KR100980446B1

KR100980446B1 - 플라즈마 아크 절단기용 전극

Info

Publication number: KR100980446B1
Application number: KR1020080030236A
Authority: KR
Inventors: 김종헌
Original assignee: 주식회사 승일
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2010-09-07
Also published as: KR20090105009A

Abstract

본 발명은 금속 절단용 프라즈마 전극에 관한 것으로, 아크발생재(3)를 가공하여 사용하는 방법(환봉가공, 구멍가공, 단차가공:각각 요철포함)과, 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 형성된 중간삽입재결합홀(6)에 중간삽입재(2)를 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 결합시키므로서 사용수명이 일층 연장되는 전극을 제공코져 하는 것이다.

본 발명은 전극몸체(1)와 프라즈마 아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 진공납재(10)를 이용하여 삽입재(4)와 일체형으로 제조하는 전극에 관한 기술로서, 그 하나는 도 1에서 도시한 바와 같이 아크발생재(3)로 사용되는 Hf(하프늄) 및 W(텡스텐)은 전기 전도가 Cu(동)에 비하여 전기 저항이 크기 때문에, 아크발생재(3)의 중앙에 0.5~1.5mm의 삽입재결합공(11)을 가공하여 열 및 전기 전도가 양호한 삽입재(4)인 Ag(은) 및 Ag(은)합금, Cu(동) 및 Cu(동)합금을 삽입하는 방법과,

또 하나는 전극몸체(1)와 아크발생재(3)의 사이에 중간삽입재(2)로 사용되는 Ag(은) 및 Ag(은)합금을 사용하는 제조방법으로, 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)의 내부에 형성된 중간삽입재결합홀(6)에 중간삽입재(2)를 삽입하고, 기 삽입된 중간삽입재(2)의 아크발생재결합공(5)과 전극몸체(1)의 내부 아크발생재결합홀(7)에 도 3 내지 도 5와 같은 다양한 구조로 가공된 아크발생재(3)를 조립한 다음, 삽입재(4)를 아크발생재(3)의 삽입재결합공(11)을 통과시켜 삽입재결합홀(8)에 차례로 조립하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)가 도 6과 같이 조립시에는 계면(12)이 존재하지만 진공납재(10)에 의해 진공로에서 브레이징 처리하면 일체형으로 결합되어 도 7a 및 도 7b에서 도시한 바와 같이 계면(12)이 존재하지 않고 일체면(13)이 형성되게 한 것이다.

플라즈마, 아크, 용접, 절단, 전극, 삽입재, 삽입금속,

Description

플라즈마 아크 절단기용 전극{electrode arc of plasma cutting machine}

본 발명은 플라즈마 아크 절단기용 전극에 관한 것으로, 본 발명의 기술은 금속을 절단하는 프라즈마 아크 절단기용 전극의 제조과정과 기술적인 구성을 다양하게 개량하여 전극의 사용수명을 일층 연장함므로서 매우 합리적으로 사용할 수 있게 한 것이다.

통상 지금까지 주로 사용되고 있는 종래의 프라즈마 아크 절단기용 전극은 전극몸체에 아크발생재를 강제 박음 처리하는 방법과,

전극몸체와 아크발생재를 진공납재에 의해서 브레이징 처리하여 두 금속을 결합시키는 방법과,

전극몸체와 아크발생재 사이에 중간삽입재를 사용하여 전극몸체와 기계적으로 접합하여 중간삽입재에 아크발생재를 강제 박음 처리하는 방법과,

전극몸체의 선단부를 전부 또는 부분적으로 이종(異種)의 금속인 Ag(은) 및 Ag(은) 합금으로 처리하여 아크발생재를 강제 박음 처리하는 방법과,

전극몸체 선단부를 미세 동 파이프를 사용하여 방전가공하여 파이프 형상의 반대 모양의 돌출부에 아크발생재의 중심부에 삽입재결합공을 가공하여 강제 박음 처리하는 방법 등이 있다.

기존의 전극의 구성과 제조방법은 중간삽입재(2)와 아크발생재(3)가 도 6과 같이 강제로 접촉하고 있으므로 계면(12)이 발생하게 되어 상대적으로 전기저항이 높게 되며, 아크의 발생시 고온의 열과 전기전도가 Ag(은) 및 Ag(은)합금으로 전달되는 속도가 계면(12)에서 차단되어, 철판의 절단시 발생되는 초고온에 의하여 아크발생재(3)가 용융 증발되는 속도가 가속화되어 전극의 수명이 극히 짧아지고, 아크의 발생이 불안정하여 결과적으로 철판의 절단시 품질 및 생산성에 좋지 못한 영향을 미치게 된다.

따라서, 종래의 기술은 전극의 아크가 발생할 시 전극 수명의 한계가 따르게 된다.

즉, 다시 말해서 종래의 제조방법과 구성을 살펴보면, 아크를 발생하는 아크발생재(3)를 강제 박음 처리함으로써, 아크의 발생시 전극몸체(1)와 아크발생재(3)의 사이에 발열에 의한 계면(12)이 발생하여 전기전도 및 열전도가 현저히 떨어지는 문제점이 발생하게 되고, 아크를 발생하는 아크발생재(3)를 전극몸체(1)와 일체형으로 브레이징 처리하면 아크발생재(3)가 고온에서 아크가 발생할 시 주의 분위기 온도가 대단히 높아지게 된다.

이때, 프라즈마 가스에 포함된 산소는 전극몸체(1)와 결합하여 산화물을 형성하여 우선 산화가 발생하게 되어, 열전도 및 전기전도도가 대단히 낮게 되어 아 크를 발생시키는 금속(3)의 증발을 가속화시켜 결국 수명이 극히 단기화되는 문제점이 따랐다.

본 발명에서 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여, 아크발생재(3)가 용융 증발되는 속도와 산화되는 속도를 최소화하여 전극의 수명을 향상시키기 위한 방법을 제공코져 하는 것으로, 아크발생재(3)의 표면적을 크게 하고, 열전도 및 전기전도도를 개선하기 위하여 도 3의 a 내지 e에서 도시한 바와 같이 다양한 형태로 표면을 가공하여 도금 또는 무도금 상태로 사용하는 전극과,

또한, 도 4의 a 내지 e에서 도시한 바와 같이 열 및 전기적으로 안정화하기 위하여 아크발생재(3)의 외부 표면을 도 3의 a 내지 e과 같이 동일하게 가공하고, 상기 아크발생재(3)의 내부에 삽입재결합공(11)을 별도 가공하여 도금 또는 무도금 상태로 사용하는 전극과,

또한, 도 5의 a 내지 e에서 도시한 바와 같이 아크발생재(3)의 내부를 도 4의 a 내지 e와 같이 삽입재결합공(11)을 가공하고, 외부에는 2단으로 단차를 각각 형성하여 전극몸체(1)의 단차결합홀(16)에 결합할 수 있게 구성하여 도금 또는 무도금 상태로 사용하는 전극을 제공코져 하는 것으로,

도 1에서 도시한 바와 같이 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 일체형으로 진공로에서 브레이징 처리하는 전극의 제조방법과, 도 2에서 도시한 바와 같이 아크발생재(3)를 보호하기 위하여 중간삽입재(2)인 Ag(은) 및 Ag(은)합금을 사용하여 전극몸체(1)와 중간삽입재(2) 및 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 아크발생재(3)와 전극몸체(1)의 사이에 계면결함으로 인한 계면(12)이 없는 완벽한 일체면(13)이 형성되어 일체형의 Bonding 계면을 형성하는 고암페어용 프라즈마 전극 제조방법을 제공코져 하는 것이다.

본 발명은 아크를 발생시키는 아크발생재(3)와 전극몸체(1)의 결합면에 계면(12)이 없는 일체면(13)이 형성되도록 아크발생재(3)의 표면을 요철 모양으로 가공하여 상기 아크발생재(3)를 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 형성된 아크발생재결합홀(7)에 삽입한 후 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 일체형으로 구성한다.

아크발생재(3)의 중심에 삽입재결합공(11)을 가공하여 삽입재(4)를 삽입한 후 중간삽입재(2)를 중간삽입재결합홀(6)에 삽입하고, 차례로 아크발생재(3)를 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9)의 반대편에 형성된 아크발생재결합홀(7)에 삽입하여 삽입재(4)의 상단 일부가 삽입재결합홀(8)에 삽입될 수 있도록 조립하고, 진공납재(10)를 중간삽입재(2)에 형성된 납재결합홈(2a)에 놓고 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4), 진공납재(10)가 일체형이 될 수 있게 구성한다.

전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 내부에는 아크발생재결합홀(7)과는 별도로 중간삽입재결합홀(6)을 형성하여 별도로 구성된 중간삽입재(2)를 결합하고, 아크를 발생시키는 아크발생재(3)가 고온에서 증발되어 소모되는 것을 보호하기 위하여 상기 중간삽입재(2)는 Ag(은) 및 Ag(은)합금을 사용한다.

아크발생재(3)는 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9) 크기 및 공간부(14) 의 크기에 제한을 받기 때문에 아크발생재결합홀(7)의 내부에 2단으로 된 단차결합홀(16)을 형성하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 삽입되는 부분과 전극몸체(1) 내부 아크발생재결합홀(7)에 삽입되는 크기에 따라 가공하여 상호 결합한다.

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 내부 몸체내부평면돌출부(9)를 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)의 120~250% 돌출되게 구성한다.

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 내부 몸체내부콘형돌출부(15)를 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)의 20~150% 뾰족하게 구성한다.

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)와 같이 평행하게 가공하여 아크발생재(3)와 중간삽입재(2)을 노출시켜 삽입한다.

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 아크발생재(3)를 돌출되게 노출시켜 구성한다.

아크발생재(3)가 아크 발생시 고온에 의하여 용융, 산화, 증발되는 속도를 줄이기 위하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3) 사이에 전기 및 열전도가 양호한 재질의 중간삽입재(2)로 사용하고, 원형 단면적의 크기는 아크발생재(3)의 150~500% 크기의 중간삽입재(2)를 사용한다.

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 하고, 내부가 충입된 환봉형으로 구성한다.

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 하고, 내부에 삽입재결합공(11)을 형성하여 삽입재(4)를 결합할 수 있도록 구성한다.

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면의 외부를 2단으로 가공하여 단차를 형성하고, 직경이 큰 부분의 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 구성한다.

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면의 외부를 2단으로 가공하여 단차를 형성하고, 직경이 큰 부분의 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 구성하며, 또한 내부에 삽입재결합공(11)을 형성하여 삽입재(4)를 결합할 수 있도록 구성한다.

아크를 발생시키는 아크발생재(3)의 표면에 요철을 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극을 제공한다.

전극몸체(1)의 아크발생제결합홀(7)과 중간삽입재결합홀(6) 및 삽입재결합홀(8)에 결합되는 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)는 금속으로서 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 진공 브레이징 처리하여 접하는 부분에 계면(12)이 아닌 양호한 일체면(13)이 형성되도록 도금하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극을 제공한다.

본 발명은 종래의 전극 제조 기술인 전극몸체(1)와 아크를 발생시키는 아크발생재(3) 사이에 계면(12)이 존재하여 전극 수명이 저하되는 결점을 보완하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 일체형으로 결합되는 전극 제조방법으로 아크발생 재(3)의 단면적을 크게 하기 위하여 요철 가공하거나 중심부에 삽입재결합홀(11)을 형성하여 기존 전극의 문제점을 해결하고, 아크발생재(3)을 보호하기 위하여 중간삽입재(2)을 사용하여 전극을 제공코져 한다.

따라서 본 발명에서는 350A 이상에서 안정적으로 아크를 발생할 수 있도록 아크발생재(3)의 단면적을 크게 하기 위하여 요철 모양으로 가공하거나 중간삽입재(2)를 사용하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)를 진공납재(10)를 사용하여 진공로에서 진공 브레이징 처리하는 전극을 제공코져 한다.

또한 전극의 수명을 연장하기 위하여 아크발생재(3)의 표면을 요철 모양으로 가공하여 단면적을 크게 하였으며, 아크발생재(3)의 냉각 효과를 극대화하기 위하여 전극몸체(1) 내부의 가공 모양을 냉각유체파이프(17)에서 이동하는 냉각유체흐름라인(18)이 아크발생재(3)에 직접 닿을 수 있도록 노출시켜 프라즈마 아크발생시 초고온에서 아크발생재(3)가 용융 증발되는 속도를 연장시키는 효과가 따른다.

본 발명의 구성은 도 1과 같이 아크발생재(3)를 요철 모양으로 가공하여 기존 방식의 전극보다 우수한 전극 수명을 가지도록 구성한 것에 특징이 있다.

기존의 전극 제조방법은 기계적 접합으로 계면(12) 또는 계면결함으로 인하여 아크발생 시간이 안정되지 못한 결점이 있고, 계면(12)이 존재하여 전극의 수명이 안정되지 못하고 고암페어용으로 사용이 불가능하였다.

고암페어에서 안정적으로 아크를 발생시켜 철판을 절단하기 위해서는 아크발 생재(3)가 전극몸체(1)와 계면결함이 없는 일체면(13)으로 제조되어 아크발생재(3)에서 발생되는 열은 계면(12)이 없는 일체면(13)에 의해 용이하게 전극몸체(1)로 전달되고, 또한 아크발생재(3)의 삽입재결합공(11)을 통하여 열 및 전기전도가 안정적으로 전달 될 수 있는 구조와 아크발생재(3)의 외형을 가공하여 단면적을 크게하여 전기 및 열전도가 양호한 구조이다.

상기와 같은 구성을 첨부한 도면과 함께 세부적으로 살펴보기로 한다.

도 1은 전극을 구성하는 프라즈마 전극의 형상으로 전극몸체(1), 아크발생재(3), 삽입재(4), 진공납재(10)로 구성되어 있으며, 아크발생재(3)의 가공방법에 따라 도 3 내지 도 5와 같은 형상으로 가공하여 선택적으로 도금하거나, 또는 무도금 상태로 조립 후 전극몸체(1), 아크발생재(3), 삽입재(4)를 조립하여 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 브레이징 처리하여 일체형으로 결합시킬 수 있는 것이다.

도 2는 전극을 구성하는 프라즈마 전극의 형상으로 전극몸체(1)는 일반적으로 전기동을 사용하고, 중간삽입재(2)는 열 및 전기전도도가 우수한 Ag(은) 및 Ag(은)합금으로 아크발생재(3)의 1.5~5배 크기의 단면적을 필요로 한다.

따라서, 아크발생재(3)의 열적, 전기적 안정을 위해 중심에 삽입재결합공(11)을 가공하여 Ag(은) 및 Ag(은)합금, Cu(동) 및 Cu(동)합금으로 된 삽입재(4)를 삽입한 후 중간삽입재(2)를 중간삽입재결합홀(6)에 삽입하고, 차례로 아크발생재(3)를 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9)의 반대편에 형성된 아크발생재결합홀(7)에 삽입하여 삽입재(4)의 상단 일부가 삽입재결합홀(8)에 삽입될 수 있도록 조립하고, 진공납재(10)를 중간삽입재(2)에 형성된 납재결합홈(2a)에 놓고 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4), 진공납재(10)가 일체형이 될 수 있도록 결합할 수 있다.

도 3은 아크발생재(3)의 표면을 가공하지 않은 상태, 톱니모양, 사각모양, 사다리꼴모양, 반원모양 등의 요철모양으로 가공하여 접합되는 표면적을 최대한 넓게 구성한다.

도 4는 아크발생재(3)를 열 및 전기적으로 안정화하기 위하여 도 3과 같이 표면에는 다양한 형상의 요철 모양으로 가공하고, 내부에는 삽입재결합공(11)을 형성한다.

도 5는 아크발생재(3)의 형상을 도 4와 같은 다양한 요철형의 구조로 형성하고, 상단부를 2단 가공하여 단차를 형성하여 전극몸체(1) 내부의 몸체내부평면(콘형)돌출부(9,15) 반대편에 별도 형성된 단차결합홀(16)에 결합될 수 있게 구성한다.

도 6은 2가지 소재를 강제 박음 또는 억지로 박음 처리할 때 두 금속 A, B사이에는 일정한 계면(12)이 형성되는 구조를 나타낸다.

도 7a는 2가지 소재 또는 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)를 밀착시키고 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 브레이징 처리하여 금속의 계면(12)은 없어지고 일체면(13)을 가지도록 구성한다.

도 7b는 계면(12)에 진공납제(10)를 이용하여 진공로에서 브레이징 처리하면 액상의 진공납재(10)에 의해 두 금속은 계면(12)이 존재하지 않는 일체면(13)으로 결합되는 구조를 보인다.

도 8은 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)을 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부평면돌출부(9)를 형성하고, 상기 몸체내부평면돌출부(9)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 9는 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부콘형돌출부(15)를 뾰족하게 형성하고, 상기 몸체내부콘형돌출부(15)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 20~150% 정도로 형성한다.

도 10은 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 아크발생재(3)의 냉각효율을 높이기 위하여 노출하여 구성한다.

도 11은 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 아크발생재(3)의 냉각효율을 높이기 위하여 아크발생재(3)만 돌출되게 형성한다.

도 12는 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 형성된 중간삽입재결합홀(6)의 내부에 중간삽입재(2)를 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부평면돌출부(9)를 형성하고, 상기 몸체내부평면돌출부(9)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 13은 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 중간삽입재(2)를 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1) 내부에 형성된 몸체내부콘형돌출부(15)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 20~150% 정도로 형성한다.

도 14는 전극몸체(1) 내부의 몸체내부평면(콘형)돌출부(9,15)의 가공형상을 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께와 평형하게 가공하여 중간삽입재(2)와 아크발생재(3)를 냉각유체흐름라인(18)에 직접 노출시키도록 구성한다.

도 15는 전극몸체(1) 내부의 몸체내부평면(콘형)돌출부(9,15)의 가공형상을 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께와 평형하게 가공하는 방법으로 중간삽입재(2)는 냉각유체흐름라인(18)에 노출시키고 아크발생재(3)만 돌출되게 형성한다.

도 16은 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부평면돌출부(9)를 형성하고, 상기 몸체내부평면돌출부(9)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 17은 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부를 몸체내부콘형돌출부(15)형으로 뾰족하게 형성하고, 상기 몸체내부콘형돌출부(15)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 20~150% 정도로 형성한다.

도 18은 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께로 평형하게 가공하여 아크발생재(3)의 냉각효율을 높 이기 위하여 냉각유체흐름라인(18)에 노출하여 구성한다.

도 19는 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께와 평형하게 가공하는 방법으로 아크발생재(3)의 냉각효율을 높이기 위하여 아크발생재(3)만 돌출되게 구성한다.

도 20은 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 형성된 중간삽입재결합홀(6)에 중간삽입재(2)을 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부를 몸체내부평면돌출부(9)와 같이 돌출되게 가공하는 방법으로 내부 돌출부 길이는 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 21은 아크발생금속(3)을 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 중간삽입금속(2)을 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부콘형돌출부(15)형으로 뾰족하게 형성하고, 상기 몸체내부콘형돌출부(15)의 길이는 전극몸체(1) 몸체선단부(19) 두께의 20~150% 정도로 형성한다.

도 22는 도 20 및 도 21과 같이 전극몸체(1) 내부의 가공형상을 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께와 평형하게 가공하는 방법으로 중간삽입재(2)와 아크발생재(3)를 냉각유체흐름라인(18)에 직접 노출시킬 수 있도록 구성한다.

도 23은 도 20 및 도 21과 같이 전극몸체(1) 내부의 가공형상을 전극몸체(1)의 몸체선단부(18) 두께와 평형하게 가공하는 방법으로 중간삽입재(2)는 냉각유체흐름라인(18)에 노출시키고 아크발생재(3)만 돌출되게 형성한다.

도 24는 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 중간삽입재(2)를 ㅗ자형으로 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1) 내부를 몸체내부평면돌출부(9)와 같이 돌출되게 가공하는 방법으로 돌출부의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 25는 아크발생재(3)를 도 4와 같은 다양한 형상으로 가공하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 중간삽입재(2)를 ㅗ자 모양으로 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부를 몸체내부평면돌출부(9)와 같이 돌출되게 가공하는 방법으로 돌출부의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 26은 아크발생재(3)를 도 5와 같은 다양한 형상으로 2단 가공하여 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9)를 돌출되게 가공하는 방법으로 상기 몸체내부평면돌출부(9)에 삽입되는 단차결합홀(16)의 크기는 전극몸체(1)의 내부 공간부(14) 및 몸체내부평면돌출부(9)의 크기에 따라 제한을 받기 때문에 단차결합홀(16)의 크기 및 형상의 치수는 중요한 기능을 부여하므로 돌출 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 27은 아크발생재(3)을 도 5와 같은 다양한 형상으로 2단 가공하여 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 몸체내부콘형돌출부(15)를 뾰족한 형상으로 가공하는 방법으로 상기 몸체내부콘형돌출부(15)에 삽입되는 단차결합홀(16)의 크기는 전극몸체(1)의 내부 공간부(14) 및 몸체내부콘형돌출부(15)의 크기에 따라 제 한을 받기 때문에 단차결합홀(16)의 크기 및 형상의 치수는 중요한 기능을 부여하으로 돌출 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 20~150% 정도로 형성한다.

도 28은 아크발생재(3)를 도 5와 같은 다양한 형상으로 2단 가공하여 전극몸체(1)의 선단부에 중간삽입재(2)를 결합하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9)를 가공하는 방법으로 상기 몸체내부평면돌출부(9)의 안쪽에는 단차결합홈(16)이 형성되어 전극몸체(1)의 내부 공간부(14) 및 몸체내부평면돌출부(9)의 크기에 따라 제한을 받기 때문에 단차결합홈(16)의 모양 및 형상은 중요한 기능을 부여하므로 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께 길이의 120~250% 정도로 형성한다.

도 29는 아크발생재(3)를 도 5와 같은 다양한 형상으로 2단 가공하여 전극몸체(1) 선단부에 중간삽입재(2)을 사용하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부콘형돌출부(15)를 뾰족한 형상으로 가공하는 방법으로 상기 몸체내부콘형돌출부(15)의 안쪽에 형성되는 단차결합홈(16)은 전극몸체(1)의 내부 공간부(14) 및 몸체내부콘형돌출부(15)크기에 따라 제한을 받기 때문에 단차결합홈(16)의 모양 및 형상은 중요한 기능을 부여하므로 돌출 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께 길이의 20~150% 정도로 형성한다.

도 30은 아크발생재(3)를 도 3과 같은 다양한 형상으로 가공한 후 도 5와 같이 2단 가공하여 전극몸체(1)의 선단부에 중간삽입재(2)을 ㅗ자 모양으로 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부를 몸체내부평면돌출부(9)와 같이 돌출되게 가공하는 방법으로 내부 돌출부 길이는 전극몸 체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

도 31은 아크발생재(3)를 도 5와 같은 다양한 형상으로 2단 가공하여 전극몸체(1)의 선단부에 중간삽입재(2)을 ㅗ자 모양으로 삽입하여 진공납재(10)에 의해 일체형으로 브레이징 처리하여 전극몸체(1)의 내부를 몸체내부평면돌출부(9)와 같이 돌출되게 가공하는 방법으로 상기 몸체내부평면돌출부(9)의 안쪽에 삽입되는 단차결합홀(16)의 크기는 전극몸체(1)의 내부 공간부(14) 및 몸체내부평면돌출부(9)의 크기에 따라 제한을 받기 때문에 단차결합홀(16)의 모양 및 형상은 중요한 기능을 부여하므로 돌출 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 120~250% 정도로 형성한다.

위 각 도면에서 살펴본 바를 다시 정리하면 다음과 같다.

도 1에서 도시한 바와 같은 구조의 전극은 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 계면(12)이 없는 일체면(13)으로 형성하는 것으로, 아크발생재(3)를 열적, 전기적으로 안정된 상태에서 아크를 발생할 수 있도록 도 3 내지 도 5와 같은 형상의 외형을 가공한 상태로 구성하는 것(도 8 내지 도 11)과, 외형을 가공한 상태에서 내부 중심에 삽입재결합공(11)을 가공한 후 삽입재(4)를 삽입하여 진공로에서 브레이징 처리하여 일체형으로 전극을 구성하는 것(도 16 내지 도19, 도24, 도25)으로 종래의 전극 제조과정을 개선하고 전극의 수명을 연장 시킬 수 있게 한 것에 특징이 있다.

도 2에서 도시한 바와 같은 전극은 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 열 및 전기전도도가 우수한 중간삽입재(2)인 Ag(은) 및 Ag(은)합금을 사용하여 진공납 재(10)를 놓을 수 있는 납재결합홈(2a) 및 아크발생재(3)가 삽입될 수 있는 아크발생재결합공(5)을 가공한 후 전극몸체(1)의 아크발생재결합홀(7)에 조립하여 삽입재(4)를 차례로 삽입재결합공(11)를 통하여 삽입재결합홀(8)에 조립한 다음, 중간삽입재(2)의 납재결합홈(2a)에 진공납재(10)를 놓고 진공로에서 진공납재(10)의 용융 온도보다 10~30℃ 높은 온도에서 7~10분정도 유지시킨 후, 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)를 일체형으로 결합시켜 전극을 구성하는 것이다.

아크발생재(3)의 표면을 도3, 도4, 도5와 같이 가공하여 삽입재(4)를 아크발생재(3)의 삽입재결합공(11)에 삽입하여 일체형으로 결합시켜 구성하는 전극으로 전극몸체(1) 내부 몸체내부평면(콘형)돌출부(9,15)의 가공형상은 도12, 도13, 도14, 도15, 도20, 도21, 도22, 도23, 도26, 도27과 같이 구성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 특징은 기존 전극에 비하여 아크발생재(3)가 도 6과 같이 두 금속이 밀착되어 A,B의 계면(12)이 존재하지 않고 도7a 및 7b와 같이 진공납재(10)에 의해서 진공브레이징 처리되어 확산 Bonding 계면, 즉 일체면(13)을 형성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기존 방식의 제조 방법인 아크발생재를 강제 박음 또는 전극몸체와 아크발생재을 진공 브레이징 처리하는 구조보다 전기전도 및 열전도가 현저히 향상된 Bonding 계면으로 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)을 일체형으로 진공 브레이징 처리한 구조로서 아크발생재(3)가 아크 발생시 고온에 의하여 증발, 소모되는 양을 현저히 감소시켜 전극 수명을 연장 시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 아크발생재(3)는 중간삽입재(2)인 Ag(은) 및 Ag(은)합금과 계면이 발생되지 않도록 진공납재(10)에 의해 일체형으로 결합시켜 아크 발생시 고온에서 안정된 아크가 발생되고, 또한 냉각효과가 크며, 전기전도도는 안정화되기 때문에 아크발생재(3)가 용융 증발되는 속도가 종래의 제조방법보다 현저히 감소하기 때문에 전극의 수명이 연장된다.

350A 이상에서 안정적으로 아크를 발생시켜 전극의 수명이 연장된 전극을 제조하기 위해서는 아크를 발생시키는 아크발생재(3)를 요철 모양으로 가공하거나 전극몸체(1) 사이에 중간삽입재(2)를 삽입하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)가 일체형으로 제조되어야 하고, 중간삽입재(2)는 아크발생재(3)보다 원형 단면적이 150~500%이상 되어야 한다.

만약 전극몸체(1)와 아크발생재(3) 사이에 중간삽입재(2)을 사용하지 않고 기존 제조방법인 도 6과 같이 계면(12)이 존재하면 계면(12)으로 인한 열전도 및 전기전도도가 낮아 상대적으로 아크발생재(3)의 용융 증발속도가 가속화되어 전극의 수명이 350A 이상에서는 현저히 저하된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 분해 단면도

도 2는 본 발명의 다른 구조의 변형실시예를 도시한 분해 단면도

도 3은 본 발명의 환봉형 아크발생재의 다양한 형태를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 관체형 아크발생재의 다양한 형태를 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 관체형 아크발생재의 외부를 단차가공한 형태의 도면

도 6은 본 발명에 의해 결합되는 두 금속의 계면을 나타낸 도면

도 7a는 본 발명에 의해 결합되는 두 금속의 일체면을 나타낸 도면

도 7b는 본 발명에 의해 결합되는 두 금속의 계면과 일체면을 나타낸 도면

도 8 내지 도 15는 도 1 및 도 2의 구조에서 도 3과 같은 아크발생재를 결합한 형태의 다양한 변형실시예를 도시한 단면도

도 16 내지 도 31은 본 발명의 도 1 및 도 2를 기초한 다양한 형태의 변형실시예를 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 전극몸체 2 : 중간삽입재

3 : 아크발생재 4 : 삽입재

5 : 아크발생재결합공 6 : 중간삽입재결합홀

7 : 아크발생재결합홀 8 : 삽입재결합홀

9 : 몸체내부평면돌출부 10 : 진공납재

11 : 삽입재결합공 12 : 계면

13 : 일체면 14 : 공간부

15 : 몸체내부콘형돌출부 16 : 단차결합부

17 : 냉각유체파이프 18 : 냉각유체흐름라인

19 : 몸체선단부

Claims

아크를 발생시키는 아크발생재(3)와 전극몸체(1)의 결합면에 계면(12)이 없는 일체면(13)이 형성되도록 아크발생재(3)의 표면을 요철 모양으로 가공하여 상기 아크발생재(3)를 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 형성된 아크발생재결합홀(7)에 삽입한 후 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3)를 일체형으로 구성하되,

상기 아크발생재(3)의 중심에 삽입재결합공(11)을 가공하여 삽입재(4)를 삽입한 후 중간삽입재(2)를 중간삽입재결합홀(6)에 삽입하고, 차례로 아크발생재(3)를 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9)의 반대편에 형성된 아크발생재결합홀(7)에 삽입하여 삽입재(4)의 상단 일부가 삽입재결합홀(8)에 삽입될 수 있도록 조립하고, 진공납재(10)를 중간삽입재(2)에 형성된 납재결합홈(2a)에 놓고 진공로에서 브레이징 처리하여 전극몸체(1), 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4), 진공납재(10)가 일체형이 될 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
삭제
제 1항에 있어서,

전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 내부에는 아크발생재결합홀(7)과는 별도로 중간삽입재결합홀(6)을 형성하여 별도로 구성된 중간삽입재(2)를 결합하고, 아크를 발생시키는 아크발생재(3)가 고온에서 증발되어 소모되는 것을 보호하기 위하여 상기 중간삽입재(2)는 Ag(은) 및 Ag(은)합금을 사용한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)는 전극몸체(1)의 몸체내부평면돌출부(9) 크기 및 공간부(14) 의 크기에 제한을 받기 때문에 아크발생재결합홀(7)의 내부에 2단으로 된 단차결합홀(16)을 형성하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)에 삽입되는 부분과 전극몸체(1) 내부 아크발생재결합홀(7)에 삽입되는 크기에 따라 가공하여 상호 결합한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 내부 몸체내부평면돌출부(9)를 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)의 120~250% 돌출되게 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 내부에 몸체내부콘형 돌출부(15)를 뾰족하게 형성하고, 상기 몸체내부콘형돌출부(15)의 길이는 전극몸체(1)의 몸체선단부(19) 두께의 20%~150%로 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 전극몸체(1)의 몸체선단부(19)와 같이 평행하게 가공하여 아크발생재(3)와 중간삽입재(2)을 노출시켜 삽입한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)의 수명을 연장하기 위하여 아크발생재(3)를 돌출되게 노출시켜 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크발생재(3)가 아크 발생시 고온에 의하여 용융, 산화, 증발되는 속도를 줄이기 위하여 전극몸체(1)와 아크발생재(3) 사이에 전기 및 열전도가 양호한 재질의 중간삽입재(2)로 사용하고, 원형 단면적의 크기는 아크발생재(3)의 150~500% 크기의 중간삽입재(2)를 사용한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적 을 넓게 하고, 내부가 충입된 환봉형으로 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 하고, 내부에 삽입재결합공(11)을 형성하여 삽입재(4)를 결합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면의 외부를 2단으로 가공하여 단차를 형성하고, 직경이 큰 부분의 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크를 발생시키는 아크발생재(3)는 표면의 외부를 2단으로 가공하여 단차를 형성하고, 직경이 큰 부분의 표면을 요철 모양으로 형성하여 표면적을 넓게 구성하며, 또한 내부에 삽입재결합공(11)을 형성하여 삽입재(4)를 결합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

아크를 발생시키는 아크발생재(3)의 표면에 요철을 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.
제 1항에 있어서,

전극몸체(1)의 아크발생제결합홀(7)과 중간삽입재결합홀(6) 및 삽입재결합홀(8)에 결합되는 중간삽입재(2), 아크발생재(3), 삽입재(4)는 금속으로서 진공납재(10)를 이용하여 진공로에서 진공 브레이징 처리하여 접하는 부분에 계면(12)이 아닌 양호한 일체면(13)이 형성되도록 도금하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 절단기용 전극.