JPS63299860A - 移行アークプラズマ切断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移行式プラズマアーク切断方法および装置に
係り、特により厚い断面を有する材料を確実に切断しつ
つ、二重アークを防止するような移行式プラズマアーク
切断方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

移行式プラズマアーク切断方法はシート状の金属からな
る４インチ程の厚さの金属を切断するのに常時用いられ
るようになった。この移行式アークの切断深さ能力は、
主として、プラズマトーチ終端から、いかに遠くへアー
ク柱を伸ばすかに依っている。別言すれば、厚い断面を
持つ金属を完全に切断できのはアークが切断底部もしく
は底部近くまで伸びた場合のみである。

アーク柱を伸ばすことができる深さは、３変数の間数で
ある。伸びたアークを保持する十分な電圧が必要である
。切り湧をよく掘り下げて切断するための力となる十分
なガス流速が必要である。

切断速度は、アーク柱の最大限の深さ能力を与えるのに
必要な切り溝幅を供給するように調整されなければなら
ない。

それらの３変数を最大限に利用するには、主として現在
実施されているものより大きな電圧で装置を作動させね
ばならない、そのような電圧増加は、プラズマガスエン
タルピーを増加させるのに必要とされる電圧と、最大切
断深さ、すなわち、その近傍へアーク柱を十分に貫通さ
せるのに与えられる十分な電圧との間で調整される。

本発明の原理は、従来技術を示す第１図および第２図よ
りよく理解されるであろう。

従来のプラズマ切断トーチ１０が第１図に示しである。

トーチ１０は、中空円筒状金属体片１０′と、それに含
まれる環状ガス通路空間１５と、ノズル１４の狭いノズ
ル通路、すなわち、ボア１４ａの３つの主要な部品より
構成されている。

陰極を極１２（一般的には、トリウムタングステン）は
、電気絶縁材料１１によって、中空トーチ本体片１０′
の一端に正しく取りつけられ、そのアーク発生端１２ａ
は、ノズル通路１４ａの入口に隣接している。アーク柱
１３は、プラズマガスと共に、ノズルボア１４ａを通っ
て出て、アークの発生回路における陽極を形成する加工
片１６に当たる、電位差は、図に示したように陽極と陰
極間に生じる。ガスジェット速度は非常に高く、加工片
１６は激しく加熱され、切り溝１９は前進する切断面１
７を形成する。溶融金属１８は図示したように噴出され
る。

もし、ノズルボア１４ａが非常に長いか、不十分なガス
流が用いられたならば二重アーク現象が起る。アークは
、ノズル通路１４ａ中の軸上のより高い電圧通路をとら
ずに、伝導性の金属体１０′中に沈みこみ、それらを通
過して、太線２０で示したような回路を、加工片１６と
の間で構成する。

「二重アーク」を防止する有効なノズル１４の長さは、
一般的に１．２７■（１／２インチ）未満である。ノズ
ル通路１４ａを通るアークを併発するガスの通過による
加熱量は、通路に沿ったアークの電圧降下の間数である
。

パイプ２２を介して、狭いノズル通路２３を通じて空間
１５内にその接線方向に入る高速の窒素の渦巻流（ｖｏ
ｒｔｅｘ流）の故に、電圧勾配は、アーク長さ２．５４
ｃｍ（１インチ）当り、２００Ｖ以上となる。

このようにして、０．６３ｃｎ（１／４インチ）のノズ
ル長さが電力ＶＸＡ　（ここでＶは電圧、Ａは電流）に
おける５０Ｖの寄与となる。電力ＶＸＡはアークから流
れる窒素への加熱量を意味する。

電流を４０ＯＡとすると、２０ｋＷのガス加熱がなされ
る。

ガス加熱レベルは、ノズル１４からの出口ガス速度を決
定する。ガス速度が高くなればなるほど厚い金属断面を
切断するガスジェット１３の貫通力が増大する。なお、
アーク脚はより深い切り溝１９を欠きとばしながら入り
こみ、より厚い断面を切断する。加工片１６の陽極加熱
は、切断作業に対してほぼ８ｋＷ’ＪＦ与する。加熱ガ
スとプラズマからの対流による加熱効率を特徴とする特
許ガス状ジェット１３の寄与はほぼ５ｋＷとなる。

陽極加熱を主要な加熱要因とするかぎりは、第１図に示
したような方法によっては、あまり厚くない金属のみ切
断可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図は、不十分なアーク電圧のみで厚い金属断面を切
断するときの問題を示している。第１図で示したものと
、同じトーチ１０が使用され操作状態も同一と仮定する
と、アーク柱１３は、金属加工片２５中の半分をわずか
に越えて伸びている。

金属加工片２５の上半分においては、図示したようにほ
ぼ平行な線として、良好な切り清がみられる。そのすぐ
下では急激変化の部分２７で不良の溶融粗面２８がみら
れる。線２７よりすぐ下は最早切断できない。そこでこ
の状態を実用最大切断深さとし、この深さを“ｄ”とす
る。

それ故、この発明の目的とするところは、現在用いられ
ているアーク電圧を２倍、３倍又はそれよりも多くでき
、二重アークの傾向を非常に減少させ厚い金属切断を確
実に切断できる移行式プラズマアーク切断方法および装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、切断方法を、移行アークプラズマト
ーチ本体の第１のプラズマガス放出ノズルと一直線上に
ある陰極電極と、前記第１のガス放出ノズルを通って流
出される第１のガス流によって切断されるべき下方に位
置する金属加工片の間に、移行アーク柱を形成するため
の移行アークプラズマ切断方法において、この方法は、
少なくとも１つの追加ノズル長さを前記トーチに加える
工程と、第１のノズルと一直線に配設されるとともに第
１のノズルと下流側に位置した、前記少なくとも１つの
追加ノズル長を通して、高速で第２のガス流を排出せし
める工程と、十分に高い電流で移行アーク操作を行なう
ように十分に高い電圧を前記移行アークプラズマトーチ
本体と下方の金属加工片の間に加える工程とからなり、
結合されたノズル、長の［、／Ｄ比はおよそ８であり、
トーチ本体内のガス加熱ノズルが超音速の出口ガスを生
ぜしめ、少なくとも１つの第２のノズルを通して、二重
アークの発生傾向を減少させて、厚い金属加工片に良好
な切り溝を形成することができる延長された移行アーク
を生ぜしめ、ガス加熱が切断される加工片における陽極
加熱を越えているようにするか又は、移行アークプラズ
マトーチ本体の第１プラズマガス排出ノズルと一直線に
配列された陰極と、この陰極から離間した金属加工片間
に移行アーク柱を形成する移行アークプラズマ切断方法
において、この切断方法は、前記第１のノズルと軸方向
に一直線に配置されその下流側に位置する少なくとも１
つの追加ノズル長を前記トーチ本体に付加して前記少な
くとも１つの追加ノズル長を通して高速で第２のガス流
を流出させる工程と、前記陽極と加工片間のアーク柱電
圧を増加せしめてプラズマガスエンタルピーを十分に増
加せしめるように発生アークを横切って十分高い電流を
保持する工程とを有し、前記第１プラズマガス排出ノズ
ルと前記少なくとも１つの追加ノズル長のＬ／Ｄ比はプ
ラズマジェットが超音速で少なくとも１つの追加ノズル
長から流出するように十分高く、プラズマトーチ本体内
のプラズマガス加熱は金属加工片における陽極加熱を越
えて切断深さまで達するか、それ近くに達するアーク柱
の十分な貫通力を与え、二重アークを発生することなく
、金属加工片内の切断深さを最大限にするようにし、切
断装置を、一端が絶縁片で閉じられた中空の金属円筒ト
ーチ本体と、前記絶縁片内でプラズマ第１ノズルを形成
する軸方向ボアを含む絶縁片に対向する＠壁を有する前
記金属中空円筒トーチ本体に装着され円筒トーチ内の軸
方向に伸びる陰ｆｉ電極と、前記第１のプラズマ形成ガ
スを第１ノズルを通る流路のための中空金属トーチ本体
内に導く装置を備えた移行アークプラズマ金属切断装置
において、この装置は、第１ノズルと同軸に円筒１ヘ一
チ本体に装着されその下流に伸びる少なくとも１つの追
加ノズル長を通して付加される圧力の下で第２のガス流
を供給するための手段と、前記少なくとも１つのノズル
長の下側に設けられそれから軸方向に離間し陽極を形成
する金属加工片と、高いアーク電圧がトーチ本体内のガ
ス加熱がプラズマガス金属切断ジェットによって切断さ
れる加工片における陽極加熱よりも大きいプラズマガス
金属切断ジェットを形成するような高い電圧および高電
流の条件の下に、前記陽極と陰極間に電位差を生ぜしめ
る手段とからなり、前記少なくとも１つのノズル長は環
状の第２金属ノズル片からなり、この第２ノズル片は前
記金属円筒トーチ本体の端部壁を備え、環状電気絶縁片
が前記金属円筒トーチ本体と第２の金属ノズル片間に介
在され、前記環状電気絶縁片が前記金属円筒トーチ本体
と前記第２のノズル片のためのノズルボア径より大きい
内径を有し、流路が前記環状電気絶縁片内に形成され、
この絶縁片は第２のガス入口に連結され、このガス入口
は絶縁片内に接線方向に開口し、これにより第２のガス
の渦流が、少なくとも１つの第２ノズル片を通って流出
するに先立って、前記環状電気絶縁片内に形成され、前
記少なくとも１つの第２ノズルは、１対のノズル片から
なり、このノズル片は同軸の環状電気絶縁片によって分
離され、この絶縁片は前記ノズル片のボア径よりも大き
い内径を有し、前記第１ノズルのノズル片のボア径は、
第１ノズル径および第１ノズルから離れたノズル片の径
よりも大きく、前記第１ノズルから離れたノズル片の径
は第１のノズルの径よりも小さく、少なくとも前記第１
ノズルから離れたノズル片のノズルは、Ｌをノズル長と
し、Ｄをノズル径とした場合に高いＬ／Ｄ比を有し、こ
れにより前記第１ノズルから離れたノズル片のプラズマ
ジェットの流出は超音速となり、これにより発生した長
いアークは、非常に増大したプラズマガスエンタルピー
の条件の下に、アークおよび加工片の切り溝内にアーク
が十分入り込む超音速ガス速度を維持するように十分高
い電圧を有するように構成する。

〔作用〕

トーチ本体のノズルに対して、更に別のノズルを追加せ
しめ、高電圧高電流で延長されたアークを生ぜしぬ、前
記別のノズルから超音速のジェットを流出せしめ、ガス
加熱が切断される加工片の陽極加熱を越えるようにする
。これにより、だ重アークが生じることなく厚い金属加
工片をきれいに切断できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第３図において、合成移行式アークプラズマトーチ１は
、第１図で示したトーチ本体１０′に電圧増加手段を加
えたものである６本体１０′に追加された部品は、環状
の電気絶縁片３５と第２ノズル片３６である。なお、単
純にするため、必要な水冷手段は図示していない、狭い
円筒状分離区域４１中を通過する第２の渦巻流を用いて
アークの延長がなされ、この渦巻流は、チューブ３９の
接線穴４０を通じて環状片３５によって形成される。第
２のノズル３７の第３のアークの通路３７ａの直径は第
１のノズル通路１４ａの直径とほぼ等しい、第２のノズ
ル３７の長さくＬ）とその直径（Ｄ）の比はおよそ８が
好ましい、それらは小さい直径の狭い核部を持ち激しい
ガス渦巻流を生ぜしめる。ノズル１４においてトーチ１
０から流出する高速プラズマガスはノズル３７を下って
領域４１内で第２のガス流によって更に伸長される。

第２のノズル３７は、最初のノズル１４よりも十分長く
作ることができるということが判明している１例えば、
第１のノズル１４の長さがｏ、６３■（１／４インチ）
に対して、第２のノズル３７の長さは２．５４０１１（
１インチ）まで、二重アーク生ぜしめることなしに仲ば
ずことができる。第１図の場合について、プラズマガス
へのアーク電圧の降下は電力ｋＷに転換される。２．５
４１（１インチ）の長さの第２のノズルを用いることに
より、トーチを通過するガスの総加熱量は約１００ｋＷ
まで増加した。ガス放出速度は、ガス流とガスエンタル
ピーの間数であるので、同じ直径のボアを持つ第１と第
２のノズルの場合については、放出速度は、約４のファ
クターだけ増加する。プラズマガスジェット３８は、ｉ
撃ダイヤモンド形４２で示すように、十分超音波域に達
する。

動作電圧１６０Ｖ（今日使用される代表値）で第１図の
方法を行ない、陰極およびプラズマガス加熱による内部
電圧降下をそれぞれＩＯＶと５０■とすれば、１〜−チ
と加工片２５間の電圧は約１００Ｖである。アーク柱の
開放系における電圧勾配は、約５０Ｖ／２．５４Ｃ１ｌ
である。このようにして、切り溝幅が初期の陽極作用を
妨げるに十分広ければ、アーク柱１３は、切り消３０を
通って５．０８■（２インチ）の深さに達するものと期
待できる（陽極加熱による電圧降下２０Ｖはこの計算に
は含まれておらず、この電圧降下は最大切断深さをいく
ぶんか小さくする。）。

第３図に示したトーφを使用する際電流を４０ＯＡ、操
作電圧を６００Ｖにすると、トーチ１の電圧降下は２６
０Ｖになる（１０Ｖは陰極で、２５０Ｖは、ノズル１４
と１７中でアーク柱に沿って降下する）、切り溝中のア
ーク伸長のために有効な維持電圧は３４０■となる。２
．５４ｃｓ（１インチ）当り５０Ｖの割合において切り
溝底部までアークを伸長しうるジェット速度が得られる
とすると、最大「良好切り消」切断深さは１７．７８ａ
ｍ（約７インチ）という結果になる。

上記の比較は、第１図のトーチ１５と第３図のトーチ１
に対してそれぞれ同一の４００アンペアの電流を流すこ
とを基準としてなされた０本発明による方法は、従来の
トーチの３．７５　（倍）の出力増加で実施される。従
来の操作における最大動作電圧は２００■である。２４
０ｋＷ（本発明の場合には４００アンペアで６００Ｖ）
と等価な出力レベルを従来トーチ１０で達成しようとす
ると、従来のトーチ１０では１２００アンペアの電流で
動作させなければならない、そのような′ｒＳ流レベル
は取扱いが非常に困難である。しかしながら、本発明の
トーチを第１図の例に適用して比較した場合、きれいな
切り清が得られる切断深さは７．６２ｃｓ（約３インチ
）増加するであろう、Ｉｋ大切断深さｄ”は１０．１６
〜１２．７ａａ（４〜５インチ）になるであろう、第３
図については最大切断深さ“ｄ”は２１．３２〜２３．
８６３（８〜９インチ）に達する。これは、第１図の従
来例よりもかなり改善されている。

第１図の場合において、８ｋＷの陽極加熱が５ｋＷのガ
ス加熱に優る場合、これらの値の相関重要性がこの発明
の延長されたアーク長を用いたときには逆になる。４０
０アンペア（陽極降下を２０Ｖとする）で、陽極加熱量
が８ｋＷに再び達する。ガスジェットは１００ｋＷを保
有している（２５ｏｖのアーク柱電圧降下においては４
００Ａである。） ２０％の熱効率（ジェットから加工片への熱移行）では
、２０ｋＷの加工片加熱となる（これらの分析において
は、トーチ出口より先の付加ガス加熱および大気のエン
トレインメント（飛まつ同伴）は無視されている。）。

前記例はおおまかな分析ではあるが、延長アーク方法の
実際の使用は、厚い金属断面切断において劇的な進歩を
導く、所定の出力レベルにおいてて、電流レベルの減少
は、操作の確実性の増加を招来する。切断深さ能力の増
加は、所定の出力レベルにおいて切断スピードを遅くす
る。しかしながら、この点は、従来装置が、例えば十分
になしうる、すなわち、より広い切り溝幅が形成できる
よりうすい金属厚さを切断する場合にのみ欠点となりう
る。

第２のノズル３６が、もし、２．５４ａｍ（１インチ）
よりも長かったならば、第１図において、太線２０で示
したような「二重アーク」を生じることがわかった。

第１のノズル１４および第２のノズル３７（第３図）の
使用は約４００Ｖの操作電圧に有効である。第４図は６
００■の場合であり、この場合第３のノズル片５１の使
用が好ましい、第４図においてトーチ２の第２のノズル
片３６のボア３７ａは、最良の切断動作における直径よ
りも大きい直径を有する。もし、収りはずし可能なノズ
ル片５１によって、ジェット流が大気中に放出されるな
らば、そのジェット流は亜音速となり、アークを渦巻流
よってボア壁から十分離れた中心に位置させる。第４図
の改良移行式アークプラズマトーチ２においては、第１
図のトーチ１０′に相当する第１のトーチ本体５つの使
用状態が示されておリ、トーチ２においては、陰極電圧
１２は、電気的に絶縁されたキャップもしくは終端片１
１により、陰極電極１２と一直線上に設置されたノズル
１４を含むトーチ本体１０′の円筒状部分に保持されて
いる６通路２３は陰極電極１２のまわりの環状空間１５
の部分で接線方向に開口しており、最初のプラズマ流を
なす第１のガスは、ノズル１４から流出する。

環状電気絶縁片３５は、金属の第２のノズル片３６を金
属トーチ本体１０′から分離しており、半径方向に拡大
した第２のノズル３７の円筒状空間、すなわち、チャン
バー４１を形成している。

チャンバー４１は、ボート４０を介して第２のガスの接
線方向流を受は入れ、この第２のガス流は第２のノズル
“３７を通って、第１のガスプラズマ流とともに第２の
ノズルボア３７ａを通って流出する。更に第３のノズル
片５１が金属の第２のノズル片３６に装着され、前記第
３のノズル片５１は第３のノズル５５を形成し、そのボ
ア５６は第２のノズルボア３７ａよりも小さい直径を有
する。

第２の環状絶縁片５３はその両端において、第２のノズ
ル片３６と、第３のノズル片５１に装着されてチャンバ
ー５９を形成している。チャンバー５９において、狭い
円筒状ギャップは第２と第３のノズル片３６．５１を分
離して、第３の接線方向のガス流は、接線方向ガス流入
口ボート５７を介して導入される。

第２のノズル３７のボア３７ａより小さいボア５６を持
つノズル５５によって流出する移行アークガス流は超音
速となる。

この場合において、加工片６０は移行アークトーチの陽
極電極として機能し、この移行アー２６１は良好な切り
溝６２をもたらして、１９．８６ａｍ（９インチ）以上
の厚さの金属加工片６０を切断しうる。

第１図および第２図に示した従来技術および第３図およ
び第４図に示した実施例においては伸長した移行アーク
プラズマジェットを作り出すための回路は、バ・ツテリ
ー（概略を図示しただけだが）のような適当な直流電源
のマイナスおよびプラス側に陰極と陽極を結合すること
によって構成される。

本発明の他の実施例は、粘性プラズマアークを、導電性
ロッドまたはワイヤーの加工片に対して使用することで
ある。そのワイヤーは、すばやく溶融し、粉砕され、表
面に対して高速度でスプレーされて衝突し、加工片の表
面にコーティング層を形成する。

ここにおいては、図面中および上述した記述中で、本発
明の好ましい実施例が述べられているが、本発明はこれ
ら実施例に限定されることなく、本発明の範囲内におい
て、変形されたものが考えられる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成したので、二重アークの発
生を防止しながら、より厚い断面を有する材料を確実に
切断できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のプラズマ切断トーチの＃ｎ断面図、第
２図は、第１図のトーチで金属の厚い断面の切断を試み
たときの断面図、第３図は本発明に係る好ましい実施態
様を形成する改善された移行式プラズマアーク切断トー
チの縦断面図、第４図は本発明に係る追加した第２、第
３のガスノズルを利用して改良したプラズマアーク切断
トーチの他の実施例縦断面図である。 １０′・・・トーチ本体 ３５．５３・・・環状絶縁片、 ３６・・・第２ノズル片、 ３７・・・第２ノズル、 ５１・・・第３ノズル片、 ５５・・・第３ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移行アークプラズマトーチ本体の第１のプラズマガ
   ス放出ノズルと一直線上にある陰極電極と、前記第１の
   ガス放出ノズルを通つて流出される第１のガス流によっ
   て切断されるべき下方に位置する金属加工片の間に、移
   行アーク柱を形成するための移行アークプラズマ切断方
   法において、この方法は、少なくとも１つの追加ノズル
   長さを前記トーチに加える工程と、第１のノズルと一直
   線に配設されるとともに第１のノズルと下流側に位置し
   た、前記少なくとも１つの追加ノズル長を通して、高速
   で第２のガス流を排出せしめる工程と、十分に高い電流
   で移行アーク操作を行なうように十分に高い電圧を前記
   移行アークプラズマトーチ本体と下方の金属加工片の間
   に加える工程とからなり、結合されたノズル長のＬ／Ｄ
   比はおよそ８であり、トーチ本体内のガス加熱ノズルが
   超音速の出口ガスを生ぜしめ、少なくとも１つの第２の
   ノズルを通して、二重アークの発生傾向を減少させて、
   厚い金属加工片に良好な切り溝を形成することができる
   延長された移行アークを生ぜしめ、ガス加熱が切断され
   る加工片における陽極加熱を越えていることを特徴とす
   る移行アークプラズマ切断方法。 ２、前記少なくとも１つの追加ノズル長は第１および第
   ２の軸方向に離間した追加ノズル長さからなり、前記ノ
   ズル長さは、お互いに分離しているとともに、前記ノズ
   ル長さのボア径よりも大きい内径を持つ環状電気絶縁片
   によって前記第１のプラズマガス放出ノズルから分離さ
   れた第１の追加ノズル長さと、前記第１のガス放出ノズ
   ルよりも小さい内径を持つ前記第２の追加ノズル長さか
   らなり、前記２つの追加ノズル長さは同様な環状電気絶
   縁片により分離され、前記切断方法は第２のガスが質量
   流れおよびガスエンタルピーの間数である全般的ガス流
   出速度を伴う追加ノズル長さから放出されるに先立って
   前記第２のガスを接線方向に供給して環状電気絶縁片内
   に第２のガスの渦巻流を形成するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の移行アークプラズマ切断方法。 ３、一端が絶縁片で閉じられた中空の金属円筒トーチ本
   体と、前記絶縁片内でプラズマ第１ノズルを形成する軸
   方向ボアを含む絶縁片に対向する端壁を有する前記金属
   中空円筒トーチ本体に装着され円筒トーチ内の軸方向に
   伸びる陰極電極と、前記第１のプラズマ形成ガスを第１
   ノズルを通る流路のための中空金属トーチ本体内に導く
   装置を備えた移行アークプラズマ金属切断装置において
   、この装置は、第１ノズルと同軸に円筒トーチ本体に装
   着されその下流に伸びる少なくとも１つの追加ノズル長
   を通して付加される圧力の下で第２のガス流を供給する
   ための手段と、前記少なくとも１つのノズル長の下側に
   設けられそれから軸方向に離間し陽極を形成する金属加
   工片と、高いアーク電圧がトーチ本体内のガス加熱がプ
   ラズマガス金属切断ジェットによつて切断される加工片
   における陽極加熱よりも大きいプラズマガス金属切断ジ
   ェットを形成するような高い電圧および高電流の条件の
   下に、前記陽極と陰極間に電位差を生ぜしめる手段とか
   らなり、 前記少なくとも１つのノズル長は環状の第２金属ノズル
   片からなり、この第２ノズル片は前記金属円筒トーチ本
   体の端部壁を備え、環状電気絶縁片が前記金属円筒トー
   チ本体と第２の金属ノズル片間に介在され、前記環状電
   気絶縁片が前記金属円筒トーチ本体と前記第２のノズル
   片のためのノズルボア径より大きい内径を有し、流路が
   前記環状電気絶縁片内に形成され、この絶縁片は第２の
   ガス入口に連結され、このガス入口は絶縁片内に接線方
   向に開口し、これにより第２のガスの渦流が、少なくと
   も１つの第２ノズル片を通って流出するに先立って、前
   記環状電気絶縁片内に形成され、前記少なくとも１つの
   第２ノズルは、１対のノズル片からなり、このノズル片
   は同軸の環状電気絶縁片によつて分離され、この絶縁片
   は前記ノズル片のボア径よりも大きい内径を有し、前記
   第１ノズルのノズル片のボア径は、第１ノズル径および
   第１ノズルから離れたノズル片の径よりも大きく、前記
   第１ノズルから離れたノズル片の径は第１のノズルの径
   よりも小さく、少なくとも前記第１ノズルから離れたノ
   ズル片のノズルは、Ｌをノズル長とし、Ｄをノズル径と
   した場合に高いＬ／Ｄ比を有し、これにより前記第１ノ
   ズルから離れたノズル片のプラズマジェットの流出は超
   音速となり、これにより発生した長いアークは、非常に
   増大したプラズマガスエンタルピーの条件の下に、アー
   クおよび加工片の切り溝内にアークが十分入り込む超音
   速ガス速度を維持するように十分高い電圧を有すること
   を特徴とする移行アークプラズマ切断装置。 ４、移行アークプラズマトーチ本体の第１プラズマガス
   排出ノズルと一直線に配列された陰極と、この陰極から
   離間した金属加工片間に移行アーク柱を形成する移行ア
   ークプラズマ切断方法において、この切断方法は、前記
   第１のノズルと軸方向に一直線に配置されその下流側に
   位置する少なくとも１つの追加ノズル長を前記トーチ本
   体に付加して前記少なくとも１つの追加ノズル長を通し
   て高速で第２のガス流を流出させる工程と、前記陽極と
   加工片間のアーク柱電圧を増加せしめてプラズマガスエ
   ンタルピーを十分に増加せしめるように発生アークを横
   切って十分高い電流を保持する工程とを有し、前記第１
   プラズマガス排出ノズルと前記少なくとも１つの追加ノ
   ズル長のＬ／Ｄ比はプラズマジェットが超音速で少なく
   とも１つの追加ノズル長から流出するように十分高く、
   プラズマトーチ本体内のプラズマガス加熱は金属加工片
   における陽極加熱を越えて切断深さまで達するか、それ
   近くに達するアーク柱の十分な貫通力を与え、二重アー
   クを発生することなく、金属加工片内の切断深さを最大
   限にすることを特徴とする移行アークプラズマ切断方法
   。