SE426215B - Icke-smeltande elektrod for plasmabagsvetsning och forfarande for framstellning derav - Google Patents

Description

7903624-o rande gaser omfattande koldioxid, vilken elektrod omfattar en vätskekyld metallhållare av koppar och en insats av zirkonium, som är metallurgiskt bunden därvid (jämför den amerikanska patentskriften 3 198 932).

Eftersom denna icke-smältande elektrod arbetar i kol- dioxidatmosfär reagerar insatsen av zirkonium kemiskt med aktiva komponenter av plasmaalstrande gas, dvs. kol och syre. över hela ytan på insatsen bildas en film, som be- står av zirkonium-kol- och zirkonium-syre-föreningar, vil- ket skikt i det följande kommer att benämnas zirkonium-oxi- karbidskikt. Filmen av zirkonium-oxikarbid uppvisar hög värmestabilitet och förbättrade emulsionsegenskaper i jäm- förelse med metalliskt zirkonium. Ovan beskrivna icke- smältande elektrod har använts i apparater för plasmabåg- skärning och -svetsning av metaller med bågströmmar av upp till 300 A.

Vid plasmabågbehandling i koldioxidatmosfär med elek- triska bågströmmar över 300 A är emellertid livslängden för en sådan elektrod ej lämpad för kommersiell användning.

Härigenom förhindras i själva verket elektrodens användning för plasmabågsvetsning av stål med låg kolhalt och låg- legerade stål med en tjocklek över 6 mm i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar.

Det finns även en känd icke-smältande elektrod för plasmabågbehandling av metaller i kemiskt reaktiva plasma- alstrande atmosfärer innehållande syre, kväve och/eller kol, Denna icke-smältande elektrod omfattar en hållare av koppar eller kopparlegeringar och en insats av hafnium (jämför den amerikanska patentskriften 3 597 649).

Eftersom denna icke-smältande elektrod arbetar i kol- dioxidatmosfär reagerar insatsen av hafnium kemiskt med aktiva komponenter i den plasmaalstrande gasen, dvs. kol och syre. över hela arbetsytan på den aktiva insatsen bildas ett skikt av hafnium-oxikarbid, vilket uppvisar 7903624-0 högre värmestabilitet och förbättrade emulsionsegenskaper än de för zirkonium-oxikarbid-skiktet.

Livslängden för en sådan icke-smältande elektrod medför att den kan användas för plasmabågbehandling i koldioxidatmosfär med bågströmmar upp till ROO A.

Livslängden för denna elektrod är högre än den för elektroder med en aktiv insats av zirkonium.

För användningsområden med högre elektrisk ström, t ex för bågströmmar över H00 A, blir emellertid även denna elektrod opraktisk att använda på grund av ökad hastighet för elektrodens erosion.

Således kan den icke-smältande elektroden med en aktiv insats av hafnium ej användas för plasmabågsvets- ning av stål med låg kolhalt och låglegerade stål med en tjocklek över 6 mm i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar.

En annan känd katod för elbågförfaranden i kemiskt reaktiva atmosfärer omfattar en kopparhållare och en aktiv insats huvudsakligen sammansatt av hafnium och legerings- tillsatser av olika metaller och/eller oxider därav.

Denna katod uppvisar lägre erosionshastighet än elektroden med en aktiv insats av rent hafnium endast då elbågen drives med periodiskt återkommande cykler.

För alla driftsätt medger emellertid en sådan katods livs- längd användning därav vid plasmabågbehandling i koldioxid- atmosfär med elektriska strömmar av högst H00 A.

Således kan katoden med en aktiv insats av hafnium med legeringstillsatser ej användas för plasmabågsvetsning av stål med låg kolhalt och låglegerade stål med en tjocklek över 6 mm i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbasera- de blandningar.

Den ovan nämnda elektroden beskriven i den amerikanska patentskriften 3 198 932 framställes genom placering av en kemiskt förbehandlad aktiv insats av zirkonium i koppar- hållaren och genom samtidig upphettning av kombinationen 7903624-0 av hållare och insats för att ge en metallurgisk bindning mellan den aktiva insatsen och kopparhållaren. Återstoden av de ovan beskrivna elektroderna fram- ställes genom mekanisk placering av insatsen i koppar- hållaren med användning av sådana förfaranden som kall- stampning eller andra liknande förfaranden.

I alla ovan beskrivna elektroder erhålles filmen av oxikarbid av motsvarande material i en aktiv insats då en elektrisk båge brinner i koldioxidatmosfär.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en icke-smältande elektrod för plasmabågsvets- ning av metaller och att utveckla ett förfarande för framställning därav sådant att den aktiva insatsen formas och behandlas på sådant sätt att drift av den icke-smältan- de elektroden möjliggöres vid elektriska strömmar över H00 A med en drifttid lämplig för kommersiell användning samt att svetsning av stål med låg kolhalt och låglegerade stål möjliggöres utan fogberedning med hastigheter lika stora som eller överstigande de erhållna vid användning av konven- tionella svetsmetoder.

För uppnående av detta ändamål hänför sig föreliggande uppfinning till en icke-smältande elektrod för plasmabåg- svetsning i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar, vilken elektrod omfattar en hållare av koppar eller kopparlegeringar och en aktiv insats av hafnium in- bäddad däri med en film av hafnium-oxikarbid på insatsens yta, varvid den aktiva insatsen enligt uppfinningen även omfattar ett skikt av grafit anbringat på hafnium-oxikarbid- skiktet.

Grafitskiktet, som är anbringat över hafniumoxikarbid- skiktet och som bildar ytan på den aktiva insatsen, säker- ställer en sänkning av värmeflödet in mot den icke-smältande elektroden och en ökning av värmestabiliteten och en förbätt- ring av emissionsegenskaperna för den icke-smältande elek- troden enligt uppfinningen. 7903624-0 \J'! Det är lämpligt att mängden grafit i skiktet över hafnium-oxikarbid-skiktet bestämmas av höjd och diameter för den aktiva insatsen i enlighet med följande samband: h = (0,25 - 0,75) d, vari h betecknar höjden på den aktiva insatsen och d utgör diameter på den aktiva insatsen.

För förlängning av elektrodens drifttid genom bild- ning av grafitskiktet på huvuddelen eller företrädesvis på hela ytan av hafnium-oxikarbid-skiktet samt genom att kontinuerligt upprätthålla grafitskiktet, som på detta sätt bildats, under den icke-smältande elektrodens drift vid elektriska strömmar för bågsvetsníng, är det nödvändigt att åstadkomma både mer intensiv och mer likformig kylning av den aktiva insatsen.

För att uppfylla dessa krav föreslås enligt uppfin- ningen_att den aktiva insatsens geometriska mått (dvs. höjd och diameter) väljes så att höjden är mindre än diametern.

Det har experimentellt visat sig att med en höjd på den aktiva insatsen av mindre än 0,25 av dess diameter, dvs. med den mest intensiva kylningen av insatsen, blir den icke-smältande elektroden obrukbar. Detta beror på det faktum att materialet i emissionsytan överkyles, ka- todfläckskontraktion uppträder, den elektriska bågen får instabil utbredning och den icke-smältande elektroden snabbt förstöres. Med en höjd på den aktiva insatsen av mer än 0,75 av dess diameter störes betingelserna för den minimala radialtemperaturgradienten på skiktet av hafnium- oxikarbid till sådan utsträckning, att bildning och kon- tinuerligt upprätthållande av grafitskiktet omöjliggöres, vilket i sin tur leder till en snabb förstöring av den icke-smältande elektroden.

Med hänsyn till detta huvudändamål avser uppfinningen även ett förfarande för framställning av en icke-smältande elektrod för plasmabågsvetsning, vilket består i fast- "-en 7905624-0 sättning av en koppar- eller kopparlegeringhållare vid en aktiv insats, varvid enligt uppfinningen hållaren av kop- par eller kopparlegering är ansluten till den negativa po- len på energikällan, den icke-smältande elektroden pla- ceras i en atmosfär av koldioxid, en hjälpelektrod anslu- tes till den positiva polen på energikällan med bildning av en elektrisk båge mellan elektroderna. Ett hafnium- oxikarbid-skikt förformas på ytan på den aktiva insatsen vid en elektrisk ström för bågen vid en nivå upp till 0,2 I, varefter strömmen ökas från 0,2 I upp till I vid en hastighet av högst H0 A per sekund med bildning av ett grafitskíkt över det tidigare bildade hafnium-oxikarbid- skiktet, varvid I är driftströmmen för den icke-smältande elektroden. Tiden som erfordras för bildning av hafnium- oxikarbid-skiktet, då den elektriska hågen tändes, är av storleksordningen 0,05-0,5 sekunder. För att hela ytan på den aktiva insatsen skall överdragas med ett skikt av hafnium-oxikarbid är det tillräckligt att hålla bågströmmen vid en nivå av endast 0,2 av den totala driftströmmen ï för den icke-smältande elektroden. W _ Medan det är tillräckligt att vid begynnelsestadiet för bildning av skiktet av hafnium-oxikarbid hålla strömmen vid nivån 0,2 I, är det för den efterföljande bildningen av grafitskiktet över ytan på hafnium-oxikarbid-skiktet nöd- -vändigt att långsamt öka bågströmmen från 0,2 I till full elektrisk bågström I vid en hastighet av högst #0 A per sekund. 7 Om den långsamma ökningen av bågströmmen I börjar från värden större än 0,2 I och vid hastigheter över 40 A per sekund förorsakas en överhettning av ytan på hafnium- oxikarbidskiktet och radialtemperaturfördelningen störes drastiskt, vilket hindrar bildning av grafitskiktet.

Ovan nämnda ändamâl,kännetecken och fördelar med upp- finningen âskådliggöres närmare i följande speciella be- skrivning med hänvisning till de åtföljande ritningarna, varpå 7903624-0 fig l visar en snittvy av en icke-smältande elektrod enligt uppfinningen, fig 2 utgör en vy visad av pilen A på fig 1, fig 3 visar en annan utföringsform av en icke-smältande elektrod sedd längs med pilen A på fig 1, fig H visar en schematísk vy av ett blockdiagram, som åskådliggör ett förfarande för framställning av den icke- smältande elektroden enligt uppfinningen, och fig 5 visar bågströmmen avsatt mot tiden under framställ- ningen av den icke-smältande elektroden enligt uppfinningen.

Under användning av den icke-smältande elektroden, som omfattar en hållare och en aktiv insats, utsättes den senare för erosion, en krater bildas och den totala livslängden bestämmes av utbränningen av den aktiva insatsen till dess fulla djup. Det har experimentellt visats att då icke- smältande elektroder användes i atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar tenderar erosions- hastigheten för den aktiva insatsen att snabbt öka vid bågströmmar över H00 A.Denna snabba utbränning av den icke- smältande elektroden i en atmosfär av koldioxid eller kol- dioxidbaserade blandningar hänför sig till det faktum att då den aktiva insatsen utsättes för erosion och då den elektriska bågpelaren införes i kratern, som bildats under användningen av den icke-smältande elektroden, tenderar värmeflödet att öka och en katastrofal förstöring av elek- troden uppträder.

En liten del av de icke-smältande elektroderna (ca 10 %) av det totala antalet elektroder som prövades gav emellertid stabil drift i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar i flera timmar. En analys av strukturen på arbetsytan på den aktiva hafniuminsatsen på de icke-smältande elektroderna som undersöktes har visat att alla de stabila icke-smältande elektroderna har hafnium- oxikarbid-skikt (på ytan av det aktiva hafniumskiktet) överdraget med en grafitfilm, medan de icke-smältande elek- 7905624-0 troderna, som uppvisade en högre erosionshastighet, alla har hafnium-oxikarbid-skiktet utan någon grafitfilm däröver.

Således har man funnit ett entydigt samband mellan ökad hållbarhet för de icke-smältande elektroderna i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar vid bågströmmar över H00 A och närvaron av grafitskikt på arbetsytan av hafnium-oxikarbid-film, som belägger arbets- ytan på den aktiva hafniuminsatsen.

Det har experimentellt visats att ju större del av ytan av hafnium-oxikarbid-skikt som överdrages med grafit- film, ju längre är den icke-smältande elektrodens livslängd i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade bland- ningar. Vidare har det visat sig att grafitskiktet över hafnium-oxikarbid-skiktet alltid bildas i en riktning från periferin på arbetsytan mot centrum, dvs. på de delar av hafnium-oxikarbid-skiktet som uppvisar lägst driftstempera- tur.

Grafitskiktet på ytan av hafnium-oxikarbid-filmen re- sulterar troligen från en samverkan mellan hafnium-oxikarbid och kolmonoxid bildad beroende på värmedissociation av kol- dioxid i området närmast katoden av den elektriska bâgen.

Det huvudsakliga kännetecknet på denna växelverkan är ett smalt temperaturintervall, som ej överskrider 500 OC, inom vilket grafiten bildas såsom ett resultat av växelverkan.

Härigenom erhålles den experimentellt observerade bild- ningen av grafitskiktet på de perifera delarna av hafnium- oxikarbid-skiktets yta, där skiktets drifttemperatur å ena sidan är minimal och å andra sidan har låg radialgradient.

Andra utmärkande kännetecken för växelverkan mellan hafniumoxikarbid och kolmonoxid är det faktum att denna växelverkan sker vid en hög absolut temperaturnivå, över 2 500 °c.

Med sådana temperaturnivåer kan grafitskiktet svara för huvuddelen av bågströmmen beroende på den termojoniska emissionsströmmen, vilket åstadkommer en ökning av den 7903624-0 icke-smältande elektrodens driftlängd, vilket sker med ökande ytdel av hafnium-oxikarbid-skiktets arbetsyta överdragen med grafit.

Experimentella undersökningar av hur icke-smältande elektroders livslängd beror av den ytandel av hafnium- oxikarbid-skiktet, som är belagd med grafit, har visat att medan maximal livslängd för den icke-smältande elektroden erhâlles i det fall då hela ytan på hafnium-oxikarbid- skiktet är överdragen med grafit, erhålles en livslängd, som är godtagbar för kommersiell användning av icke- smältande elektroder för plasmabågsvetsning i koldioxid- atmosfär vid bågströmmar över H00 A, under förutsättning (för den föreslagna geometrin på den aktiva insatsen) att grafítskiktet formas och kontinuerligt upprätthålles under drift av den icke-smältande elektroden på en yta av åtminstone 0,25 av hela hafnium-oxikarbid-skiktets arbetsyta.

En icke-smältande elektrod för plasmabågsvetsning i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade bland- ningar har framställts på grundval av ovan nämnda antaganden, vilken elektrod omfattar en hållare l (fig 1) av koppar ellery kopparlegeringar och en aktiv insats 2 av hafnium inbäddad i hållaren i jämnhöjd med denna. Den yttre ytan på insatsen 2 uppvisar ett skikt 3 av hafnium-oxikarbid.

Skiktet 3 av hafnium-oxikarbid är överdraget med ett skikt H av grafit.

Förbeläggning av hafnium-oxikarbid-skiktet 3 med grafit- skiktet Ä säkerställer en hög beständighet för den icke- smältande elektroden vid användning vid plasmabågsvetsning i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade bland- ningar, då den icke-smältande elektroden tjänar såsom katod till den elektriska plasmabågen. Den gynnsamma effekten be- står av att kombinationen av hafnium-oxikarbíd-skiktet och grafitskiktet på emissionsytan på den aktiva insatsen 2 av hafnium ger en icke-smältande elektrod med minimal ar- 7903624-0 10 betsfunktion för elektronemission. Minimeringen av arbets- funktionen för elektronemission medför att en lägre arbets- temperatur kan användas på emissionsytan på den icke- smältande elektroden, vid en specificerad bågström, vari- genom värmeflödet in i den icke-smältande elektroden min- skas. Såsom en följd minskar värmeerosionen för den aktiva insatsen 2, vilket förlänger den ícke~smältande elektrodens drifttid. Z På fig 2 visas den icke-smältande elektroden från ar- betsytans sida, varvid grafitskiktet H endast täcker hafniumfoxikarbid-skiktet 3 partiellt. Det har visat sig 'att grafitskiktet ü.bör anbringas över skiktet 3 i en rikt- ning från förbindelsen mellan hafnium-oxikarbid-skiktet 3 och hållaren 1 mot den icke~smältande elektrodens axel.

Det har experimentellt visat sig att för erhållande av tillfredsställande prestanda för den icke-smältande elek- troden vid strömmar över 400 A är det tillräckligt att grafitskiktet Ä täcker 0,25 av hela ytan på hafnium- oxikarbid-skiktet 3.

Minskningen i värmeflödet förbättrar den icke-smältan- de elektrodens värmestabilitet. Erosionen av den aktiva insatsen 2 minimeras således.

I en annan utföringsform som visas på fig 3 täcker grafitskiktet Ä fullständigt hafnium-oxikarbidëskíkfiet 3- I detta fall erhålles de bästa driftprestanda för den icke; smältande elektroden, varigenom möjliggöres plasmabåg- svetsning i atmosfärer av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar vid bågströmmar upp till l 000 A.

Några speciella utföringsformer av den icke-smältande elektroden enligt uppfinningen och exempel på provning av den icke~smältande elektroden vid plasmabågsvetsning av stål med låg kolhalt och låglegerade stål i koldioxid eller¶ koldioxidbaserade blandningar ges nedan. 7903624-0 ll ggempel l I en icke-smältande elektrod, som omfattade en koppar- hållare med en diameter av 20 mm och en aktiv insats av hafnium med en diameter av 5,6 mm, bildades ett skikt av hafnium-oxikarbíd på ytan av den aktiva insatsen och ett skikt av grafit på hela arbetsytan av hafnium~oxikarbid- skiktet. 0 Den aktiva insatsen var 0,9 mm hög.

Den ickeesmältande elektroden provades i en plasmaelek- trodhâllare med ett munstycke med en diameter av ll mm vid plasmabågsvetsning enligt följande processparametrar: Material i plattorna som skulle svetsas låglegerad ståltyp lfiocklek för plattorna som skulle svetsas, i mm 18 + 18 Plasmabildande gas C02 Bågström, i ampere l 000 Flödeshastighet för den plasmabildande gasen, i liter per timme H00 Plattorna svetsades i det lägre svetsläget utan fog- beredning med full inträngning per sträng, vid en hastighet av 30 m per timme. Den icke-smältande elektrodens livslängd, beräknad såsom den totala tiden som den elektriska bâgen brann i svetsprocessen, uppgick till l timme.

Exempel 2 I en icke-smältande elektrod, som omfattade en koppar- hållare med en diameter av 20 mm och en aktiv insats av hafnium med en diameter av 5 mm bildades ett hafnium- oxíkarbid-skikt på den aktiva insatsens yta. Ett grafitskikt bildades på 0,75 av ytan av hafnium-oxikarbid-skiktet.

Den aktiva insatsens höjd var 1,5 mm.

Den icke-smältande elektroden provades i en plasmaelek- trodhållare med ett munstycke med en diameter av 8 mm vid plasmabågsvetsning enligt följande processparametrar: 7903624-0 12 Material i plåtarna som skulle svetsas låglegerad ståltyp Tjocklek för plattorna som skulle svetsas, i mm 12 + 12 Piasmabiidande gasbiánaning 90 74 C02 + 10 z 02 Bågström,i ampere 750 Flödeshastighet för den plasmabildande gasen, i liter per timme 800 Plattorna svetsades i det lägre svetsläget utan fog- beredning med en genomgående inträngning per sträng vid en hastighet av 50 m per timme. Den icke-smältande elek- trodens livslängd, beräknad såsom den totala tiden som den elektriska bågen brann i svetsprocessen, uppgick till 1,7 timmar.

Exempel 3 I en icke-smältande elektrod, som omfattade en koppar- hållare med en diameter av 16 mm och en aktiv insats av hafnium med en diameter av 2,6 mm bildades ett hafnium- oxikarbid-skikt på den aktiva insatsens yta. Ett grafit- skikt bildades på 0,25 av ytan på hafnium-oxikarbid-skiktet.

Den aktiva insatsens höjd var 1,9 mm.

Den icke-smältande elektroden provades i en plasmaelek- trodhâllare med ett munstycke med en diameter av 8 mm vid plasmabågsvetsning enligt följande prooessparametrar: Material i plåtarna som skulle svetsas lâglegerad ståltyp Tjocklek för plåtarna som skulle svetsas, i mm 6 + 5 Plasmabildande gas koldioxid Bågström, i ampere 350 Flödeshastighet för den plasmabildande gasen, i liter per timme 300 Plåtarna svetsades i det lägre svetsläget utan fogbe- redning med genomgående inträngning per sträng, vid en has- tighet av 50 m per timme. Livslängden för den icke-smältande elektroden, beräknad såsom den totala tiden som den elek- triska bågen brann i svetsprocessen, uppgick till 7 timmar. 7903624-0 Exempel 4 I en icke-smältande elektrod omfattande en koppar- hållare med en diameter av 20 mm och en aktiv insats av hafnium med en diameter av 3 mm bildades ett hafnium- oxikarbid-skikt på ytan av den aktiva insatsen. Ett grafit~ skikt bildades på 0,85 av ytan av hafnium-oxikarbid-skíktet.

Den aktiva insatsens höjd var 1,2 mm.

Den icke-smältande elektroden provades i en plasma- elektrodhållare med ett munstycke med en diameter av 9 mm vid plasmabågsvetsning med följande processparametrar: Material i plâtarna som skulle svetsas låglegerad ståltyp Tjocklek på plåtarna som skulle svetsas, i mm 8 + 8 Plasmabildande gas C02 Bågström, i ampere 800 Flödeshastighet för den plasmabildande gasen, i liter per timme 1 000 Plåtarna svetsades i det nedre svetsläget utan fog- beredning med en genomgående inträngning per sträng vid en hastighet av 80 m per timme. Livslängden för den icke- smältande elektroden, beräknad såsom den totala tiden som den elektriska bågen brann i svetsprocessen, uppgick till 2,1 timmar. » För erhållande av grafitskiktet över hafnium-oxikarbid- skiktet och för likformigt upprätthållande av grafitbelägg- ningen då den icke-smältande elektroden användes vid plasma- bågsvetsning i en atmosfär av koldioxid eller koldioxid- baserade blandningar är det lämpligt att grafitskiktet anbringas över hafnium-oxikarbid-skiktet i förväg, dvs. innan den icke-smältande elektroden användes för plasmabåg~ svetsning.

Det har enligt uppfinningen visat sig att den gynnsam- ma effekten med grafitskiktet, som anbringas över hafnium- oxikarbid-skiktet, endast kan erhållas om den icke-smältande elektroden behandlas med en elektrisk båge, som brinner i en atmosfär av koldioxid, då den behandlade icke-smältande 7903624-0 lü elektroden tjänar såsom katod, dvs. då elektroden är an- sluten till den negativa polen på den elektriska båg- strömkällan. Detta har bekräftats genom experiment, vid vilka den med den elektriska bågen behandlade icke-smäl- tande elektroden tjänade såsom anod, dvs. var ansluten till den positiva polen på den elektriska strömkällan.

Vid alla dessa experiment bildades, utan undantag, inget grafitskikt på den aktiva insatsens arbetsyta, vilket re- sulterade i snabb förstöring av den icke-smältande elek- troden.

Det har även enligt uppfinningen visat sig att då den icke-smältande elektroden (såsom katod) behandlades med den elektriska hågen, som brann i en atmosfär av kol- dioxid, bildades hafnium-oxikarbid-skiktet på den aktiva insatsens yta praktiskt taget omedelbart efter att den elektriska hågen antänts. I Medan betingelserna för bildning av hafnium-oxikarbid- skiktet (dvs. bågström och bränningstid för den elektriska hågen) kan variera inom vida gränser, är betingelserna för bildningen av grafitskiktet på hafnium-oxikarbid-skiktet strängt specificerad, vilket visats genom försök.

Dessa betingelser uppstår genom behovet att upprätt- hålla en bestämd temperatur och en bestämd temperatur- gradient på arbetsytan på hafnium-oxikarbid-skiktet, som är inblandaa i bildningen av grafitskiktec.

Genom jämförelse av experimentella resultat och värmeegenskaper för hafnium-oxikarbid-skiktet, den aktiva insatsen av hafnium och kopparhållaren har det enligt uppfinningen visat sig att det för uppfyllande av ovan nämnda betingelser för åstadkommande av grafitskiktet är nödvändigt att iakttaga en bestämd ökningshastighet för den elektriska bågströmmen samt ett bestämt sätt att ansluta den icke-smältande elektroden i strömkretsen.

Anordningen för åstadkommande av sättet för framställ- ning av den icke-smältande elektroden enligt uppfinningen 7903624-0 15 omfattar en likströmskälla (fig U) med den negativa polen ansluten till hållaren 1 på den icke-smältande elektroden, medan den positiva polen är ansluten till en ytterligare elektrod 6. Hållaren 1, som innehåller den aktiva insatsen 2 av hafnium inbäddad däri, är anordnad i ett rum 7 för- sett med organ 8 för införande av koldioxid och organ 9 för utsugning av koldioxid.

Den icke-smältande elektroden, som omfattar koppar- hållaren 1 med den aktiva insatsen 2 av hafnium, som i förväg fastsatts i hållaren i jämnhöjd därmed, placeras inne i rummet 7 och anslutes till likströmskällan 5.

Koldioxid tillföres till rummet 7. En elektrisk båge 10 antändes därefter mellan den aktiva insatsen 2 av hafnium och den ytterligare elektroden 6, som dessförinnan an- slutits till den positiva polen på likströmskällan. På fig 5 visas en kurva ll, som visar storleken på den elek- triska strömmen såsom en funktion av tiden, varvid ström- styrkan i den elektriska bågen 10 valts såsom ordinata och tiden erforderlig för framställning av den icke-smältande elektroden valts såsom abskissa.

Vid undersökning av kurvan ll framgår att efter att strömmen till den elektriska bågen 10 varit antänd under en period av I i 0,5 sekunder vid en ström I för den elektriska bågen 10 av högst 0,2 I bildas skiktet 3 av hafnium-oxikarbid på emissionsytan på den aktiva insatsen 2 av hafnium, vilket hafnium-oxikarbid-skikt täcker hela emissionsytan på den aktiva hafniuminsatsen 2. Strömstyr- kan I i den elektriska hågen 10 ökas därefter, utan av- brott av bågens bränning, vid en hastighet av högst HO A per sekund, upp till full driftström för den icke-smältan- de elektroden, vilket resulterar i att grafitskiktet 4 bildas på hafnium-oxikarbid-skiktet 3. Den elektriska bå- gen släckes därefter. Om i detta fall den totala bran-- tiden är Il < r < 12 kommer grafitskiktet H att täcka hafnium-oxikarbid-skiktet 3 delvis, men till minst 0,25 7903624-0 16 av hafnium-oxikarbid-skiktet 3. Om I 2 r2g= Hšš7š (där I är den fulla driftströmmen för den icke-smältande elektroden) kommer grafitskiktet 4 att fullständigt täcka hafnium-oxikarbid-skiktet 3.

Förfarandet enligt uppfinningen för framställning av en icke-smältande elektroden för svetsning iven atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar möjliggör anbringande av hafnium-oxikarbid-skiktet över den aktiva insatsen under en cykel för den elektriska bâgens bränning och anbringande av grafitskiktet däröver.

Speciella utföringsformer av uppfinningen som beskri- vits ovan är ej avsedda för begränsning av uppfinningen.

Talrika modifieringar och varianter av uppfinningen är möjliga inom uppfinningens_ram, såsom den definieras av följande krav.

Claims (3)

" 7903624-0

1. ? Patentkrav Fl. Icke-smältande elektrod för plasmabågsvetsning i en atmosfär av koldioxid eller koldioxidbaserade blandningar, vilken omfattar en hållare (1) av koppar eller kopparlege- ringar och en aktiv insats (2) av hafnium inbäddad i nål- laren, med ett hafnium-oxikarbidskikt (5) anordnat på ytan på insatsen, k ä n n e t e c k n a d a v att den aktiva insatsen (2) även omfattar ett grafitskikt (4) anbríngat över hafnium-oxikarbidskiktet (3).

2. Icke-smältande elektrod enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d a v att mängden grafit i skiktet (4) an- bringat över skiktet (3) av hafnium~oxikarbid bestämmes av höjd och diameter för den aktiva insatsen (2) enligt följande förhållande: n = (o,25-0,75) d, vari rn betecknar höjden för den aktiva insatsen och d betecknar diametern för den aktiva insatsen.

3. Förfarande för framställning av en icke-smältande elektrod enligt krav l, vilket omfattar hopfogning av hållaren av koppar eller kopparlegering med den aktiva insatsen av hafnium, k ä n n e t e c k n a t a v att hållaren (1) anslutes till den negativa polen pâ en energi- källa (5), att den icke-smältande elektroden placeras i en atmosfär av koldioxid, att en ytterligare elektrod (6) anslutes till den positiva polen på energikällan (5), att en elektrisk båge (10) tändes mellan elektroderna och att hafniuyn-Qxikarbidsliïktet (S) först bildas på. ytan av den aktiva insatsen (2) vid en elektrisk bågström av upp till 0,2 I och att därefter strömmen i den elektriska bå- ge!! (10) ökas från 0,2 I till I med en hastighet, av' högst H0 A per sekund för bildning av grafitskiktet (H) över det tidigare bildade hafnium-oxikarbidskiktet (3), varvid I betecknar driftströmmen för den icke-smältande elektroden.