JPS649112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 金属切断に使用するプラズマ切断機の電極に係
わるもので、電極の耐久性を向上させる為、プラ
ズマアークスタート時に酸素と窒素又は空気を混
合させ、スタート完了後に酸素純度を高くして切
断開始を行う、プラズマスタート方法及びその装
置に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来、酸素ガスをプラズマガスに使用するプラ
ズマ切断は、酸素プラズマと呼ばれ、軟鋼の切断
においては、下面のスラグが付着しないこと、切
断面に窒素が入り込まないこと、切断速度が他の
プラズマ例えばプラズマガスに窒素又はアルゴ
ン、水素等を利用したプラズマ切断より早く、非
常に良いものであるが、電極、チツプの耐久性が
他のプラズマより短い欠点があつた。これらの欠
点を解決する為、例えば特公昭38−4669号公報に
示す如くプラズマガスに空気を使用する切断法も
開発され、スラグの付着をある程度防止すること
が出来る様になつて来たが、しかし、この技術に
於いても板厚６mm以下の軟鋼材の切断に於いては
スラグの付着を完全に防止することが困難であ
り、かつこの技術は切断面に窒化層が溶接時に再
析出して溶切面にブローホールを発生させる欠陥
を持つていた。

特公昭35−8924号公報に示すプラズマガスに酸
素を用いる方法では、電極の耐久性はスタート回
数に大きく左右され、使用サイクル（プラズマア
ークをONしてOFFまでのあいだの時間）に大き
く左右され、使用サイクルが短い程、つまりスタ
ート回数が多い程電極のトータルの耐久性が短い
等の欠点を有していた。これは、スタート時の電
流の立ち上り時に電極の消耗が大きく進み、電流
が一定で安定している領域は消耗があまり進まな
いことによる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、従来技術の欠点に鑑み開発された全
く新規の技術であり、とくに電極の耐久性は、プ
ラズマ切断の使用サイクルが短い程、つまりスタ
ート回数が多い程短くなること及び使用するプラ
ズマガスの成分によつても耐久性が変化するこ
と、並びに一般的に切断スタート部の切断品質が
出来上つた製品の品質に関与しない点に着眼し、
一番消耗の進むスタート時のみ消耗の少ない酸素
と窒素の混合ガスを使用し、スタト完了直後に酸
素純度を高くすることによつて切断面の窒化を防
ぎ電極の耐久性を向上せしめることを可能にした
技術に関するものである。

＜問題点を解決しようとする為の手段＞ 図により本発明の一実施例を説明すると、第１
図に於ける装置は本発明の方法を実施する際に使
用されるプラズマ切断装置であつて、１は電極、
２はプラズマガス穴３を有し、その穴にてチツプ
４内部にプラズマガスに旋回を作り出す絶縁体で
ある。５はチツプ４を固定するとともに６の空間
に水を流し、チツプ４を冷却するキヤツプであ
る。

通常、プラズマガスは７のプラズマガス通路よ
り３のガス穴にて旋回流となりチツプ４の内部に
矢印で示すごとく旋回しながら流れ込む。電流は
電極１の先端より切断材Ａにながれる為プラズマ
ガスは、電気エネルギーによりプラズマ化され
る。

一方、電極の耐久性は第４図に示す如く、スタ
ート回数が多い程耐久時間は短くなり、この傾向
は、どの様にガスを使用しても同じである。

しかしながら耐久時間の絶対値は、第３図に示
す如くプラズマガスの窒素と酸素の混合比によつ
て変化している。即ち、窒素の濃度が高くなる程
電極耐久時間はのび、窒素濃度が90％を越えると
急激に低下することが実験の結果、確認された。

第３図は、電極材としてハフニウムを使用し、
使用サイクル（プラズマアークをONしてOFFま
でのあいだの時間）一定にした時のプラズマガス
の窒素と酸素の混合比と耐久時間の関係を示す実
験結果である。縦軸の耐久時間は、使用サイクル
×スタート回数である。横軸の窒素の％はプラズ
マガス中の窒素の％を示す。

従つて、本実験結果より窒素濃度が０〜30％ま
では耐久時間に大きく変化がなく、それ以上の濃
度てあれば、耐久時間が大きく変化し、向上する
方向にあることが分かつた。

本結果の傾向は使用サイクルを変化させた場合
も同様である。

従つて、第３図、第４図よりプラズマガスをス
タート時には酸素と窒素の混合ガスを流し、切断
時は酸素で切断することにより、切断時は従来の
酸素プラズマと全く同じ状態の切断品質が得ら
れ、電極の耐久性が大巾に向上することが分かつ
た。切り換え方法には、第２図に於ける配管図に
て一実施例を説明する。１２は酸素導入管で管の
途中に８の酸素電磁弁を有し、１１は酸素と窒素
の混合ガス導入管で予め混合されたガスが流れ
る。本管の途中に９の混合ガス電磁弁を有してい
る。１１，１２の導管は、電磁弁以降で１０のプ
ラズマガス供給管により１本化され、このプラズ
マガス供給管１０は第１図に示すプラズマガス通
路７に連結されている。プラズマ切断開始時は、
９の混合ガス電磁弁が開となり、酸素電磁弁８は
閉となつている。従つて、プラズマ流は混合ガス
で形成される。切断部がスタート完了すると、混
合ガス電磁弁９が閉となり酸素電磁弁８が開とな
つて、プラズマガスは酸素に切換る。この切換の
タイミングは、切断する板厚によつて、スタート
部のピアシング時間すなわちスタート時間が異な
ることにより、予め用意された各板厚の設定タイ
マーにより、電気的に指令される様、電気回路図
を組み電磁弁の動作を行う。本方法により自動的
に電磁弁の切換がおこなわれる。

＜発明の効果＞ 本発明に係わる方法によればプラズマ切断スタ
ート時に特定の混合比にて、切断スタート完了ま
で、酸素と窒素の混合ガスを流し、切断時には高
濃度の酸素ガスを流しプラズマ流とするので、切
断した製品にスラグの付着がなく、また切断面に
窒化層が発生することがなく、しかも、使用され
る電極の耐久性が大巾に向上せしめることが出
来、従つて作業能率が良い理想的な切断面を得る
ことが出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマ装置トーチ部の断面図、第
２図は、本発明を実施する為の配管一例図、第３
図は、窒素、酸素の混合比変化によるハフニウム
電極の耐久時間との関係図、第４図は、電極のス
タート回数と耐久時間の関係図。 １…電極、２…絶縁体、３…プラズマガス穴、
４…チツプ、５…キヤツプ、７…プラズマガス通
路、８…酸素電磁弁、９…混合ガス電磁弁、１０
…プラズマガス供給管、１１…混合ガス導入管、
１２…酸素導入管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラズマ切断のスタート時、プラズマガスを
   酸素70〜10モル％と窒素30〜90モル％の混合ガス
   を使用し、スタート完了後、濃度95％以上の酸素
   ガスに切り換え、切断を行うプラズマ切断スター
   ト方法。