JPH09295156A - プラズマ切断方法 - Google Patents
プラズマ切断方法Info
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- JPH09295156A JPH09295156A JP8116270A JP11627096A JPH09295156A JP H09295156 A JPH09295156 A JP H09295156A JP 8116270 A JP8116270 A JP 8116270A JP 11627096 A JP11627096 A JP 11627096A JP H09295156 A JPH09295156 A JP H09295156A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非鉄金属のプラズマ切断において切断面が酸
化してしまうと後に溶接欠陥の原因となってしまう。し
かし、従来のように切断部位に散水したりプラズマガス
に還元性ガスを混入したのでは切断速度が低下してしま
う。 【解決手段】 本発明に係るプラズマ切断方法は、埋め
込み電極を使用して、空気、窒素、あるいはこれらを主
成分とした混合気体をプラズマ化し、ノズル先端よりプ
ラズマジェットを旋回させつつ噴出して非鉄を切断する
プラズマ切断方法において、前期プラズマジェットの周
囲に還元作用を有するシールドガスを添わせることを特
徴としたプラズマ切断方法。
化してしまうと後に溶接欠陥の原因となってしまう。し
かし、従来のように切断部位に散水したりプラズマガス
に還元性ガスを混入したのでは切断速度が低下してしま
う。 【解決手段】 本発明に係るプラズマ切断方法は、埋め
込み電極を使用して、空気、窒素、あるいはこれらを主
成分とした混合気体をプラズマ化し、ノズル先端よりプ
ラズマジェットを旋回させつつ噴出して非鉄を切断する
プラズマ切断方法において、前期プラズマジェットの周
囲に還元作用を有するシールドガスを添わせることを特
徴としたプラズマ切断方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマアークを用
いて非鉄金属を切断するプラズマ切断方法に係り、特に
切断速度を低下させることなく切断面の酸化を減少させ
る方法に関するものである。
いて非鉄金属を切断するプラズマ切断方法に係り、特に
切断速度を低下させることなく切断面の酸化を減少させ
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非鉄金属のプラズマ切断において切断面
はきわめて酸化しやすく、また酸化した切断面は溶接欠
陥の原因となるため、切断面の酸化は大きな課題となっ
ている。ステンレス鋼の切断においてはプラズマガスに
酸素が使用されることもあるが、特に非鉄金属において
は酸化が著しいため酸素を使用することは望ましくな
い。
はきわめて酸化しやすく、また酸化した切断面は溶接欠
陥の原因となるため、切断面の酸化は大きな課題となっ
ている。ステンレス鋼の切断においてはプラズマガスに
酸素が使用されることもあるが、特に非鉄金属において
は酸化が著しいため酸素を使用することは望ましくな
い。
【０００３】非鉄金属のプラズマ切断には単に棒状のタ
ングステンなどの電極材を電極として用いる棒電極を使
用するものと、電極の先端にハフニウムなどの電極材を
埋め込んだ埋め込み電極を使用するものがある。棒電極
は酸化による摩耗が激しいため、窒素、アルゴンガスな
どの不活性ガスを用いて、軸流のプラズマガスで切断を
行っている。一方ハフニウムを埋込んだ電極を使用した
プラズマトーチにおいては酸化に強いことから酸化性の
ガスをプラズマガスに用いることができるため、酸素や
空気または窒素などをプラズマガスとして使用し、切断
目的に従ってこれを旋回させて切断が行われる。
ングステンなどの電極材を電極として用いる棒電極を使
用するものと、電極の先端にハフニウムなどの電極材を
埋め込んだ埋め込み電極を使用するものがある。棒電極
は酸化による摩耗が激しいため、窒素、アルゴンガスな
どの不活性ガスを用いて、軸流のプラズマガスで切断を
行っている。一方ハフニウムを埋込んだ電極を使用した
プラズマトーチにおいては酸化に強いことから酸化性の
ガスをプラズマガスに用いることができるため、酸素や
空気または窒素などをプラズマガスとして使用し、切断
目的に従ってこれを旋回させて切断が行われる。
【０００４】しかしこれらの切断方法においてはプラズ
マガスが大気を巻き込み、またはプラズマガスに含まれ
ている酸素によって切断面が酸化してしまう。そこで、
一般には棒電極を使用して、プラズマガスであるアルゴ
ンに水素などの還元性ガスを混合させて使用する切断方
法が行われている。
マガスが大気を巻き込み、またはプラズマガスに含まれ
ている酸素によって切断面が酸化してしまう。そこで、
一般には棒電極を使用して、プラズマガスであるアルゴ
ンに水素などの還元性ガスを混合させて使用する切断方
法が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしプラズマガスに
アルゴンを用いると、切断速度が低下してしまう。ま
た、棒電極を使用したのでは棒電極の先端形状によって
切断面が不安定に変化してしまうという問題がある。
アルゴンを用いると、切断速度が低下してしまう。ま
た、棒電極を使用したのでは棒電極の先端形状によって
切断面が不安定に変化してしまうという問題がある。
【０００６】そこで、埋め込み電極を使用してプラズマ
ガスの周囲に添わせるように水を噴出させて切断を行う
ことにより、切断面の酸化を防ぐ切断方法が行われてい
る。しかし、水シールドにより切断面の酸化は防げる
が、水がプラズマアークの温度を下げてしまうために、
切断速度が遅くなってしまうという問題がある。
ガスの周囲に添わせるように水を噴出させて切断を行う
ことにより、切断面の酸化を防ぐ切断方法が行われてい
る。しかし、水シールドにより切断面の酸化は防げる
が、水がプラズマアークの温度を下げてしまうために、
切断速度が遅くなってしまうという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明にかかるプラズマ切断方法は、埋め込み電極を
使用して、空気、窒素、あるいはこれらを主成分とした
混合気体をプラズマ化し、ノズル先端よりプラズマジェ
ットを旋回させつつ噴出して非鉄金属を切断するプラズ
マ切断方法において、前記プラズマジェットの周囲に還
元作用を有するシールドガスを添わせることを特徴とす
る。
に本発明にかかるプラズマ切断方法は、埋め込み電極を
使用して、空気、窒素、あるいはこれらを主成分とした
混合気体をプラズマ化し、ノズル先端よりプラズマジェ
ットを旋回させつつ噴出して非鉄金属を切断するプラズ
マ切断方法において、前記プラズマジェットの周囲に還
元作用を有するシールドガスを添わせることを特徴とす
る。
【０００８】また、前記シールドガスは水素、又は水素
を含む混合ガス、又は炭化性水素ガスであることが望ま
しい。
を含む混合ガス、又は炭化性水素ガスであることが望ま
しい。
【０００９】また、前記シールドガスは前記プラズマジ
ェットの周囲を旋回するよう噴出し、また前記プラズマ
ジェットと平行か又は傾斜するように噴出することによ
りシールドガスがプラズマジェットに与える影響を調節
することができる。また、プラズマアークと同心に複数
のシールドガスを配置することにより更に高い効果を得
ることができる。
ェットの周囲を旋回するよう噴出し、また前記プラズマ
ジェットと平行か又は傾斜するように噴出することによ
りシールドガスがプラズマジェットに与える影響を調節
することができる。また、プラズマアークと同心に複数
のシールドガスを配置することにより更に高い効果を得
ることができる。
【００１０】上記のように構成したことにより、安定し
た切断面を高速に、且つ切断面を酸化させずに切断を行
うことができる。
た切断面を高速に、且つ切断面を酸化させずに切断を行
うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係るプラズマ切断方法の
一実施例を図を用いて説明する。図１は本発明の実施例
に係るプラズマ切断トーチの先端部断面図である。
一実施例を図を用いて説明する。図１は本発明の実施例
に係るプラズマ切断トーチの先端部断面図である。
【００１２】図１に示すように、トーチ１の内部に軸心
と一致するごとく配置された電極２は、その先端中央に
ハフニウムからなる電極材21を埋め込んで構成されてい
る。ハフニウムは酸化物の融点が高く、酸素や空気など
の酸化性のガスをプラズマガスに用いることができる。
電極２の周囲には間隙が設けられて、プラズマガス供給
路11を形成している。
と一致するごとく配置された電極２は、その先端中央に
ハフニウムからなる電極材21を埋め込んで構成されてい
る。ハフニウムは酸化物の融点が高く、酸素や空気など
の酸化性のガスをプラズマガスに用いることができる。
電極２の周囲には間隙が設けられて、プラズマガス供給
路11を形成している。
【００１３】電極２の外周にはセラミック製の円筒部材
であるセンタリングストーン10が嵌合されており、電極
と後述のノズル３とを絶縁する機能を有している。セン
タリングストーン10にはトーチ１断面の半径方向に対し
所定の角度を有する複数のプラズマガス通過孔10ａが設
けられており、プラズマガス供給路11から供給されるプ
ラズマガスがこの通過孔10ａを通過することにより旋回
するよう構成されている。
であるセンタリングストーン10が嵌合されており、電極
と後述のノズル３とを絶縁する機能を有している。セン
タリングストーン10にはトーチ１断面の半径方向に対し
所定の角度を有する複数のプラズマガス通過孔10ａが設
けられており、プラズマガス供給路11から供給されるプ
ラズマガスがこの通過孔10ａを通過することにより旋回
するよう構成されている。
【００１４】センタリングストーンの外周には、第一ノ
ズル31および第二ノズル32からなる二重構造を有するノ
ズル３が嵌合されている。第一ノズル31と電極２との間
にプラズマガス通路33が形成され、また第一ノズル31と
第二ノズル32の間にはシールドガス通路34が形成されて
いる。また第一ノズル31および第二ノズル32の先端部に
は、それぞれ同心のオリフィス31ａ、32ａが形成されて
いる。
ズル31および第二ノズル32からなる二重構造を有するノ
ズル３が嵌合されている。第一ノズル31と電極２との間
にプラズマガス通路33が形成され、また第一ノズル31と
第二ノズル32の間にはシールドガス通路34が形成されて
いる。また第一ノズル31および第二ノズル32の先端部に
は、それぞれ同心のオリフィス31ａ、32ａが形成されて
いる。
【００１５】また第二ノズル32の胴部には複数の孔であ
るシールドガス通過孔32ｂが形成されている。このシー
ルドガス通過孔32ｂはトーチ１の断面の半径方向から所
定の角度を以て形成され、これによりシールドガス通過
孔32ｂを通過したシールドガスは、旋回しつつシールド
ガス通路34に供給される。
るシールドガス通過孔32ｂが形成されている。このシー
ルドガス通過孔32ｂはトーチ１の断面の半径方向から所
定の角度を以て形成され、これによりシールドガス通過
孔32ｂを通過したシールドガスは、旋回しつつシールド
ガス通路34に供給される。
【００１６】キャップ４は第一キャップ41と第二キャッ
プ42とから構成されて二重構造をなし、シールドガス供
給路43を形成している。プラズマトーチ１後方から供給
されたシールドガスは、シールドガス供給パイプ12、シ
ールドガス供給路43を通じて第二ノズル32のシールドガ
ス通過孔32ｂに供給される。
プ42とから構成されて二重構造をなし、シールドガス供
給路43を形成している。プラズマトーチ１後方から供給
されたシールドガスは、シールドガス供給パイプ12、シ
ールドガス供給路43を通じて第二ノズル32のシールドガ
ス通過孔32ｂに供給される。
【００１７】次に動作について説明する。本実施例にお
いてプラズマガスには空気を使用し、シールドガスには
水素を使用している。
いてプラズマガスには空気を使用し、シールドガスには
水素を使用している。
【００１８】プラズマトーチ１は移行式プラズマ切断ト
ーチであって、まずプラズマガスである空気をプラズマ
トーチ１の後方よりプラズマガス供給路11を介して供給
する。空気はセンタリングストーン10のプラズマガス通
過孔10ａにより旋回させれられてプラズマガス通路33に
供給される。
ーチであって、まずプラズマガスである空気をプラズマ
トーチ１の後方よりプラズマガス供給路11を介して供給
する。空気はセンタリングストーン10のプラズマガス通
過孔10ａにより旋回させれられてプラズマガス通路33に
供給される。
【００１９】次に電極２に電圧をかけると同時にノズル
に逆電圧をかける。すると電極と第一ノズル31の内面と
の間で放電が発生してパイロットアークが形成され、空
気がプラズマガスとなってオリフィス31ａ、32ａから噴
出される。しかる後にワークに逆電圧をかけると共にノ
ズルにかけられた逆電圧を遮断すれば、プラズマガスを
通電して電極とワークの間にアークが移行し、プラズマ
アークが形成される。
に逆電圧をかける。すると電極と第一ノズル31の内面と
の間で放電が発生してパイロットアークが形成され、空
気がプラズマガスとなってオリフィス31ａ、32ａから噴
出される。しかる後にワークに逆電圧をかけると共にノ
ズルにかけられた逆電圧を遮断すれば、プラズマガスを
通電して電極とワークの間にアークが移行し、プラズマ
アークが形成される。
【００２０】ここで、プラズマガスが旋回することによ
りプラズマアークの発生基点が安定し、シリースアーク
を防ぐとともにプラズマアークの発生を安定化させてい
る。
りプラズマアークの発生基点が安定し、シリースアーク
を防ぐとともにプラズマアークの発生を安定化させてい
る。
【００２１】またプラズマトーチ１の後方のシールドガ
ス供給パイプ12より水素がシールドガスとしてシールド
ガス供給路43に供給される。シールドガスは第二ノズル
32に設けられたシールドガス通過孔32ｂによって旋回さ
れ、シールドガス通路34を介して第二オリフィス32ａか
らプラズマジェットと共に噴出する。第一オリフィス31
ａと第二オリフィス32ａの形状を調整することにより、
シールドガスをプラズマガスに平行に噴出するか、また
傾斜させてぶつけるように噴出するかを調整することが
できる。
ス供給パイプ12より水素がシールドガスとしてシールド
ガス供給路43に供給される。シールドガスは第二ノズル
32に設けられたシールドガス通過孔32ｂによって旋回さ
れ、シールドガス通路34を介して第二オリフィス32ａか
らプラズマジェットと共に噴出する。第一オリフィス31
ａと第二オリフィス32ａの形状を調整することにより、
シールドガスをプラズマガスに平行に噴出するか、また
傾斜させてぶつけるように噴出するかを調整することが
できる。
【００２２】シールドガスがプラズマジェットに沿って
流れることにより、外気とプラズマジェットを隔離して
プラズマガスの純度を保つと共に到達距離を延長せしめ
る。旋回を持たせることにより切断面の開先角度に特性
を持たせて切断面の品質を向上させるなどの効果を有し
ている。
流れることにより、外気とプラズマジェットを隔離して
プラズマガスの純度を保つと共に到達距離を延長せしめ
る。旋回を持たせることにより切断面の開先角度に特性
を持たせて切断面の品質を向上させるなどの効果を有し
ている。
【００２３】切断は溶融と燃焼により進行するため、切
断面およびその周辺は酸化を余儀なくされる。しかしシ
ールドガスに還元性のガスである水素を使用したことに
より酸化した被切断材を還元することができ、後に溶接
作業をする場合に欠陥を生じることがない。
断面およびその周辺は酸化を余儀なくされる。しかしシ
ールドガスに還元性のガスである水素を使用したことに
より酸化した被切断材を還元することができ、後に溶接
作業をする場合に欠陥を生じることがない。
【００２４】またシールドガスを旋回させることにより
切断面の開先角度を特性づけたり、シールドガスのプラ
ズマガスに対する噴出角度、旋回の強弱および有無、プ
ラズマガスに添わせる角度等を設定することによりシー
ルドガスがプラズマガスに与える影響を調節することが
できる。
切断面の開先角度を特性づけたり、シールドガスのプラ
ズマガスに対する噴出角度、旋回の強弱および有無、プ
ラズマガスに添わせる角度等を設定することによりシー
ルドガスがプラズマガスに与える影響を調節することが
できる。
【００２５】なお、シールドガスに水素を用いて示した
が、他にも水素を含む混合ガス、炭化性水素ガスなど還
元作用を有するガスであれば、シールドガスに用いるこ
とができる。また、上記実施例に於いてはノズル及びキ
ャップを二重構造として、２系統のガスを噴出するプラ
ズマトーチを用いて説明した。しかし、３系統又はそれ
以上のガスを噴出するプラズマトーチに本発明を適用す
れば、さらに酸化を防止する効果を得ることができる。
が、他にも水素を含む混合ガス、炭化性水素ガスなど還
元作用を有するガスであれば、シールドガスに用いるこ
とができる。また、上記実施例に於いてはノズル及びキ
ャップを二重構造として、２系統のガスを噴出するプラ
ズマトーチを用いて説明した。しかし、３系統又はそれ
以上のガスを噴出するプラズマトーチに本発明を適用す
れば、さらに酸化を防止する効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係るプラズマ切断方法によれ
ば、シールドガスに還元作用を有するガスを用いたこと
により、酸化した切断面を還元することができる。従っ
てプラズマガスに還元性ガスを混入する必要がないこと
から切断速度を維持することができる。従って、高速に
切断しつつ、且つ溶接欠陥の生じない高品質な切断面を
安定して得ることができるため、品質および作業効率の
向上が両立できる。
ば、シールドガスに還元作用を有するガスを用いたこと
により、酸化した切断面を還元することができる。従っ
てプラズマガスに還元性ガスを混入する必要がないこと
から切断速度を維持することができる。従って、高速に
切断しつつ、且つ溶接欠陥の生じない高品質な切断面を
安定して得ることができるため、品質および作業効率の
向上が両立できる。
【００２７】また、シールドガスを旋回させたり、傾斜
させたりすることによってシールドガスがプラズマジェ
ットに与える影響を調節することができる。また、プラ
ズマアークと同心に複数のシールドガスを配置すること
によりさらに高い還元効果を得ることができる。
させたりすることによってシールドガスがプラズマジェ
ットに与える影響を調節することができる。また、プラ
ズマアークと同心に複数のシールドガスを配置すること
によりさらに高い還元効果を得ることができる。
【図1 】 プラズマ切断トーチの先端近傍の断面図
１… プラズマトーチ 11… プラズマガス供給路 10… センタリングストーン 12… シールドガス供給路 ２… 電極 21… 電極材 ３… ノズル 31… 第一ノズル 31ａ、32ａ…オリフィス 32ｂ… シールドガス 32… 第二ノズル 33… プラズマガス通路 34… シールドガス通路 ４… キャップ 41… 第一キャップ 42… 第二キャップ
Claims (5)
- 【請求項１】 埋め込み電極を使用して、空気、窒素、
あるいはこれらを主成分とした混合気体をプラズマ化
し、ノズル先端よりプラズマジェットを旋回させつつ噴
出して非鉄金属を切断するプラズマ切断方法において、
前記プラズマジェットの周囲に還元作用を有するシール
ドガスを添わせることを特徴としたプラズマ切断方法。 - 【請求項２】 前記シールドガスは水素、又は水素を含
む混合ガス、又は炭化性水素ガスであることを特徴とす
る請求項１に記載のプラズマ切断方法。 - 【請求項３】 前記シールドガスは前記プラズマジェッ
トの周囲を旋回するよう噴出されることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載のプラズマ切断方法。 - 【請求項４】 前記シールドガスを前記プラズマガスと
平行か又は傾斜するように噴出することを特徴とする請
求項１、請求項２又は請求項３に記載のプラズマ切断方
法。 - 【請求項５】 プラズマアークと同心に複数のシールド
ガスを配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれか１項に記載のプラズマ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116270A JPH09295156A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | プラズマ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116270A JPH09295156A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | プラズマ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295156A true JPH09295156A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14682929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8116270A Pending JPH09295156A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | プラズマ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09295156A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11342476A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Daihen Corp | ステンレス鋼のエアープラズマ切断方法および切断装置 |
| JP2012014958A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Nagoya Univ | プラズマ加工方法およびプラズマ加工装置 |
| JP2014007126A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマトーチ |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8116270A patent/JPH09295156A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11342476A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Daihen Corp | ステンレス鋼のエアープラズマ切断方法および切断装置 |
| JP2012014958A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Nagoya Univ | プラズマ加工方法およびプラズマ加工装置 |
| JP2014007126A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマトーチ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050414 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050419 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050906 |