KR20130004311U - Electrode for plasma arc torch of refrigerant tube - Google Patents
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Abstract
본 고안은 액체로 냉각되는 전극과 냉각제 튜브의 진원도 유지 및 냉각유체 흐름을 개선함으로 해서 전극의 효과적인 냉각으로 마모율 감소를 기대할 수 있게 한 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조성 개선과 아울러 조립성이 개선될 수 있도록 본 고안자가 선출원 등록(10-1002082) 한 바 있는 플라즈마 아크 토치용 전극을 적극적으로 개량 고안한 것이다.
즉, 본 고안은 냉각제 튜브의 선단으로 전극 본체의 내면부와 면접촉되는 스페이스 링을 일체로 확관 형성하되, 스페이스 링에는 선단이 냉각제 튜브의 내부와 통하도록 축방향으로 유로를 형성한 것이다.
The present invention relates to a coolant tube of an electrode for plasma arc torch, which can expect the wear rate to be reduced by effective cooling of the electrode by maintaining the roundness of the liquid and the coolant tube and improving the cooling fluid flow. In order to improve the manufacturability and improve the assemblability, the present inventors have actively devised and improved the electrode for the plasma arc torch, which was previously registered by the inventor (10-1002082).
That is, the present invention integrally expands the space ring which is in surface contact with the inner surface portion of the electrode body at the tip of the coolant tube, but the flow ring is formed in the axial direction so that the front end communicates with the inside of the coolant tube.
Description
본 고안은 액체로 냉각되는 전극과 냉각제 튜브의 진원도 유지 및 냉각유체 흐름을 개선함으로 해서 전극의 효과적인 냉각으로 마모율 감소를 기대할 수 있게 한 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조성과 아울러 조립성이 개선될 수 있도록 본 고안자가 선출원 등록(10-1002082)한 플라즈마 아크 토치용 전극을 적극적으로 개량 고안한 것이다.
The present invention relates to a coolant tube of an electrode for plasma arc torch, which can expect the wear rate to be reduced by effective cooling of the electrode by maintaining the roundness of the liquid and the coolant tube and improving the cooling fluid flow. In order to improve the manufacturability and assemblability, the present inventors have actively devised and improved the electrode for the plasma arc torch registered in the application (10-1002082).
플라즈마 아크 토치 및 레이저 등의 재료 처리 장치는 금속 재료의 절단에 폭넓게 이용되고 있으며, 플라즈마 아크 토치는 일반적으로 토치 본체, 본체 내에 장착된 전극, 중앙 출구 오리피스를 갖는 노즐, 전기적 연결부, 냉각용 및 아크 제어 유체용 통로, 유로 패턴을 조절하기 위한 스월 링(swirl ring), 및 전원을 포함하는 구성이다.Material processing devices such as plasma arc torches and lasers are widely used for cutting metal materials, and plasma arc torches generally have a torch body, electrodes mounted within the body, nozzles with a central outlet orifice, electrical connections, cooling and arcing It includes a passage for a control fluid, a swirl ring for adjusting a flow path pattern, and a power source.
토치에 이용되는 가스는 비반응성 (예를 들어, 아르곤 또는 질소), 또는 반응성 (예를 들어, 산소 또는 공기)일 수 있으며, 토치는 고온과 고 운동량을 갖는 제한된 이온화 제트의 플라즈마 가스인 플라즈마 아크를 형성한다.The gas used in the torch may be non-reactive (eg argon or nitrogen), or reactive (eg oxygen or air), and the torch is a plasma arc which is a plasma gas of a limited ionization jet having high temperature and high momentum. To form.
플라즈마 아크 절단 토치는 통상 20,000 내지 40,000암페어/in2 의 범위에 있는 전류 밀도로 전달된 플라즈마 아크를 형성한다. 고 해상도의 토치는 보통 약 60,000암페어/in2의 높은 전류 밀도를 갖는 보다 좁은 제트에 특징이 있으며, 고 해상도의 토치는 좁은 절단면과 사각형의 절단 각도를 만든다. 이런 토치는 얇은 열 효과 영역을 가지므로 불순물 없는 절단을 만들어내며 용융된 금속을 없애는 데에 더욱 효과적이다.The plasma arc cutting torch typically forms a plasma arc delivered at a current density in the range of 20,000 to 40,000 amps / in 2 . High resolution torches are typically characterized by narrower jets with high current densities of about 60,000 amps / in 2 , while high resolution torches produce narrow cuts and square cutting angles. These torches have a thin thermally effective area, resulting in impurity-free cutting and more effective in eliminating molten metal.
상기한 플라즈마 아크 토치 전극, 스월 링, 노즐 및 실드가 소모성 부재로서 교환가능하게 구성되어 있다.The plasma arc torch electrode, swirl ring, nozzle, and shield described above are interchangeably configured as a consumable member.
특히 냉각제 튜브를 포함하는 전극은 아크의 정확성 등에 매우 중요한 역할을 하게 되는 구성부재로서, 관상이며 구리로 구성된 전극 본체 선단의 구멍 내로 눌려 끼워 맞춰진 고온 방출성 재료(예를 들어, 하프늄 또는 지르코늄)로 된 원통형 삽입물을 결합하고, 전극 본체 내부에는 길이방향으로 유로가 형성되게 내부가 비어 있는 관상의 냉각제 튜브를 원통형 삽입물과 근접되게 결합한 구성으로 이루어져 있다.In particular, the electrode containing the coolant tube is a constituent member that plays a very important role in arc accuracy, etc., and is formed of a hot-emitting material (for example, hafnium or zirconium) that is pressed into a hole in the tip of the electrode body made of tubular copper. The cylindrical insert is coupled to the inside of the electrode body is formed in a configuration in which the tubular coolant tube empty inside the hollow to close the cylindrical insert to form a flow path in the longitudinal direction.
이러한 구성은 플라즈마 아크 토치는 액상 냉각 전극중 대표적인 것은 하이퍼덤 사에 양도된 미국 특허번호 5,756,959 및 미국 특허 번호 5,464,962에 기재되어 있다.This configuration is described in US Pat. No. 5,756,959 and US Pat. No. 5,464,962, which are representative of liquid phase cooling electrodes, which are assigned to Hyperderm.
한편 플라즈마 아크 토치용 전극의 경우 충분힌 수명을 제공하기 위해서는 전극에서 발생하는 열을 제거해야 하며, 열을 제거하는 방법으로는 냉각제 튜브를 통해서 높은 유속을 제공하게 된다.On the other hand, in the case of the plasma arc torch electrode, it is necessary to remove heat generated from the electrode in order to provide a sufficient lifespan, and to remove the heat, a high flow rate is provided through the coolant tube.
그러나 상기한 선행특허들에서는 전극 본체의 내부에 냉각제 튜브를 단순 삽입한 구성으로 냉각유체의 빠른 이동시 냉각제 튜브의 흔들림이 발생하고, 그로 인해서 전극의 내부면과 오정렬(길이방향, 방사상 또는 길이방향과 방사상으로)되어 있어 냉각코자 하는 원통형 삽입물을 충분히 냉각하지 못한다는 것을 실험으로 알아내었다.However, in the above-described prior patents, the coolant tube is shaken when the coolant fluid is rapidly moved by simply inserting the coolant tube into the inside of the electrode body, and thus the inner surface of the electrode and misalignment (length, radial or longitudinal direction and Experimentally found that the cylindrical insert, which is radial, could not cool sufficiently.
이러한 문제점을 해결하는 기술로는 대한민국 특허 0927175호(2009년 11월 18일 공개)가 제안된바 있다.As a technique for solving this problem, Korean Patent No. 0927175 (published November 18, 2009) has been proposed.
상기한 등록특허의 의하면 고 해상도의 플라즈마 아크 토치는 전기적 연결부, 유체 냉각용 및 아크 제어 유체용 통로를 포함하는 보통 원통 형상체를 가지며, 어노드 블록은 이 원통 형상체에 고정하고, 노즐은 어노드 블록에 고정되며 대상물 에 아크를 전달할 수 있는 중앙 통로 및 출구 통로를 갖는다. 전극은 플라즈마 챔버를 정의하도록 노즐에 관련하여 이격된 관계로 캐소드 블록에 고정된다. 스월 링으로부터 공급된 플라즈마 가스는 플라즈마 챔버에서 이온화되어 아크를 형성한다. 수냉각된 캡은 어노드 블록의 하측 단부로 스레드되며, 이차 캡은 토치 본체로 스레드된다. 2차 캡은 관통이나 절단 동작 동안 금속이 튀지 않게 기계적인 실드로서 작용하도록 구성된다.According to the above patent, the high resolution plasma arc torch has a common cylindrical shape including an electrical connection, a passage for fluid cooling and an arc control fluid, the anode block is fixed to the cylindrical shape, and the nozzle It is fixed to the node block and has a central passageway and an exit passageway for delivering arcs to the object. The electrodes are fixed to the cathode block in spaced relation with respect to the nozzle to define the plasma chamber. The plasma gas supplied from the swirl ring is ionized in the plasma chamber to form an arc. The water cooled cap is threaded to the lower end of the anode block and the secondary cap is threaded to the torch body. The secondary cap is configured to act as a mechanical shield to prevent metal from spattering during penetrating or cutting operations.
상기한 구성의 플라즈마 아크 토치는 냉각제 튜브의 외면에 전극의 내부면과 이격된 상태로 조립되는 플랜지를 형성한 구성으로 이루어져 있으며, 원통형상의 냉각제 튜브에 돌출된 플랜지를 일체로 형성할 경우 전극 본체와 냉각제 튜브의 진원도를 보장할 수 있는 등의 효과가 있다. 그러나 이러한 구성은 제조상에 많은 어려움이 있고, 부품 단가를 상승시키는 주된 요인으로 작용하기도 하는 등의 문제점이 있었다.Plasma arc torch of the above configuration consists of a flange on the outer surface of the coolant tube is assembled with a spaced apart from the inner surface of the electrode, when forming a protruding flange to the cylindrical coolant tube integrally with the electrode body There is an effect such as to ensure the roundness of the coolant tube. However, this configuration has a lot of difficulties in manufacturing, there is a problem such as acting as a major factor to increase the unit cost.
이에 본 고안자는 액체로 냉각되는 전극과 냉각제 튜브의 진원도 유지 및 냉각유체 흐름을 개선함으로 해서 전극의 효과적인 냉각으로 마모율 감소를 기대할 수 있게 한 플라즈마 아크 토치용 전극을 개발하여 특허등록(10-1002082)한 바 있다.Accordingly, the inventors have developed a patent for a plasma arc torch electrode that can expect a reduction in wear rate through effective cooling of the electrode by maintaining the roundness of the liquid-cooled electrode and the coolant tube and improving the cooling fluid flow (10-1002082). I've done it.
이의 구성은 냉각제 유속을 개선하기 위해서 전극 본체의 내부면 또는 냉각제 튜브의 내부면과 외부면에 나선형 유도홈을 형성하여 냉각유체의 유속을 개선할 수 있게 하고, 전극의 내부에 위치하며 원통형 삽입물이 압입 고정되는 원통형 브래킷의 외부면과 접하도록 적어도 3개 이상의 돌기를 형성하여 냉각제 튜브의 선단이 결합되어 전극과 냉각제 튜브간의 진원도가 확실하게 유지될 수 있도록 하였다.Its configuration allows to improve the flow rate of the cooling fluid by forming spiral guide grooves on the inner surface of the electrode body or the inner and outer surfaces of the coolant tube to improve the coolant flow rate, and is located inside the electrode and the cylindrical insert At least three or more protrusions were formed to contact the outer surface of the cylindrical bracket to be press-fitted to ensure that the tip of the coolant tube is coupled to maintain the roundness between the electrode and the coolant tube.
이러한 등록된 플라즈마 아크 토치용 전극은 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 구리로 구성된 전극 본체(2) 선단의 구멍(2a) 내로 눌려 끼워 맞춰진 고온 방출성 재료인 하프늄 또는 지르코늄으로 된 원통형 삽입물(3)을 결합하고, 전극 본체(2) 내부에는 길이방향으로 유로(4)가 형성되게 내부가 비어있는 관상의 냉각제 튜브(5)의 선단이 원통형 삽입물(3)과 근접되게 결합되고, 상기 전극 본체(2)의 내면부(2b)에 나선형의 유도홈(6)을 형성되고, 상기 냉각제 튜브(5)의 외부면(5a)과 내부면(5b)에 독립적으로 나선형의 유도홈(7)을 형성되거나, 외부면(5a)과 내부면(5b) 모두에 나선형의 유도홈(7)이 형성된 플라즈마 아크 토치용 전극에 있어서, 상기 전극 본체(2)의 내부에서 원통형 삽입물(3)을 고정하고 있는 브래킷(8)에 끼워지며 냉각제 튜브(5)의 선단 내면이 삽입되는 돌기부(9)를 갖는 스페이스 링(10)을 형성한 것으로, 냉각제 튜브(5)의 흔들림을 예방하여 전극 본체(2)와 냉각제 튜브(5)의 진원도를 높이므로 냉각유체의 편심이동으로 인한 마모율을 없앨 수 있는 것이다.This registered plasma arc torch electrode is a cylindrical insert of hafnium or zirconium, a high-temperature releasing material that is pressed into a
그러나 상기한 스페이스 링(10)의 경우 매우 작은 단품으로 냉각제 튜브(5)와 별도 제작한 후 상호 조립하는 구성으로 이루어져 있는 바, 스페이스 링(10)을 제조함에 있어 제조성 저하와 제조비 상승 등의 문제점과, 냉각제 튜브(5)와의 조립에도 상당한 문제점이 있었다.
However, in the case of the
이에 본 고안자는 상기한 선출원 등록(10-1002082) 한 바 있는 플라즈마 아크 토치용 전극을 적극적으로 개량 고안하여 플라즈마 아크 토치용 전극에 적용된 냉각제 튜브의 제조성과 아울러 조립성이 개선될 수 있도록 함에 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.
Accordingly, the present inventors actively improve the design of the plasma arc torch electrode, which has been registered as the above-described prior application (10-1002082), to improve the manufacturability and assemblability of the coolant tube applied to the plasma arc torch electrode. This is to complete the present invention.
과제 해결수단으로 본 고안에서는 냉각제 튜브의 선단으로 전극 본체의 내면부와 면접촉되는 스페이스 링을 일체로 확관되도록 형성하되, 스페이스 링에는 선단이 냉각제 튜브의 내부와 통하도록 축방향으로 유로를 형성하였다.
As a solution to the problem, in the present invention, the space ring in contact with the inner surface of the electrode body is integrally expanded to the front end of the coolant tube, but the flow ring is formed in the axial direction so that the front end communicates with the inside of the coolant tube. .
본 고안에서 제공하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브는 선단에 스페이스 링을 일체로 형성하므로 제조성 향상 및 제조비를 절감을 기대할 수 있는 것이다. Since the coolant tube of the plasma arc torch electrode provided in the present invention is integrally formed with a space ring at the front end, it is expected to improve the manufacturability and reduce the manufacturing cost.
그리고 종래와 같이 냉각제 튜브와 조립에 따른 문제점이 없으며, 전극 본체와의 조립상태에서 진원도가 우수하여 냉각유체의 편심이동으로 인한 마모율을 최소화 할 수 있는 것이다.
And there is no problem according to the assembly with the coolant tube as in the prior art, it is possible to minimize the wear rate due to the eccentric movement of the cooling fluid by excellent roundness in the assembled state with the electrode body.
도 1은 종래 플라즈마 아크 토치용 전극의 분해사시도
도 2는 종래 플라즈마 아크 토치용 전극의 조립상태를 보인 단면도
도 3은 본 고안에서 제공하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브를 보인 바람직한 일 실시예의 사시도
도 4는 본 고안에서 제공하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브를 보인 다른 실시예의 사시도
도 5는 본 고안에서 제공하는 냉각제 튜브를 전극에 조립한 상태를 보인 단면도1 is an exploded perspective view of a conventional plasma arc torch electrode
2 is a cross-sectional view showing an assembly state of a conventional plasma arc torch electrode.
Figure 3 is a perspective view of a preferred embodiment showing a coolant tube of the electrode for plasma arc torch provided in the present invention
Figure 4 is a perspective view of another embodiment showing a coolant tube of the electrode for plasma arc torch provided in the present invention
5 is a cross-sectional view showing a state in which the coolant tube provided in the present invention assembled to the electrode
이하에서 본 고안에서 제공하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브에 관한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a coolant tube of an electrode for plasma arc torch provided by the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3, 도 4는 본 고안에서 제공하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브를 보인 바람직한 일 실시예의 사시도 및 다른 실시예의 사시도를 도시한 것이고, 도 5는 본 고안에서 제공하는 냉각제 튜브를 전극에 조립한 상태를 보인 단면도를 도시한 것이다.3 and 4 are a perspective view of a preferred embodiment showing a coolant tube of the electrode for plasma arc torch provided in the present invention and a perspective view of another embodiment, Figure 5 is assembled to the electrode the coolant tube provided in the present invention to the electrode It shows a cross-sectional view showing a state.
도 5에 도시된 바에 의하면 플라즈마 아크 토치용 전극(101)은 관상이며 구리로 구성된 전극 본체(102)에 형성된 선단의 구멍(102a) 내로 눌려 끼워 맞춰지거나, 끼움된 상태에서 브레이징 용접되는 고온 방출성 재료(예를 들어, 하프늄 또는 지르코늄)로 된 원통형 삽입물(103)을 결합하고, 전극 본체(102) 내부에는 길이방향으로 유로(104)가 형성되게 내부가 비어 있는 관상의 냉각제 튜브(105)의 선단을 원통형 삽입물(103)이 결합되어 있는 브래킷(108)과 근접되게 결합하여 원통형 삽입물(103)을 냉각할 수 있게 한 구성으로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the plasma
또한 도시되지는 않았지만 전극 본체(102)의 내면부(102b)와 냉각제 튜브에는 도 1,2에서와 같이 나선형의 유도홈(6)을 형성하고, 동시에 냉각제 튜브(105)의 외부면(105a)과 내부면(105b)에 선택적으로 나선형의 유도홈(7)을 형성하거나, 냉각제 튜브(105)의 외부면(105a)과 내부면(105b) 모두에 나선형의 유도홈(7)을 형성할 수도 있다.Although not shown, a
본 고안은 상기한 플라즈마 아크 토치용 전극(101)에 사용되는 냉각제 튜브(105)의 구성을 적극적으로 개량한 것으로서, 본 고안에서는 냉각제 튜브(105)의 선단에 일체형으로 스페이스 링(110)을 전방으로 돌출되도록 형성한 구성이다.The present invention actively improves the configuration of the
상기 냉각제 튜브(105)와 일체로 형성되는 스페이스 링(110)은 전극 본체(102)의 내면부(102b) 및 내면부(102b)의 전방(브래킷(108)의 외부)과 면접촉되는 외경을 갖도록 확관되도록 형성한다. 그리고 스페이스 링(110)에는 냉각제 튜브(105)의 선단보다 돌출된 부분이 냉각제 튜브(105)의 내부와 통하도록 축방향으로 유로(111)를 형성하여 냉각제 튜브(105)를 통해서 삽입물(103)이 결합되어 있는 브래킷(108) 쪽으로 이동하는 유체가 유로(111)를 통해서 전극 본체(102)와 냉각제 튜브(105) 사이에 형성된 유로(104) 쪽으로 자연스럽게 이동될 수 있게 한다.The
냉각제 튜브(105)의 선단에 확관되어 있는 스페이스 링(110)에서의 유로(111) 가공은 냉각제 튜브(105)를 고정한 상태에서 밀링머신 등을 이용하여 축방향과 축직각방향으로 가공토록 한다.The processing of the
본 고안에서는 6개의 유로(111)를 형성하여 유체가 안정되게 이동될 수 있게 하고 있으며, 유로(111)의 개수는 플라즈마 아크 토치용 전극(101)의 크기에 따라 변형될 수 있음은 당연하다.In the present invention, six
이상과 같이 구성되는 본 고안의 냉각제 튜브(105)에 의하면 단품으로 제조되어 조립되던 종래 스페이스 링(10)을 냉각제 튜브(105)와 일체형으로 구성함으로 스페이스 링(110)의 제조성성을 개선할 수 있으며, 아울러 제조단가를 줄일 수 있는 것이다.According to the
또한 가공면에 있어서도 냉각제 튜브(105)를 고정한 상태에서 밀링작업으로 쉽게 유로(11)를 형성할 수 있는 바, 생산비용 절감은 물론이고 냉각제 튜브(105)와의 우수한 진원도를 제공할 수 있는 것이다.In addition, the flow path 11 can be easily formed by milling in the state where the
본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Although a detailed description of the present invention has been provided for specific embodiments, it will be understood that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents as well as the following claims.
101:(플라즈마 아크 토치용) 전극 102:전극 본체
102a:구멍 102b:내면부
103:삽입물 104:유로
105:냉각제 튜브 108:브래킷
110:스페이스 링 111:유로101: (for plasma arc torch) electrode 102: electrode body
102a: hole 102b: inner part
103: Insert 104: Euro
105: coolant tube 108: bracket
110: Space ring 111: Euro
Claims (1)
상기 냉각제 튜브(105)에 스페이스 링(110)을 일체 형성하되,
상기 스페이스 링(110)은 전극 본체(102)의 내면부(102b) 및 내면부(102b)의 전방(브래킷(108)의 외부)과 면접촉되는 외경을 갖도록 확관되며, 선단이 냉각제 튜브(105)의 내부와 통하도록 축방향 및 축직각방향으로 유로(111)를 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치용 전극의 냉각제 튜브.The cylindrical insert 103 made of the emissive material (halfnium or zirconium) is joined into the hole 102a at the tip of the tubular and copper electrode body 102, and the flow path in the longitudinal direction is formed inside the electrode body 102. Plasma arc which allows the tip of the tubular coolant tube 105, which is hollowed out to form 104, to be close to the bracket 108 to which the cylindrical insert 103 is coupled to cool the cylindrical insert 103. In the torch electrode 101;
Space ring 110 is integrally formed on the coolant tube 105,
The space ring 110 is extended to have an outer diameter that is in surface contact with the inner surface portion 102b of the electrode body 102 and the front surface (outside of the bracket 108) of the inner surface portion 102b, and the tip of the space ring 110 has a coolant tube 105. Coolant tube of the electrode for plasma arc torch, characterized in that the flow path 111 is formed in the axial direction and the axial perpendicular direction so as to communicate with the inside.
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| KR2020120000053U KR20130004311U (en) | 2012-01-03 | 2012-01-03 | Electrode for plasma arc torch of refrigerant tube |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105382387A (en) * | 2014-08-21 | 2016-03-09 | 林肯环球股份有限公司 | Multi-component electrode for a plasma arc cutting torch and cutting torch including the same |
-
2012
- 2012-01-03 KR KR2020120000053U patent/KR20130004311U/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105382387A (en) * | 2014-08-21 | 2016-03-09 | 林肯环球股份有限公司 | Multi-component electrode for a plasma arc cutting torch and cutting torch including the same |
| CN105382387B (en) * | 2014-08-21 | 2019-08-13 | 林肯环球股份有限公司 | Multi-component electrode for plasma cutting torch and the cutting torch including the electrode |
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