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)鋁熔射與炭棒結合所需的能量消耗，并改善熔射時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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明有關一種用在電弧開槽加工方法的炭棒，尤指一種結合鋁或鋁合金為主要導電材料來取代電鍍銅的炭弧氣刨炭棒。
【背景技術】
[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電材料，請參閱圖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產生電弧所需要的高電流，但銅于高溫燃燒時產生的煙霧將對人體有害。
[0003]另外，現(xiàn)有的電鍍銅制程產生大量的含銅離子廢水以及電鍍產生酸性氣體，容易造成水質、土壤及空氣的重金屬污染，因此必須設置對應的環(huán)保設備，然而，在環(huán)保意識日益提升的當下，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，再以金屬熔點以下燒結。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，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造成能源耗損經(jīng)濟性差。
[0006]然而，由于以鋁材作為導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，在導電性金屬的外圍披覆以人造石墨為主要材料及結合劑(煤焦油、浙青)混練成型后、以金屬熔點以下的溫度不活性環(huán)境下燒結。但由于現(xiàn)有炭棒電極燒結須達1000°c以上高溫，已超出鋁及大部份金屬的熔點，若以低溫燒結成的炭棒電阻值偏高，充填惰性氣體的不活性環(huán)境燒結條件成本高且無法連續(xù)式生產。
[0007]此外，亦有人研發(fā)出使用金屬棒插入炭棒內后以金屬熔點以下溫度燒結，但是由于方法因未達金屬熔點，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)炭精棒的制成及結構實有改良創(chuàng)新的必要。

【發(fā)明內容】

[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電材料的炭弧氣刨炭棒，并以熔融狀態(tài)壓注入炭棒內部，降低了傳統(tǒng)鋁熔射與炭棒結合所需的能量消耗，并改善熔射時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)熔射過程中所產生的強光、噪音及金屬粉塵等污染對人體及環(huán)境造成影響，并可讓金屬熔射的制造工時縮短，減少金屬消耗量，讓制造成本大幅降低。
[0010]為達到所述目的，本發(fā)明是由一鋁/鋁合金單元來結合一炭棒單元，上述炭棒單元具有一長條型的本體，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)段的長度設為2~4_。
[0011]本發(fā)明炭棒單元由人造石墨、石油焦、碳黑及結合劑混合，并以押出成型機成型并經(jīng)過1000°C以上高溫燒成；上述炭棒單元的密度介于1.76~1.84g/cm3,結構強度介于500~850kgf/cm2。且上述鋁/鋁合金單元的純鋁含量必須達到80wt%以上；而上述鋁/鋁合金單元的重量百分比占整個炭弧氣刨炭棒的10~40%。
[0012]本發(fā)明的特點在于:將鋁/鋁合金單元以熔融狀態(tài)壓注入炭棒內部中心部，降低了傳統(tǒng)鋁熔射與炭棒結合所需的能量消耗，并可改善熔射時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)應用的壓注過程將不會產生強光、噪音及金屬粉塵等污染對人體及環(huán)境造成影響，并可讓鋁與炭棒結合的制造工時縮短，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)明炭弧氣刨炭棒應用于電弧開槽加工的示意圖。
[0019]【主要組件符號說明】
[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
【具體實施方式】
[0029]為便于更進一步對本發(fā)明的構造、使用及其特征有更深一層明確詳實的認識與了解，現(xiàn)舉出較佳實施例，配合附圖詳細說明如下:
[0030]請參閱圖2至圖4所示，于一較佳實施例中，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22兩部分所構成。[0031]上述炭棒單元21具有一長條狀圓型的本體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形成一對應圓柱狀的被覆蓋區(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的長度設為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、碳黑及結合劑混合，并以押出成型機成型并經(jīng)過1000°c以上高溫燒成，藉以提升炭棒單元21密度以及結構強度；上述炭棒單元21的密度介于1.76~1.84g/cm3,結構強度介于500~850kgf/cm2,始能承受招/招合金單元22注入中心部212時的壓力。
[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炭弧氣刨炭棒20的10~40%，如此方能傳導電弧放電時所需要的大電流。
[0035]請參閱圖5所示，本發(fā)明炭弧氣刨炭棒20于制作時，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)熔射工法的產品，效能依據(jù)消耗度比較如下:
[0037]
【權利要求】
1.一種炭弧氣刨炭棒,其特征在于,包含: 一炭棒單元，具有一長條型的本體，并將上述本體內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、碳黑及結合劑混合，并以押出成型機成型并經(jīng)過1000°C以上高溫燒成。
3.根據(jù)權利要求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:所述炭棒單元的結構強度介于500 ?850kgf/cm2。
5.根據(jù)權利要求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到80wt%以上。
6.根據(jù)權利要求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炭弧氣刨炭棒的10?40%。
7.根據(jù)權利要求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)段長度為2?4mm。
【文檔編號】B23K35/04GK103722300SQ201210381021
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權日:2012年10月10日
【發(fā)明者】薛成彬, 謝和祥, 余文平, 紀毅君 申請人:臺松科技股份有限公司