報告書番号

W91024

タイトル（和文）

交流プラズマトーチにおける電極の損耗現象－電極のサイズおよび先端面積の影響－

タイトル（英文）

EROSION OF ELECTRODE IN A/C/ PLASMA TORCHES -EFFECTS OF ELECTRODE SIZE AND TIP AREA-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

交流プラズマトーチの電極の損耗を低減させる第１ステップとして，小電流領域（２００Ａ）の交流プラズマを対象として電極のサイズおよび先端面積が損耗に及ぼす影響を調べた。なお，電極は酸化ランタン入りタングステンを用いた。（１）電極を太く短くして，電極長と電極断面積の比を１．１ｍｍ＊＊－１から０．２ｍｍ＊＊－１へと約１／６に小さくすることにより，損耗率を１８ｎｇ／Ｃから１ｎｇ／Ｃ（実用レベル）へと約１／２０に低減できた。（２）電極長を電極断面積の比が０．９３ｍｍ＊＊－１の場合に，電極先端面積を７ｍｍ＊＊２から２８ｍｍ＊＊２へと４倍に大きくすることにより，損耗率を１／３に低減できた。（３）電極軸方向の温度分布計算を行ない電極先端の温度を算出した。その結果，その先端温度を融点（３６６０Ｋ）から１０００Ｋ程度下げれば，損耗率を１ｎｇ／Ｃ程度まで低減できることを明らかにした。

概要 （英文）

SEVERE EROSION OF THE TUNGSTEN-ELECTRODE IS ONE PROBLEM OF A/C/ PLASMA TORCHES. TO REDUCE THE ELECTRODE EROSION,FIRST,THE EFFECTS OFTHE ELECTRODE SIZE AND TIP AREA ON EROSION WERE CLARIFIED AT A LOW CURRENT (200 A) USING AN EXPERIMENTAL PLASMA TORCH. LANTHANUM OXIDE-TUNGSTEN (LA2O3-W) WAS USED AS ELECTRODE. THE MAIN RESULTS ARE AS FOLLOWS: (1)THICKENING AND SHORTENING THE ELECTRODE BY DECREASING 1/SC (1:ELECTRODE LENGTH,SC:ELECTRODE CROSS-SECTION AREA) BY ABOUT 60% (1.1->0.2 MM**-1) DECREASED ELECTRODE EROSION BY 90% (18-> 1 NG/C). (2)AT 1/SC=0.93 MM**-1,INCREASING THE ELECTRODE TIP AREA BY FOUR (7->28 MM**2) DECREASED THE ELECTRODE EROSION RATE BY 33% (9-> 3 NG/C) (3)THE TEMPERATURE DISTRIBUTION ALONG THE ELCTRODE AXIS AND THE TEMPERATURE OF THE ELCTRODE TIP WERE CALCULATED. THERE WAS A STRONG CORRELATION BETWEENTEMPERATURE AND ELECTRODE EROSION. DECREASING THE ELECTRODE TIP TEMPERATURE BY ABOUT 1000K (3660K MELTING POINT ->2700K) DECREASED THE ELECTRODE EROSION RATE BY 1 NG/C.

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