炭弧氣刨炭棒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種炭弧氣刨炭棒，采用鋁或鋁合金為主要導(dǎo)電材料，包含一炭棒單元以及一鋁/鋁合金單元，其中，炭棒單元具有一長(zhǎng)條型的本體，且本體中央鏤空形成一中心部，該中心部于本體第一端形成第一開口端，并朝向本體第二端延伸形成第二開口端，而鋁/鋁合金單元以熔融的液體狀態(tài)利用壓力由炭棒單元的第二開口端注入中心部，并在冷卻固化后于本體中心部形成一被覆蓋區(qū)段，另由本體第二開口端向外凸出形成一外露區(qū)段。藉此，可降低了傳統(tǒng)鋁熔射與炭棒結(jié)合所需的能量消耗，并改善熔射時(shí)金屬噴出的附著量少，且涂層厚度均勻性不易控制的問題，另可將金屬熔射的制造工時(shí)縮短、減少金屬消耗，讓制造成本降低。
【專利說明】炭弧氣刨炭棒
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種用在電弧開槽加工方法的炭棒，尤指一種結(jié)合鋁或鋁合金為主要導(dǎo)電材料來取代電鍍銅的炭弧氣刨炭棒。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上現(xiàn)有電弧開槽加工的炭棒，主要都是使用電鍍銅作為炭弧氣刨炭棒的主要導(dǎo)電材料，請(qǐng)參閱圖1所示，傳統(tǒng)的炭弧氣刨炭棒(Gouging Carbon)為炭棒10表面透過配合銅板11電鍍后，披覆形成一銅鍍層12，降低電極棒電阻藉以傳導(dǎo)產(chǎn)生電弧所需要的高電流，但銅于高溫燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧將對(duì)人體有害。
[0003]另外，現(xiàn)有的電鍍銅制程產(chǎn)生大量的含銅離子廢水以及電鍍產(chǎn)生酸性氣體，容易造成水質(zhì)、土壤及空氣的重金屬污染，因此必須設(shè)置對(duì)應(yīng)的環(huán)保設(shè)備，然而，在環(huán)保意識(shí)日益提升的當(dāng)下，將造成制造成本的逐漸高漲。
[0004]由于傳統(tǒng)電鍍銅方式具有危害人體的缺失，且鋁材無法以電鍍的方式與炭棒結(jié)合，故現(xiàn)有的熔射工法利用高溫將鋁熔化噴涂于碳棒表面后，再施以接近熔點(diǎn)溫度重熔再處理，消耗的能量非常大，使用上非常不便。
[0005]因此，目前開發(fā)出一種招制炭弧氣刨炭棒(Gouging Carbon),其主是利用熔射的方式將鋁材披覆于炭棒表面，再以金屬熔點(diǎn)以下燒結(jié)。但傳統(tǒng)熔射工法的鋁材能覆著在炭棒的表面量少，往往造成材料浪費(fèi)，且鋁材容易氧化披覆的金屬間密著性較差電阻偏高，造成電極棒消耗快速使用壽命低下，且加上必須再次燒結(jié)造成能源耗損經(jīng)濟(jì)性差。
[0006]然而，由于以鋁材作為導(dǎo)電材料面臨到如前述的困難，故有人研發(fā)出使用押出成型的方法，在導(dǎo)電性金屬的外圍披覆以人造石墨為主要材料及結(jié)合劑(煤焦油、浙青)混練成型后、以金屬熔點(diǎn)以下的溫度不活性環(huán)境下燒結(jié)。但由于現(xiàn)有炭棒電極燒結(jié)須達(dá)1000°c以上高溫，已超出鋁及大部份金屬的熔點(diǎn)，若以低溫?zé)Y(jié)成的炭棒電阻值偏高，充填惰性氣體的不活性環(huán)境燒結(jié)條件成本高且無法連續(xù)式生產(chǎn)。
[0007]此外，亦有人研發(fā)出使用金屬棒插入炭棒內(nèi)后以金屬熔點(diǎn)以下溫度燒結(jié)，但是由于方法因未達(dá)金屬熔點(diǎn)，故金屬與炭棒之間有著密著性不足的問題。有鑒于目前現(xiàn)有炭精棒仍有前述諸多缺失，故傳統(tǒng)炭精棒的制成及結(jié)構(gòu)實(shí)有改良創(chuàng)新的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的，旨在提供一種利用鋁或鋁合金取代電鍍銅成為主要導(dǎo)電材料的炭弧氣刨炭棒，并以熔融狀態(tài)壓注入炭棒內(nèi)部，降低了傳統(tǒng)鋁熔射與炭棒結(jié)合所需的能量消耗，并改善熔射時(shí)金屬噴出的附著量少且涂層厚度均勻性不易控制的問題。
[0009]本發(fā)明的次要目的在于避免傳統(tǒng)熔射過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)光、噪音及金屬粉塵等污染對(duì)人體及環(huán)境造成影響，并可讓金屬熔射的制造工時(shí)縮短，減少金屬消耗量，讓制造成本大幅降低。
[0010]為達(dá)到所述目的，本發(fā)明是由一鋁/鋁合金單元來結(jié)合一炭棒單元，上述炭棒單元具有一長(zhǎng)條型的本體，并于上述本體中央鏤空形成一中心部,上述中心部于本體第一端形成一第一開口端，并朝向上述本體第二端延伸形成一第二開口端，而上述鋁/鋁合金單則以熔融的液體狀態(tài)利用壓力由上述炭棒單元的第二開口端注入中心部，上述鋁/鋁合金單元冷卻固化后，將于上述本體的中心部形成一被覆蓋區(qū)段，并由上述本體的第二開口端向外凸出形于成一外露區(qū)段；其中，上述炭弧氣刨炭棒的電阻為0.1~Ι.ΟπιΩ-cm;上述外露區(qū)段的長(zhǎng)度設(shè)為2~4_。
[0011]本發(fā)明炭棒單元由人造石墨、石油焦、碳黑及結(jié)合劑混合，并以押出成型機(jī)成型并經(jīng)過1000°C以上高溫?zé)桑簧鲜鎏堪魡卧拿芏冉橛?.76~1.84g/cm3,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度介于500~850kgf/cm2。且上述鋁/鋁合金單元的純鋁含量必須達(dá)到80wt%以上；而上述鋁/鋁合金單元的重量百分比占整個(gè)炭弧氣刨炭棒的10~40%。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)在于:將鋁/鋁合金單元以熔融狀態(tài)壓注入炭棒內(nèi)部中心部，降低了傳統(tǒng)鋁熔射與炭棒結(jié)合所需的能量消耗，并可改善熔射時(shí)金屬噴出的附著量少且涂層厚度均勻性不易控制的問題。此外，后續(xù)應(yīng)用的壓注過程將不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光、噪音及金屬粉塵等污染對(duì)人體及環(huán)境造成影響，并可讓鋁與炭棒結(jié)合的制造工時(shí)縮短，減少金屬消耗量，讓制造成本大幅降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是習(xí)知炭棒于表面電鍍銅的示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明炭弧氣刨炭棒的立體圖；
[0015]圖3是圖2的斷面圖；
[0016]圖4是圖3的分解圖；
`[0017]圖5是本發(fā)明鋁/鋁合金壓注入炭棒的示意圖:以及
[0018]圖6是本發(fā)明炭弧氣刨炭棒應(yīng)用于電弧開槽加工的示意圖。
[0019]【主要組件符號(hào)說明】
[0020]10炭棒211本體
[0021]11銅板212中心部
[0022]12銅鍍層213第一開口端
[0023]20---炭弧氣刨炭棒 214---第二開口端
[0024]21 炭棒單兀22 招/招合金單兀
[0025]221---被覆蓋區(qū)段 32---壓注活塞
[0026]222外露區(qū)段40金屬材
[0027]30并合模具41噴焊槍
[0028]31制作空間
【具體實(shí)施方式】
[0029]為便于更進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的構(gòu)造、使用及其特征有更深一層明確詳實(shí)的認(rèn)識(shí)與了解，現(xiàn)舉出較佳實(shí)施例，配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0030]請(qǐng)參閱圖2至圖4所示，于一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明炭弧氣刨炭棒20主要是以一炭棒單元21以及一鋁/鋁合金單元22兩部分所構(gòu)成。[0031]上述炭棒單元21具有一長(zhǎng)條狀圓型的本體211，并于上述本體211中央鏤空形成一圓柱狀的中心部212，上述中心部212于本體211第一端(即頭端)形成一與外部連通的第一開口端213，并于上述本體211第二端(即尾端)形成另一與外部連通的第二開口端214。
[0032]上述鋁/鋁合金單元22利用壓力，以熔融的液體狀態(tài)由上述炭棒單元21開口端214注入中心部212，上述鋁/鋁合金單元22冷卻固化后，將于上述本體211的中心部212形成一對(duì)應(yīng)圓柱狀的被覆蓋區(qū)段221，并由上述本體211的開口端214向外凸出形于成一外露區(qū)段222，上述外露區(qū)段222的外徑切齊上述炭棒單元21的外徑，且上述外露區(qū)段222的長(zhǎng)度設(shè)為2~4_，避免壓注過程中上述炭棒單元21破損。
[0033]本發(fā)明炭棒單元21由人造石墨、石油焦、碳黑及結(jié)合劑混合，并以押出成型機(jī)成型并經(jīng)過1000°c以上高溫?zé)桑逡蕴嵘堪魡卧?1密度以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；上述炭棒單元21的密度介于1.76~1.84g/cm3,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度介于500~850kgf/cm2,始能承受招/招合金單元22注入中心部212時(shí)的壓力。
[0034]本發(fā)明鋁/鋁合金單元22透過熔融狀態(tài)壓注入炭棒中心部212，使金屬與炭棒之間緊密接著；且上述鋁/鋁合金單元22的純鋁含量必須達(dá)到80wt%以上，避免有害金屬造成生態(tài)環(huán)境及人體傷害；而上述鋁/鋁合金單元22的重量百分比占整個(gè)炭弧氣刨炭棒20的10~40%，如此方能傳導(dǎo)電弧放電時(shí)所需要的大電流。
[0035]請(qǐng)參閱圖5所示，本發(fā)明炭弧氣刨炭棒20于制作時(shí)，須將上述炭棒單元21裝入兩并合模具30所形成的制作空間31中，并于上述并合模具30外部連接一壓注活塞32，將上述鋁/鋁合金單元22加壓注入已放置于上述并合模具30內(nèi)的炭棒單元21的中心部212，而熔融狀態(tài)的鋁/鋁合金單元22將與上述炭棒單元21結(jié)合后冷卻后形成上述被覆蓋區(qū)段221及外露區(qū)段222，如此即可形成一電阻值為0.1~1.0m Ω-cm的炭弧氣刨炭棒20，具有良好的導(dǎo)電性。
[0036]本發(fā)明所制造的炭弧氣刨炭棒20效能優(yōu)于現(xiàn)行傳統(tǒng)熔射工法的產(chǎn)品，效能依據(jù)消耗度比較如下:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種炭弧氣刨炭棒,其特征在于,包含: 一炭棒單元，具有一長(zhǎng)條型的本體，并將上述本體內(nèi)部中央鏤空形成一中心部，上述中心部于本體第一端形成一第一開口端，并朝向上述本體第二端延伸形成一第二開口端；以及 一鋁/鋁合金單元，以熔融的液體狀態(tài)利用壓力由上述炭棒單元的第二開口端注入中心部，上述鋁/鋁合金單元在冷卻固化后，將于上述本體的中心部形成一被覆蓋區(qū)段，并由上述本體的第二開口端向外凸出形成一外露區(qū)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述炭棒單元由人造石墨、石油焦、碳黑及結(jié)合劑混合，并以押出成型機(jī)成型并經(jīng)過1000°C以上高溫?zé)伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述炭棒單元的密度介于1.76 ?1.84g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述炭棒單元的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度介于500 ?850kgf/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述鋁/鋁合金單元的純鋁含量必須達(dá)到80wt%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述鋁/鋁合金單元的重量百分比占整個(gè)炭弧氣刨炭棒的10?40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述炭弧氣刨炭棒的電阻為0.1 ?1.0m Ω -cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭弧氣刨炭棒，其特征在于:所述外露區(qū)段長(zhǎng)度為2?4mm。
【文檔編號(hào)】B23K35/04GK103722300SQ201210381021
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】薛成彬, 謝和祥, 余文平, 紀(jì)毅君 申請(qǐng)人:臺(tái)松科技股份有限公司