Brevet FR2650470A1 — publié le 19910201

La présente invention est relative aux tor- ches de travail à l'arc plasma. Elle concerne en pre- mier lieu une électrode pour une telle torche, du type comprenant un support électroconducteur qui présente à - son extrémité un évidement dans lequel est disposé un insert émissif, notamment en zirconium ou en hafnium. Les torches de coupage -plasma fonctionnant sous gaz plasmagène oxydant sont généralement équipées d une cathode émissive en zirconium ou en hafnium, insérée dans une pièce en cuivre tenant lieu de support et de refroidisseur, l'ensemble étant communé- ment appelé électrode. Lors du fonctionnement de la torche,-la ra- cine de l'arc s'accroche au centre de la cathode, o il se forme progressivement un cratère à la surface duquel se développe une couche d'oxyde de zirconium ou de hafnium. A chaud, cet oxyde est fluide et conduc- teur et permet l'émission cathodique. Lorsque l'arc plasma est interrompu, l'oxyde se solidifie et devient isolant. A la solidification, il se forme fréquemment, en périphérie du cratère, un bourrelet d'oxyde qui fait saillie sur la surface frontale de l'insert. Dans l'agencement habituel, l'insert affleu- re la face d'extrémité du support. Par suite, le bour- relet d'oxyde fait saillie au-delà de cette face d'ex- trémité. Ceci ne présente aucun caractère gênant dans le cas d'une torche conventionnelle, o électrode et tuyère sont fixes et o l'établissement de l'arc est initié par une décharge haute fréquence. Par contre, dans le cas d'un matériel du type, décrit par exemple par les FR-A-2 556 549 et 2 562 748, o l'al- lumage de l'arc est obtenu en réalisant un court-cir- cuit entre l'électrode et la tuyère, il arrive que ce bourrelet d'oxyde forme une barrière électriquement isolante qui empêche le passage fiable du courant entre l'électrode et la tuyère et, par suite, l'allu- mage fiable de l'arc. À L'invention a pour but d'améliorer la fiabi- lité de l'allumage de l'arc dans les torches à alluma- ge par court-circuit. A cet effet, elle a pour objet une électrode pour torche de travail à l'arc plasma, du type préci- té, caractérisée en ce que la zone de l'extrémité du support située autour dudit évidement comporte une saillie en matériau électroconducteur dirigée axia-- lement. Suivant des caractéristiques avantageuses: - la saillie est venue de matière avec le support - ledit évidement est ménagé dans le fond d'un lamage circulaire creusé dans la face d'extrémité du support. L invention a également pour objet une tor- che de travail à l'arc plasma, du type comprenant un corps de torche dans lequel une électrode et une tuyè- re sont montées mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position normale de travail, o elles sont espacées l'une de l'autre, et une position de contact mutuel destinée à l'amorçage de l'arc, l'électrode comprenant un support électroconducteur qui présente à son extrémité un évidement dans lequel est disposé un insert émissif, caractérisée en ce que l'électrode est telle que définie ci-dessus. En variante, la torche suivant l'invention est du meme type et est caractérisée en ce que la tu- yère comporte une saillie en matériau électroconduc- teur dirigée axialement, en regard de la zone de l'ex- trémité du support située autour dudit évidement. - Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, sur lequel:- - la Fig. 1 est une vue schématique partiel- le en coupe axiale d'une torche de coupage plasma con- forme à l'invention; et - la Fig. 2 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle de la partie d'extrémité de l'électrode. La torche représentée à la Fig. 1 dans la mesure nécessaire à la compréhension de l'invention est pour l'essentiel celle décrite dans le FR-A- 2 556 549 précité. Elle possède une symétrie générale d'axe X-X supposé vertical et comprend un corps tubulaire 1 dans lequel est fixée une électrode axiale 2. Un porte-tuyère 3 vissé sur le corps 1 définit un épaulement de butée 4 pour une tuyère 5 en forme de coupelle montée coulissante axialement et sollicitée vers l'épaulement 4 par un ressort 6 et, en service, également par la pression du gaz plasmagène arrivant par l'espace annulaire 7 existant entre le corps 1 et l'électrode 2. Ainsi la tuyère 5, qui est percée d'un trou axial 8 pour la sortie de l'arc et du plasma, est mobile axialement entre la position normale de travail représentée, espacée de l'électrode, et une position d'allumage de l'arc par court-circuit dans laquelle elle vient au contact de la face inférieure 9 de l'électrode en prenant appui sur la pièce métallique à découper (non représentée), une tension électrique étant appliquée entre l'électrode et cette pièce. L'électrode 2 comprend essentiellement un support électroconducteur en cuivre 10 dont la face support électroconducteur en cuivre 10 dont la face d'extrémité 9 est plane et horizontale. Dans cette face est usiné un lamage cylindrique 11, et dans le fond plat et horizontal 12 de ce dernier est ménagé un évidement cylindrique borgne 13 de plus petit diamè- tre. Un insert émissif cathodique 14, constitué d'un bloc cylindrique en zirconium ou en hafnium, est em- manché à force dans l'évidement 13. Après un certain temps d'utilisation avec un gaz plasmagéne oxydant, qui est par exemple de l'air ou de l'oxygène, la partie centrale de l'insert 14 forme un cratère 15 tandis que sa périphérie est recouverte, à froid, d'un bourrelet circulaire 16 d'oxyde de zirconium ou de hafnium électriquement isolant (Fig. 2). Grâce à la présence du lamage 11, ce bourrelet ne fait pas saillie au-delà de la face 9 du support 10, de sorte que l'allumage de l'arc par court-circuit peut s'effectuer de façon fiable. En variante, on- comprend que le meme résul- tat peut être obtenu lorsque le lamage est ménagé, avec un diamètre analogue, dans la face de la tuyère 5 tournée vers l'électrode, comme représenté en trait mixte en 11A à la Fig. 1. REVENDICATIONS 1. Electrode pour torche de travail à l[arc plasma, du type comprenant un support électroconduc- teur (10) qui présente à son extrémité un évidement (13) dans lequel est disposé un insert émissif (14), notamment en zirconium ou en hafnium, caractérisée en ce que la zone de l'extrémité du support située autour dudit évidement (13) comporte une saillie en matériau électroconducteur dirigée axialement. 2. Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la saillie est venue de matière avec le support (10). 3. Electrode suivant la revendication 2, caractérisée en ce que, ledit évidement (13) est ménagé dans le fond d'un lamage circulaire (11) creusé dans la face d'extrémité (9) du support (10). 4. Electrode suivant la revendication 3, - caractérisée en ce que le diamètre du lamage (11) est supérieur à celui dudit évidement (13). 5. Torche de travail à l'arc plasma, du type comprenant un corps de torche (1) dans lequel une électrode (2) et une tuyère (5) sont montées mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position normale de travail, o elles sont espacées l'une de l'autre, et une position de contact mutuel destinée à l'amor- çage de l'arc, l'électrode comprenant un support élec- troconducteur (10) qui présente à son extrémité un évidement (13) dans lequel est disposé un insert émis- sif (14), caractérisée en ce que l'électrode est con- forme à l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Torche de travail à l'arc plasma, du type comprenant un corps de torche (1) dans lequel une électrode (2) et une tuyère (5) sont montées mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position normale de travail, o elles sont espacées l'une de l'autre. et une position de contact mutuel destinée à l'amorça- ge de l'arc, l'électrode comprenant un support élec- troconducteur (10) qui présente à son extrémité un évidement (13) dans lequel est disposé un insert émissif (14), caractérisée en ce que la tuyère com- porte une saillie en matériau électroconducteur diri- gée axialement, en regard de la zone de l'extrémité du support située autour dudit évidement (13).