KR20200115988A - small plasma-machine for easy concersion of welding and cutting operations - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1과 같이 연결부가 나사산으로 되어있어서 토치 몸체로부터 분리와 체결이 간편한 음극, 노즐, 보호기체 캡의 세 종류의 부품만 교체하면 용접과 절단 작업의 상호변환이 가능하며, 각각의 작 업 목적에 맞는 특성을 지닌 열플라즈마를 발생시킬 수 있도록 하였다.In order to solve the above problems, the present invention requires only the three types of parts: the cathode, the nozzle, and the protective gas cap, which are easy to separate and fasten from the torch body because the connection part is threaded as shown in FIG. Interconversion is possible, and thermal plasmas with characteristics suitable for each work purpose can be generated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1과 같이 연결부가 나사산으로 되어있어서 토치 몸체로부터 분리와 체결이 간편한 음극, 노즐, 보호기체 캡의 세 종류의 부품만 교체하면 용접과 절단 작업의 상호변환이 가능하며, 각각의 작 업 목적에 맞는 특성을 지닌 열플라즈마를 발생시킬 수 있도록 하였다In order to solve the above problems, the present invention requires only the three types of parts: the cathode, the nozzle, and the protective gas cap, which are easy to separate and fasten from the torch body because the connection part is threaded as shown in FIG. Mutual conversion is possible, and thermal plasmas with characteristics suitable for each work purpose can be generated.
플라즈마 토치를 이용한 용접과 절단은 공통적으로 이송식 아크방전에 의한 열플라즈마를 모재 용융을 위한 열원으로 사 용하지만, 용접은 상대적으로 저속이며 공간적으로 광범위한 열플라즈마를 발생시켜서 넓은 용융지를 형성하고 용융된 모 재를 용융지 내에 구속시키는 조건이 필요하다. 반면 절단은 상대적으로 고속이며 공간적으로 집중된 열플라즈마를 발생 시켜서 좁은 용융지를 형성함과 동시에 용융물을 제거해야 한다. Welding and cutting using a plasma torch commonly use thermal plasma by transfer arc discharge as a heat source for melting the base material, but welding is relatively low-speed and spatially generates extensive thermal plasma to form a wide melted paper and melted. A condition is required to constrain the base material in the melt. On the other hand, cutting is relatively high-speed and generates a spatially concentrated thermal plasma to form a narrow melted sheet and remove the melt.
용접과 절단은 작업 목적에 따라 상이한 열플라즈마의 특성이 요구되기 때문에 현재까지 용접 또는 절단을 위한 플라즈마 토치는 서로 개별적으로 주로 개발되어 왔으며, 이에 따라 기기의 제작과 운용에 있어서 기술과 비용의 비효율을 가져왔고 특히, 산업현장에서 용접과 절단 작업을 번갈아 해야 할 경우 작업의 전환이 있을 때마다 토치를 바꾸어야 하는 불편함을 초래하였다. 따라서 기술의 집중과 비용의 절감 및 작업의 편의성을 위하여, 용접과 절단이 동시에 가능하며, 두 작업의 상호 전환이 간편?한? 플라즈마 토치가 요구된다. Because welding and cutting require different thermal plasma characteristics depending on the purpose of work, plasma torches for welding or cutting have been developed separately until now, thereby reducing the inefficiency of technology and cost in manufacturing and operating equipment. In particular, it caused the inconvenience of having to change the torch whenever there was a change of work, especially in the case of having to alternate between welding and cutting work in industrial sites. Therefore, welding and cutting are possible at the same time for the concentration of technology, cost reduction, and convenience of work, and it is easy to switch between the two tasks. Plasma torch is required.
본 발명에 따른 플라즈마 토치는 이송식 아크방전에 의해 열플라즈마를 발생시켜서 금속 모재의 용접 또는 절단 작업을 수 행하는데 있어서, 토치 헤드부에 나사산으로 체결되어 있는 음극, 노즐, 보호기체 캡의 세 가지 부품만 교체하면 두 가지 작업의 상호 전환이 가능하며, 각각의 응용목적에 맞는 특성을 지닌 열플라즈마를 발생시킬 수 있도록 하여서, 용접과 절 단 작업을 모두 해야 하는 경우에 있어서의 편의성과 토치의 제작과 유지에 있어서의 경제성을 향상시키는데 효과가 있다.Plasma torch according to the present invention generates thermal plasma by transfer type arc discharge to perform welding or cutting of a metal base material.Three types of cathode, nozzle, and protective gas cap are screwed to the torch head. By replacing the parts only, it is possible to switch between the two tasks, and to generate a thermal plasma with characteristics suitable for each application purpose, convenience and torch manufacturing when both welding and cutting work are required. It is effective in improving the economics in maintaining and maintaining.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접을 위한 경우(A)와 절단을 위한 경우(B)의 플라즈마 토치의 단면도. 도 2는 본 발명에 따른 용접 작업을 위한 음극의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 용접 작업을 위한 노즐의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 용접 작업을 위한 보호기체 캡의 단면도. 도 5는 본 발명에 따른 절단 작업을 위한 음극의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 절단 작업을 위한 노즐의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 절단 작업을 위한 보호기체 캡의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 방전기체의 와류운동을 형성하는 기체주입링 평면도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1-1
a: 용접용 음극팁 1-1b: 절단용 음극팁
1-2
a: 용접용 음극몸체 1-2b: 절단용 음극몸체
2a: 용접용 노즐 2b: 절단용 노즐
3a: 용접용 보호기체 캡 3b: 절단용 보호기체 캡
4: 음극 냉각기체 가이드
5-1: 음극 가이드 5-2: 음극 가이드 절연체
6: 파일럿전원 가이드
7: 토치외장
8: 파일럿전원 도입체
9: 기체주입링
10-1: 가이드부 절연체 10-2: 도입부 절연체 도면1 is a cross-sectional view of a plasma torch for welding (A) and cutting (B) according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a cathode for a welding operation according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a nozzle for a welding operation according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of a protective gas cap for the welding operation according to the present invention. Figure 5 is a cross-sectional view of the cathode for the cutting operation according to the present invention.
6 is a cross-sectional view of a nozzle for a cutting operation according to the present invention.
7 is a cross-sectional view of a protective gas cap for a cutting operation according to the present invention.
8 is a plan view of a gas injection ring forming a vortex motion of a discharge gas according to the present invention.
<Explanation of symbols for main parts of drawings>
1-1 a: cathode tip for welding 1-1b: cathode tip for cutting
1-2 a: cathode body for welding 1-2b: cathode body for cutting
2a: welding nozzle 2b: cutting nozzle
3a: protective gas cap for welding 3b: protective gas cap for cutting
4: cathode cooling gas guide
5-1: cathode guide 5-2: cathode guide insulator
6: Pilot power guide
7: Torch exterior
8: pilot power introduction body
9: gas injection ring
10-1: guide part insulator 10-2: introduction part insulator drawing
본 발명은 금속 모재를 정밀하게 용접하거나 절단하는 소형 플라즈마 토치에 관한 것으로, 이송식 아크방전으로부터 비롯 된 열플라즈마를 열원으로 하여 모재 혹은 모재와 용접봉을 동시에 용융시킨 후 자연냉각 시키면 용접이 이루어지고, 고속 의 열플라즈마 제트를 이용하여 모재를 용융시키면서 용융물을 제거하면 절단이 이루어진다. 플라즈마 토치를 이용한 용 접은 전원공급기의 전류를 조절하여 출력을 자유롭게 할 수 있기 때문에 용접 입열의 조정이 용이하여 박판 용접이 가능하 고, 거의 모든 금속용접에 적용할 수 있으며, 용접부의 기계적, 열적, 화학적 성질이 우수하여 변형이 적다는 장점이 있다. 또한 플라즈마 토치를 이용한 절단 역시 출력을 자유롭게 조절하여 절단부 이외의 모재 손상을 최소화 할 수 있으며, 비철 금속을 포함한 거의 모든 금속에 적용할 수 있고, 다양한 종류의 방전기체를 사용할 수 있으며, 절단 속도가 빠르고, 기기 제작 및 운용비용이 낮으며, 조작이 간편하다는 장점이 있다.The present invention relates to a small plasma torch that precisely welds or cuts a metal base material, and when the base material or the base material and the welding rod are simultaneously melted and then naturally cooled using a thermal plasma generated from a transfer arc discharge as a heat source, welding is performed, Cutting is performed by removing the melt while melting the base metal using a high-speed thermal plasma jet. Since welding using a plasma torch can freely output the output by controlling the current of the power supply, it is easy to adjust the welding heat input, making it possible to weld thin plates, and it can be applied to almost all metal welding. It has the advantage of being less transformed due to its excellent chemical properties. In addition, cutting using a plasma torch can also minimize damage to the base metal other than the cutting part by freely controlling the output, can be applied to almost all metals including non-ferrous metals, can use various types of discharge gas, and the cutting speed is fast. , Device manufacturing and operation cost is low, and operation is simple.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
분리 가능한? 용접용 음극(1-1a, 1-2a), 노즐(2a), 보호기체 캡(3a)과; 분리 가능한 절단용 음극(1-1b, 1-2b), 노즐(2b), 보호기체 캡(3b)과; 상기 음극과 결합되어 아크전류의 통로 구실을 하는 음극 가이드(5-1)와;
상기 노즐과 결합되며, 절단시 초기방전을 위한 고주파 고전압 전원의 통로 구실을 하는 파일럿전원 가이드(6)와; 상기 보호기체 캡과 결합되는 토치외장(7)과;
보호기체가 음극 몸체(1-2a, 1-2b) 및 음극 가이드(5-1)를 냉각시킬 수 있도록 하는 음극 냉각기체 가이드(4), 전원공급 기로부터 파일럿전원을 받아들여 파일럿전원 가이드에 전달하며, 방전기체가 주입되는 파일럿전원 도입체(8), 방전기체의 와류운동을 형성하는 기체주입링(9), 파일럿전원 가이드(6)와 음극 가이드(5-1) 사이의 이상 방전을 막아주는 음극 가이 드 절연체(5-2), 가이드부 절연체(10-1) 및 도입부 절연체(10-2)로 구성되는 토치를 제공한다.
특히, 상기 플라즈마 토치는
방전을 위하여 봉형태로 형성된 음극본체와 상기 음극본체의 말단에 결합되는 음극첨두로 이루어지는 음극과 상기 음극의 외주에 소정간격을 두고 상기 음극을 감싸듯이 형성되어 방전기체통로를 형성하는 노즐과,
상기 노즐의 외주에 소정간격을 두고 형성되어 보호기체통로를 형성하는 보호기체 캡은 상기 플라즈마 토치와 결합/분리 되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 플라즈마 토치로 용접 작업을 위한 경우에는
상기 음극첨두는 원뿔형?의? 텅스텐 재질로 형성되며
상기 노즐의 말단은 상기 음극보다 위쪽에 세라믹 재질로 형성되며
상기 보호기체 캡은 상기 노즐보다 위쪽에 형성되어 저속의 공간적으로 넓은 열플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 할 수도 있다.
상기 플라즈마 토치로 절단 작업을 위한 경우에는
상기 음극 첨두는 평평한 모양의 하프늄 재질로 형성되며
상기 노즐은 상기 음극을 완전히 감싸되 그 출구는 상기 음극보다 아래쪽에 금속재질로 형성되며
상기 보호기체캡의 말단은 상기 노즐의 출구보다 좀더 아래쪽에 형성되어 고속의 공간적으로 집중된 열플라즈마를 발생시 키는 것일 수 있다.
상기 노즐의 출구쪽 내경은 1.5mm이상이며 바람직하게는 2mm 내외 일 수 있다.
상기 플라즈마 토치는, 공간적인 열플라즈마의 분포를 더욱 확장하게 하고, 절단 시에는 아크의 움직임을 안정화시키기 위 하여, 원주 방향으로 등 간격으로 소정의 각도로 경사지게 뚫린 복수개의 구멍을 구비한 기체주입링(6)을 상기 노즐의 상 단에 배치하여 상기 기체 주입링으로 주입된 기체의 와류운동을 증가시키도록 하는 것일 수 있다.In order to achieve the object as described above, the present invention
Detachable? Welding cathodes (1-1a, 1-2a), nozzles (2a), protective gas caps (3a); A detachable cutting cathode (1-1b, 1-2b), a nozzle (2b), a protective gas cap (3b); A cathode guide (5-1) coupled to the cathode to serve as a passage for an arc current;
A pilot power guide 6 coupled to the nozzle and serving as a passage for a high frequency high voltage power source for initial discharge during cutting; A torch exterior (7) coupled with the protective gas cap;
Cathode cooling gas guide (4), which allows the protective gas to cool the cathode body (1-2a, 1-2b) and cathode guide (5-1), receives pilot power from the power supply and transmits it to the pilot power guide And, the pilot power inlet (8) into which the discharge gas is injected, the gas injection ring (9) forming the vortex motion of the discharge gas, the pilot power guide (6) and the cathode guide (5-1) to prevent abnormal discharge. A torch consisting of a cathode guide insulator (5-2), a guide part insulator (10-1), and an introduction part insulator (10-2) is provided.
In particular, the plasma torch
A cathode formed in the form of a rod for discharging, a cathode comprising a cathode peak coupled to an end of the cathode body, and a nozzle formed to surround the cathode at a predetermined distance on the outer periphery of the cathode to form a discharge gas passage,
A protective gas cap formed at a predetermined interval on the outer periphery of the nozzle to form a protective gas passage may be characterized in that it is coupled/separated from the plasma torch.
In the case of welding with the plasma torch,
The cathode peak is conical?of? Formed of tungsten material
The end of the nozzle is formed of a ceramic material above the cathode,
The protective gas cap may be formed above the nozzle to generate a spatially wide thermal plasma at a low speed.
In the case of cutting with the plasma torch,
The cathode peak is formed of a flat-shaped hafnium material,
The nozzle completely surrounds the cathode, and the outlet is formed of a metal material below the cathode,
The end of the protective gas cap may be formed further below the outlet of the nozzle to generate high-speed spatially concentrated thermal plasma.
The inner diameter of the nozzle at the outlet side may be 1.5 mm or more, and preferably about 2 mm.
The plasma torch further expands the spatial distribution of thermal plasma, and in order to stabilize the movement of the arc during cutting, a gas injection ring having a plurality of holes which are obliquely drilled at a predetermined angle at equal intervals in the circumferential direction. (6) may be arranged at the upper end of the nozzle to increase the vortex motion of the gas injected into the gas injection ring.
Claims (1)
방전을 위하여 봉형태로 형성된 음극본체와 상기 음극본체의 말단에 결합되는 음극첨두로 이루어지는 음극과 상기 음극의 외주에 소정간격을 두고 상기 음극을 감싸듯이 형성되어 방전기체통로를 형성하는 노즐과,
상기 노즐의 외주에 소정간격을 두고 형성되어 보호기체통로를 형성하는 보호기체 캡은 상기 플라즈마 토치와 결합/분리 되도록 하여
상기 세 부품의 교체만으로 용접 작업과 절단 작업의 상호 전환이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마토치
청구항 2.
제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치로 용접 작업을 위한 경우에는 상기 음극첨두는 원뿔형의 텅스텐 재질로 형성되며
상기 노즐의 말단은 상기 음극보다 위쪽에 세라믹 재질로 형성되며
상기 보호기체 캡은 상기 노즐의 위쪽보다 형성되어 저속의 공간적으로 넓은 열플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하 는, 플라즈마 토치.
청구항 3.
제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치로 절단 작업을 위한 경우에는 상기 음극첨두는 평평한 모양의 하프늄 재질로 형성되며
상기 노즐은 상기 음극을 완전히 감싸되 그 출구는 상기 음극보다 아래쪽에 금속재질로 형성되며
상기 보호기체캡의 말단은 상기 노즐의 출구보다 좀더 아래쪽에 형성되어 고속의 공간적으로 집중된 열플라즈마를 발생시 키는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
청구항 4.
제 3항에 있어서, 상기 노즐의 출구쪽 내경은 1.5mm이상이며 바람직하게는 2mm 내외 인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
청구항 5.
제 2항과 제 3항에 있어서 상기 플라즈마 토치는, 용접 시에는 공간적인 열플라즈마의 분포를 더욱 확장하게 하고, 절단 시 에는 아크의 움직?임?을? 안정화시키기 위하여, 원주 방향으로 등 간격으로 소정의 각도로 경사지게 뚫린 복수개의 구멍을 구 비한 기체주입링(6)을 상기 노즐의 상단에 배치하여 상기 기체주입링으로 주입된 기체의 와류운동을 증가시키고, 상기 음 극과 상기 노즐과 상기 보호기체캡의 배치를 용접 작업과 절단 작업에 따라 각각 달리하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
In the plasma torch generating thermal plasma through transfer arc discharge,
A cathode formed in the form of a rod for discharging, a cathode comprising a cathode peak coupled to an end of the cathode body, and a nozzle formed to surround the cathode at a predetermined distance on the outer periphery of the cathode to form a discharge gas passage,
A protective gas cap formed at a predetermined interval on the outer periphery of the nozzle to form a protective gas passage is combined/separated with the plasma torch.
Plasma torch, characterized in that it is possible to switch between the welding operation and the cutting operation only by replacing the three parts
Claim 2.
The method of claim 1, wherein in the case of welding with the plasma torch, the cathode peak is formed of a conical tungsten material,
The end of the nozzle is formed of a ceramic material above the cathode,
The protective gas cap is formed than the upper portion of the nozzle to generate a spatially wide thermal plasma at a low speed, plasma torch.
Claim 3.
The method of claim 1, wherein in the case of cutting with the plasma torch, the cathode peak is formed of a flat hafnium material,
The nozzle completely surrounds the cathode, and the outlet is formed of a metal material below the cathode,
The end of the protective gas cap is formed further below the outlet of the nozzle to generate high-speed spatially concentrated thermal plasma.
Claim 4.
[4] The plasma torch according to claim 3, wherein the nozzle has an inner diameter of 1.5 mm or more, preferably about 2 mm.
Claim 5.
The plasma torch according to claim 2 or 3, further expands the spatial distribution of thermal plasma during welding, and moves the arc during cutting. In order to stabilize, a gas injection ring 6 provided with a plurality of holes obliquely drilled at a predetermined angle at equal intervals in the circumferential direction is disposed at the top of the nozzle to increase the vortex motion of the gas injected into the gas injection ring. , Plasma torch, characterized in that the arrangement of the cathode, the nozzle, and the protective gas cap are different according to a welding operation and a cutting operation.
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