Dabei besteht eine solche Düse im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metall-Legierung mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit. Außerdem wird eine sol- che Düse eines Plasmabrenners üblicherweise gekühlt.

Sie kann zum Plasmaschweißen und bevorzugt zum Plas- maschneiden eingesetzt werden.

Plasmabrenner weisen bekanntermaßen zwei extrem be- lastete Elemente auf. Dies sind zum einen die als Ka- thode geschaltete Elektrode, die im Inneren eines Plasmabrenners angeordnet ist und zum anderen die entsprechende Düse, durch die der Plasmastrahl auf die jeweilige Werkstückoberfläche gerichtet wird.

Dabei wird auch die Düse solcher Plasmabrenner durch

die sehr hohen Temperaturen und zusätzlich durch die Strömungskinetik des durch die Düsenöffnung austre- tenden heißen und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Plasmastrahls in erheblichem Maße be- lastet. Infolge dieser Einflüsse, die gegebenenfalls noch durch Plasmadruckschwankungen erhöht werden, kommt es zum Abtrag von metallischem Düsenwerkstoff, wobei auch eine Delamination, eine Kraterbildung oder ein Abplatzen häufig nicht zu vermeiden sind.

Dementsprechend weisen auch die herkömmlichen an Plasmabrennern eingesetzten Düsen eine relativ kurze Lebensdauer auf und müssen demzufolge regelmäßig aus- getauscht werden, so dass der verschleißbedingte Aus- tausch von Düsen einen Kostenfaktor für solche Anla- gen darstellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten vor- zuschlagen, um die Lebensdauer von Düsen für Plas- mabrenner zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Düse für Plasmabrenner, die die Merkmale des Anspruchs 1 auf- weist und einem Herstellungsverfahren für solche Dü- sen gemäß Patentanspruch 13 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Düsen für Plasmabrenner beste- hen im Wesentlichen aus Metall oder einer Metall- Legierung, bevorzugt Kupfer oder einer Kupfer- Legierung. Zusätzlich sind jedoch zumindest bereichs- weise verschleißfeste Mikropartikel eines Hartstoffes in das Metall bzw. die Metall-Legierung eingebettet.

Infolge der eingebetteten Mikropartikel kann die Fes- tigkeit erhöht werden und gleichzeitig wird aber die Wärmeleitfähigkeit, die Voraussetzung für eine effek- tive Kühlung erfindungsgemäßer Düsen ist, nur im ver- nachlässigbarem Maß reduziert.

Die in die Metallmatrix eingebetteten Mikropartikel sollten eine maximale Korngröße von 30 ym, bevorzugt von 15 Um nicht überschreiten. Dabei können auch Mik- ropartikel eingebettet sein, deren Korngröße im Nano- meterbereich liegt, so dass der gewählte Begriff Mik- ropartikel für die Erfindung auch einen Korngrößenbe- reich zwischen 0,01 bis 30 Am umfassen soll.

In das Metall oder die Metall-Legierung, aus der die eigentliche Düse für Plasmabrenner im Wesentlichen besteht, können Mikropartikel mit nahezu konstanter Korngröße eingebettet worden sein.

Es können aber auch Mikropartikel innerhalb eines vorgebbaren Korngrößenspektrums eingebettet werden, wobei die mittlere Korngröße dso eines solchen Korn- größenspektrums dann um eine Korngröße im Bereich zwischen 1 und 5 Mm liegen sollte. So können Parti- kel, die auch kleiner als 1 Am (bis zu 0, 01ym) sind, eingebettet sein.

Die erfindungsgemäß einzubettenden Mikropartikel sollten aus einem keramischen Hartstoff bestehen.

Hierfür geeignet sind unterschiedliche Oxide, Karbi- de, Nitride oder auch Boride.

Als besonders geeignet haben sich Karbide und hier wiederum Siliziumkarbid oder auch Borkarbid herausge-

stellt. Insbesondere die bezeichneten Karbide redu- zieren die Wärmeleitfähigkeit des Düsenwerkstoffes nur geringfügig und sind außerdem noch kostengünstig einsetzbar.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Mikropartikel aus mindestens zwei der vorab bezeichneten chemischen Verbindungen in das die Düse bildende Metall bzw. die Metall-Legierung einzubetten, so dass gegebenenfalls eine Optimierung bezüglich der erreichbaren Festig- keit, Verschleißfestigkeit und des gewünschten Wärme- leitvermögens erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäß einzubettenden Mikropartikel kön- nen innerhalb des Gesamtvolumens einer Düse verteilt angeordnet sein.

Dies ist aber unter Berücksichtigung der erwähnten Verschleißeinflüsse nicht unbedingt erforderlich, so dass die Einbettung von Mikropartikeln auch lokal differenziert erfolgen kann und dabei die entspre- chend herrschenden Verfahrensbedingungen bei der Plasmabearbeitung in bzw. an der Düse berücksichtigt werden können.

So können Mikropartikel im in das Innere der Düse weisenden Bereich eingebettet sein, so dass die ther- mischen und strömungskinetischen Einflüsse dort bes- ser beherrschbar sind.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Mikropartikel lediglich im Bereich der Düsenöffnung einzubetten.

Des Weiteren kann aber auch eine lokal differenzierte Einbettung von Mikropartikeln eingestellt werden, wo- bei bestimmte Volumenbereiche frei von Mikropartikeln

sind. Dies kann beispielsweise mittels einer strei- fenförmigen, spiralförmigen oder kreisringförmigen Einbettung von Mikropartikeln realisiert werden, wo- bei auch mehrere solcher voneinander getrennten Streifen, Spiralen oder Ringe ausgebildet werden kön- nen.

Die eingebetteten Mikropartikel sollten am Gesamtvo- lumen einer erfindungsgemäßen Düse einen Volumenan- teil von 0,5 bis maximal 15% ausfüllen. Ein Volumen- anteil von maximal 10% kann aber ausreichen, um die gewünschten Effekte zu erreichen.

Die erfindungsgemäßen Düsen für Plasmabrenner können vorteilhaft so hergestellt werden, dass eine Pulver- mischung des eingesetzten Metalls oder der eingesetz- ten Metall-Legierung, bevorzugt Kupfer oder Kupfer- Legierung mit den jeweiligen Mikropartikel einem, be- vorzugt hydrostatischen Strangpressverfahren unterzo- gen wird.

Hierbei kann zumindest eine voll-oder hohlzylindri- sche Gestalt ausgebildet und eine ausreichende Dichte des Düsenwerkstoffes erreicht werden.

Im Nachgang besteht die Möglichkeit die letztendliche Düsenkontur durch spanende Bearbeitung allein oder in Kombination mit einer Umformung auszubilden. Die End- kontur kann aber auch unter Verzicht auf eine spanen- de Bearbeitung ausschließlich durch ein Umformverfah- ren ausgebildet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden.

Für die Herstellung eines Beispiels einer erfindungs-

gemäßen Düse wurden pulverförmiges Elektrolytkupfer mit 4 Masse-% Siliziumkarbidpulver intensiv ver- mischt. Das Siliziumkarbidpulver hatte eine mittlere KorngröSe d50= 12 gm. Aus der Pulvermischung wurde durch kaltisostatisches Pressen ein Zylinder mit ei- nem Außendurchmesser von ca. 20 mm und einer Länge von 250 mm hergestellt.

Durch spanende Bearbeitung wurden eine glatte Ober- fläche und ein Außendurchmesser von 15 mm erhalten.

Dieser zylindrische Einsatz wurde in einen Kupferzy- linder mit einer entsprechenden Innenbohrung einge- setzt, der einen Außendurchmesser von 80 mm aufwies.

Anschließend wurde der Außendurchmesser durch Strang- pressen auf 23 mm reduziert. Der so erhaltene zylin- derförmige Körper wies einen Kernbereich mit einem Durchmesser von 3,8 mm auf, in dem die Siliziumparti- kel eingebettet sind.

Mit einer daraus hergestellten Düse für einen Plas- mabrenner wurde bei einem Vergleich mit einer her- kömmlichen Düse, beim Plasmaschneiden von Baustahl, mit Sauerstoff als Plasmagas und bei einer elektri- schen Stromstärke von 150 A, eine um 30 % erhöhte Le- bensdauer erreicht.