磁バルブ、１７は保護ガス
用電磁バルブ、２１はプラズマガス（不活性ガス）用電
磁バルブ、１８、１９、２０、２２はニードル弁、２３
は不活性ガス、２４は活性ガスである。 第３図のガス
回路において、不活性のアルゴンガス２３をスタートガ
ス（バルブ１５）及び保護ガス（バルブ１７）として流
し、第１図に示した直流電源９によりスイッチ１０を閉
じて電圧を陰極１とプラズマ外套３との間に印加してア
ークを発生させる。
ラズマガス（活性ガス）用電磁バルブ、１７は保護ガス
用電磁バルブ、２１はプラズマガス（不活性ガス）用電
磁バルブ、１８、１９、２０、２２はニードル弁、２３
は不活性ガス、２４は活性ガスである。 第３図のガス
回路において、不活性のアルゴンガス２３をスタートガ
ス（バルブ１５）及び保護ガス（バルブ１７）として流
し、第１図に示した直流電源９によりスイッチ１０を閉
じて電圧を陰極１とプラズマ外套３との間に印加してア
ークを発生させる。
この状態を非移行アーク（以下「パイロットアーク」と
いう）という。 第４図に示したガス回路を用いた場合
には、第３図によるガスを流した後、第１図のプラズマ
ガス通路５にバルブ２１を開いてアルゴンガス２３を流
し、次でバルブ１５を閉じてスタートガスを停止した状
態で第１図のパイロットアークを発生させる。
いう）という。 第４図に示したガス回路を用いた場合
には、第３図によるガスを流した後、第１図のプラズマ
ガス通路５にバルブ２１を開いてアルゴンガス２３を流
し、次でバルブ１５を閉じてスタートガスを停止した状
態で第１図のパイロットアークを発生させる。
次に第２図に示したようにスイッチ１０を開いて母材
１１に移行アークを形成すると同時またはその直後に第
３図、第４図のバルブ１６を開いて第２図のプラズマガ
ス通路５に活性ガス２４（酸素または空気等）を流した
後、第３図に於てはバルブ１５、第４図に於てはバルブ
２１を閉じてバイロッドアーク時に流していたアルゴン
を停止し、活性プラズマアークを形成する。
１１に移行アークを形成すると同時またはその直後に第
３図、第４図のバルブ１６を開いて第２図のプラズマガ
ス通路５に活性ガス２４（酸素または空気等）を流した
後、第３図に於てはバルブ１５、第４図に於てはバルブ
２１を閉じてバイロッドアーク時に流していたアルゴン
を停止し、活性プラズマアークを形成する。
この装置では、陰極１にタングステン棒を用いているの
で、バルブ１７からの保護ガスをガス通路４に流し、プ
ラズマガス通路５の活性ガスがタングステン棒に触れな
いように保護している。このような方法でパイロットア
ークを移行アークにすると、母材１１に移行アークが形
成された直後はプラズマ外套３の狭窄孔６には、アルゴ
ンが流れているためプラズマ外套３と母材１１の間に移
行アーク８とは別のアークが発生する。
で、バルブ１７からの保護ガスをガス通路４に流し、プ
ラズマガス通路５の活性ガスがタングステン棒に触れな
いように保護している。このような方法でパイロットア
ークを移行アークにすると、母材１１に移行アークが形
成された直後はプラズマ外套３の狭窄孔６には、アルゴ
ンが流れているためプラズマ外套３と母材１１の間に移
行アーク８とは別のアークが発生する。
これがダブルアークである。このためプラズマガス通路
５が完全に活性ガスに置換された時に、この狭窄孔６に
通電可能な電流より小さい電流（約半分）でなければ、
アルゴンガスを流したままではダブルアークなしに移行
アークを形成することが出来ない。従つてダブルアーク
を発生しない程度の小電流て移行アークを形成しトーチ
やトーチケーブル内のアルゴンが完全に酸素に置換され
てから切断規定電流まで増加させなければならない。
５が完全に活性ガスに置換された時に、この狭窄孔６に
通電可能な電流より小さい電流（約半分）でなければ、
アルゴンガスを流したままではダブルアークなしに移行
アークを形成することが出来ない。従つてダブルアーク
を発生しない程度の小電流て移行アークを形成しトーチ
やトーチケーブル内のアルゴンが完全に酸素に置換され
てから切断規定電流まで増加させなければならない。
ここでアルゴンから酸素に変るまでの時間および切断規
定電流まて増加させる時間に於ては、母材１１の切断面
は定常状態の切断面に比べて非常に劣るし、切断スピー
ドも遅いので、作業性に与える損失は大である。第２図
のような移行アークになつてからプラズマガス通路５に
アルゴンを流して切断した場合のダブルアーク発生限界
電流に比べると、移行アークに切換る瞬間にダブルアー
クを発生する電流値の限界は数１０％小さい電流値であ
る。
定電流まて増加させる時間に於ては、母材１１の切断面
は定常状態の切断面に比べて非常に劣るし、切断スピー
ドも遅いので、作業性に与える損失は大である。第２図
のような移行アークになつてからプラズマガス通路５に
アルゴンを流して切断した場合のダブルアーク発生限界
電流に比べると、移行アークに切換る瞬間にダブルアー
クを発生する電流値の限界は数１０％小さい電流値であ
る。
またこの他に最初からアルゴンを使用せず、酸素等の活
性ガスをプラズマガスとして流す方法もあるが、バイ咄
ントアークの時間を数秒と短かくしても、パイロットア
ーク時におけるプラズマ外．套３の狭窄孔６の消耗の場
合は移行アークになつてからの消耗の割合と比べてもか
なり大きい。
性ガスをプラズマガスとして流す方法もあるが、バイ咄
ントアークの時間を数秒と短かくしても、パイロットア
ーク時におけるプラズマ外．套３の狭窄孔６の消耗の場
合は移行アークになつてからの消耗の割合と比べてもか
なり大きい。
そのためバイロンＩ・アークの時間は長くとれないし、
切断距離の短い母材を繰返し切断（これはパイロットア
ーク→移行アークの繰返しとなる）す；ると、狭窄孔６
はたちまち原形を崩してしまうことになる。このことは
、プラズマアーク切断においてはプラズマ外套３の狭窄
孔６の形状が切断能力、切断品質に与える影響が非常に
大きいので、大損失となる。本発明は上記の欠点を改善
するためにパイロットアークから移行アークへの切換え
時において不活性のスタートガスの供給を停止した後、
所定時間経過後に移行アークを発生させることを特徴と
するものであつて、以下詳細に説明する。
切断距離の短い母材を繰返し切断（これはパイロットア
ーク→移行アークの繰返しとなる）す；ると、狭窄孔６
はたちまち原形を崩してしまうことになる。このことは
、プラズマアーク切断においてはプラズマ外套３の狭窄
孔６の形状が切断能力、切断品質に与える影響が非常に
大きいので、大損失となる。本発明は上記の欠点を改善
するためにパイロットアークから移行アークへの切換え
時において不活性のスタートガスの供給を停止した後、
所定時間経過後に移行アークを発生させることを特徴と
するものであつて、以下詳細に説明する。
第５図は本発明による切断開始部分に関連する電気回路
例である。
例である。
図において、１２は切断開始のスイッチ、１３″はリレ
ーのコイル、１３は１３″の接点、１Ｃはタイマー、１
４は１『の接点、１５″または２「は、第３図および第
４図に示した１５または２１の電磁バルブコイル、１６
″は同じく１６の電磁バルブコイル、１『は第１図、第
２図に示したスイッチ１０のコイルであ１る。いま、こ
の装置の動作を説明すると、第１図において電源９から
陰極１にθ、プラズマ外套３に１を印加しておき、ガス
通路４に第３図、第４図に示したバルブ１５，，１７を
開いてスタートガスおよび保護ガスを流し、次で陰極１
とプラズマ外套３の間に高周波電圧を印加することによ
りパイロットアーク７を発生する。
ーのコイル、１３は１３″の接点、１Ｃはタイマー、１
４は１『の接点、１５″または２「は、第３図および第
４図に示した１５または２１の電磁バルブコイル、１６
″は同じく１６の電磁バルブコイル、１『は第１図、第
２図に示したスイッチ１０のコイルであ１る。いま、こ
の装置の動作を説明すると、第１図において電源９から
陰極１にθ、プラズマ外套３に１を印加しておき、ガス
通路４に第３図、第４図に示したバルブ１５，，１７を
開いてスタートガスおよび保護ガスを流し、次で陰極１
とプラズマ外套３の間に高周波電圧を印加することによ
りパイロットアーク７を発生する。
第３図のガス回路使用時はここまでの動作でパイロット
アークの発生動作は終了であるが、第４図のガス回路を
使用した場合は、上記動作に続いて、バルブ２１を開き
プラズマガス通路５に不活性ガスを流した後バルブ１５
を閉じスタートガスを停止する。これでパイロットアー
クの発生動作が終了となる。次に第５図に示した回路に
おいて、スイッチ１２を閉じると、タイマ１Ｃが作動し
始めると共にリレー１３が動作し、電磁バルブ１５また
は２１が閉じて、スタートガス流のプラズマガス通路５
内への供給を停止させる一方１６が開きプラズマガス通
路５に活性ガスが流れる。そしてタイマ１４の設定時間
が経過するとその接点１４が開くことにより、コイル１
『が消勢され、スイッチ１０が開き移行アーク８が形成
され、母材１１を切断する。ここて重要なことはタイマ
ー１４″は移行アークが形成される時、つまりスイッチ
１０が開かれるとき電磁バルブ１５，２１が閉じる直前
にプラズマガス通路５内に供給された不活性ガス（スタ
ートガス）がプラズマガス通路５を通つて狭窄孔６外に
達するように設定する。換言すればスイッチ１０が開か
れるときにはプラズマ通路５及び狭窄孔６内には不活性
ガス（スタートガス）が存在せずに活性ガスのみが存在
する。第６図はプラズマ外套の電位波形を示す。同図ａ
は第１図のパイロットアーク時にバルブ１５，２１を閉
じ、バルブ１６を開いてプラズマガス通路５に活性ガス
を流したときの電位の変化であるＡの部分でガスの切換
えを行なつている。電位が不規則に変動しているのはプ
ラズマ外套３の陽極点に活性ガスが流れるため銅ノズル
が消耗しているためと思われる。ｂは従来の方法で移行
アークに切換えた場合の波形である。図のＡは不活性ガ
スから活性ガスに切換えた点、Ｂはパイロットアークか
ら移行アークに切換えた点である。切換え後電位が低く
なつているのは、不活性ガス中であるのと、電流が一時
的に小さくなるためと思われる。破線はプラズマガス通
路に不活性ガスを流したまま移行アークに移つた場合の
電位である。ｃは本発明による方法の場合で、移行アー
クを形成した場合の波形である囚点から（Ｂ）点までの
時間がタイマー１４″の時間である。ｄはｃと同じでタ
イマー１４″の時間がｃよりも長い場合である。本発明
による方法で移行アークを形成すると、従来の不活性ガ
ス中でのダブルアークの発生する電流値以上の電流値で
切断開始ができる。なお、上記の説明では二重型トーチ
を用いて活性ガスから陰極を保護するため不活性ガスを
内側ガス通路に流す方式であつたが、第７図に示したよ
うな通常のプラズマアークトーチ（陰極とプラズマ外套
だけのもの）でもプラズマガスに活性ガスを用いるもの
で、不活性ガス中でパイロットアークを発生ししかる後
不活性ガスの供給を停止して移行アークに切換る方式の
ものであればこの方法を用いることにより上述と全く同
様な効果を得ることができる。
アークの発生動作は終了であるが、第４図のガス回路を
使用した場合は、上記動作に続いて、バルブ２１を開き
プラズマガス通路５に不活性ガスを流した後バルブ１５
を閉じスタートガスを停止する。これでパイロットアー
クの発生動作が終了となる。次に第５図に示した回路に
おいて、スイッチ１２を閉じると、タイマ１Ｃが作動し
始めると共にリレー１３が動作し、電磁バルブ１５また
は２１が閉じて、スタートガス流のプラズマガス通路５
内への供給を停止させる一方１６が開きプラズマガス通
路５に活性ガスが流れる。そしてタイマ１４の設定時間
が経過するとその接点１４が開くことにより、コイル１
『が消勢され、スイッチ１０が開き移行アーク８が形成
され、母材１１を切断する。ここて重要なことはタイマ
ー１４″は移行アークが形成される時、つまりスイッチ
１０が開かれるとき電磁バルブ１５，２１が閉じる直前
にプラズマガス通路５内に供給された不活性ガス（スタ
ートガス）がプラズマガス通路５を通つて狭窄孔６外に
達するように設定する。換言すればスイッチ１０が開か
れるときにはプラズマ通路５及び狭窄孔６内には不活性
ガス（スタートガス）が存在せずに活性ガスのみが存在
する。第６図はプラズマ外套の電位波形を示す。同図ａ
は第１図のパイロットアーク時にバルブ１５，２１を閉
じ、バルブ１６を開いてプラズマガス通路５に活性ガス
を流したときの電位の変化であるＡの部分でガスの切換
えを行なつている。電位が不規則に変動しているのはプ
ラズマ外套３の陽極点に活性ガスが流れるため銅ノズル
が消耗しているためと思われる。ｂは従来の方法で移行
アークに切換えた場合の波形である。図のＡは不活性ガ
スから活性ガスに切換えた点、Ｂはパイロットアークか
ら移行アークに切換えた点である。切換え後電位が低く
なつているのは、不活性ガス中であるのと、電流が一時
的に小さくなるためと思われる。破線はプラズマガス通
路に不活性ガスを流したまま移行アークに移つた場合の
電位である。ｃは本発明による方法の場合で、移行アー
クを形成した場合の波形である囚点から（Ｂ）点までの
時間がタイマー１４″の時間である。ｄはｃと同じでタ
イマー１４″の時間がｃよりも長い場合である。本発明
による方法で移行アークを形成すると、従来の不活性ガ
ス中でのダブルアークの発生する電流値以上の電流値で
切断開始ができる。なお、上記の説明では二重型トーチ
を用いて活性ガスから陰極を保護するため不活性ガスを
内側ガス通路に流す方式であつたが、第７図に示したよ
うな通常のプラズマアークトーチ（陰極とプラズマ外套
だけのもの）でもプラズマガスに活性ガスを用いるもの
で、不活性ガス中でパイロットアークを発生ししかる後
不活性ガスの供給を停止して移行アークに切換る方式の
ものであればこの方法を用いることにより上述と全く同
様な効果を得ることができる。
そのほか、例えば従来の方法ては電流が９０Ａ程度て移
行アークを形成した時にダブルアークが発生するものに
、本発明の方法で行うと、タイマー１『を１．２〜１．
５ｓｅｃ程度にした場合１５０Ａでもダブルアークが発
生しなかつた。
行アークを形成した時にダブルアークが発生するものに
、本発明の方法で行うと、タイマー１『を１．２〜１．
５ｓｅｃ程度にした場合１５０Ａでもダブルアークが発
生しなかつた。
１．５ｓｅｃでは第６図ｃの電位波形になり、この時の
ケーブル長は１０Ｔｎ，で、プラズマガスの流量は３０
′１ｍｉｎ程度である。
ケーブル長は１０Ｔｎ，で、プラズマガスの流量は３０
′１ｍｉｎ程度である。
以上説明したように、本発明にあつてはパイロットアー
ク時は動作ガスに不活性ガスを使用し、移行アークに切
換る直前で活性ガスに切換えプラズマ外套狭窄孔付近に
達すると同時に、つまり不活性ガスがほとんど存在しな
い状態において移行アークを形成するから、パイロット
アークの時間の長短にかかわらずプラズマ外套狭窄孔の
消耗が少なく、不活性ガス中で移行アークを形成する場
合より遥かに大きい電流で切換えが出来、移行アーク形
成と同時に切断に充分な活性ガスプラズマアークとなる
のて切断開始時の切断能力の改善従つて作業性が非常に
良くなり、また特に切断開始時における母材の切断面の
品質も良好となる。
ク時は動作ガスに不活性ガスを使用し、移行アークに切
換る直前で活性ガスに切換えプラズマ外套狭窄孔付近に
達すると同時に、つまり不活性ガスがほとんど存在しな
い状態において移行アークを形成するから、パイロット
アークの時間の長短にかかわらずプラズマ外套狭窄孔の
消耗が少なく、不活性ガス中で移行アークを形成する場
合より遥かに大きい電流で切換えが出来、移行アーク形
成と同時に切断に充分な活性ガスプラズマアークとなる
のて切断開始時の切断能力の改善従つて作業性が非常に
良くなり、また特に切断開始時における母材の切断面の
品質も良好となる。
アーク発生については、厚さ１２Ｗｒ！Ｎｌ２Ｏ『×２
０−の鋼板を母材として１００回繰返し実験を行なつた
が、アークの消去はほとんど無く、且つプラズマ外套狭
窄孔の変形や消耗がほとんど認められず、切断品質も同
一であつた。
０−の鋼板を母材として１００回繰返し実験を行なつた
が、アークの消去はほとんど無く、且つプラズマ外套狭
窄孔の変形や消耗がほとんど認められず、切断品質も同
一であつた。
第１図および第２図はアークトーチの構造略図で夫々パ
イロットアークおよび移行アークを示し、第３図および
第４図はアークトーチに接続するガス回路の例、第５図
はアーク切断開始に関連する電気回路、第６図Ａ，ｂ，
ｃ，ｄは夫々プラズマ外套の電位を示し、第７図はアー
クトーチの他の例を示す構造略図である。 １・・・・・・陰極棒、２・・・・・・陰極外套、３・
・・・・・プラズマ外套、４・・・・・・不活性ガス通
路、５・・・・・・プラズマガス通路、６・・・・・・
狭窄孔、７・・・・・・パイロットアーク、８・・・・
・・移行アーク、２３・・・・・・不活性ガス、２４・
・・・・・活性ガス。
イロットアークおよび移行アークを示し、第３図および
第４図はアークトーチに接続するガス回路の例、第５図
はアーク切断開始に関連する電気回路、第６図Ａ，ｂ，
ｃ，ｄは夫々プラズマ外套の電位を示し、第７図はアー
クトーチの他の例を示す構造略図である。 １・・・・・・陰極棒、２・・・・・・陰極外套、３・
・・・・・プラズマ外套、４・・・・・・不活性ガス通
路、５・・・・・・プラズマガス通路、６・・・・・・
狭窄孔、７・・・・・・パイロットアーク、８・・・・
・・移行アーク、２３・・・・・・不活性ガス、２４・
・・・・・活性ガス。
Claims (1)
- １ アークトーチの陰極棒とそれを囲む外套との間にパ
イロットアークを発生せしめ、次に陰極棒と母材との間
に移行アークを形成する活性ガスプラズマアーク切断に
おいて、パイロットアークを形成するときには前記アー
クトーチ内に不活性ガスを流し、移行アークを形成する
際には前記不活性ガスを活性ガスに予め切換え、該切換
え後予め設定された時間が経過した後に移行アークを発
生させることを特徴とする活性ガスプラズマアーク切断
スタート法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52025243A JPS6055221B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 活性ガスプラズマア−ク切断スタ−ト法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52025243A JPS6055221B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 活性ガスプラズマア−ク切断スタ−ト法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53109841A JPS53109841A (en) | 1978-09-26 |
| JPS6055221B2 true JPS6055221B2 (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=12160533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52025243A Expired JPS6055221B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 活性ガスプラズマア−ク切断スタ−ト法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055221B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025265A1 (fr) * | 1995-02-13 | 1996-08-22 | Komatsu Ltd. | Procede de decoupage par plasma |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53119252A (en) * | 1977-03-29 | 1978-10-18 | Origin Electric | Plasma arc cutting start method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5030766A (ja) * | 1973-07-20 | 1975-03-27 |
-
1977
- 1977-03-08 JP JP52025243A patent/JPS6055221B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5030766A (ja) * | 1973-07-20 | 1975-03-27 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025265A1 (fr) * | 1995-02-13 | 1996-08-22 | Komatsu Ltd. | Procede de decoupage par plasma |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53109841A (en) | 1978-09-26 |
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