炭弧气刨炭棒的制作方法

炭弧气刨炭棒的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种炭弧气刨炭棒，采用铝或铝合金为主要导电材料，包含一炭棒单元以及一铝/铝合金单元，其中，炭棒单元具有一长条型的本体，且本体中央镂空形成一中心部，该中心部于本体第一端形成第一开口端，并朝向本体第二端延伸形成第二开口端，而铝/铝合金单元以熔融的液体状态利用压力由炭棒单元的第二开口端注入中心部，并在冷却固化后于本体中心部形成一被覆盖区段，另由本体第二开口端向外凸出形成一外露区段。藉此，可降低了传统铝熔射与炭棒结合所需的能量消耗，并改善熔射时金属喷出的附着量少，且涂层厚度均匀性不易控制的问题，另可将金属熔射的制造工时缩短、减少金属消耗，让制造成本降低。
【专利说明】炭弧气刨炭棒
【技术领域】
[0001]本发明有关一种用在电弧开槽加工方法的炭棒，尤指一种结合铝或铝合金为主要导电材料来取代电镀铜的炭弧气刨炭棒。
【背景技术】
[0002]目前市面上现有电弧开槽加工的炭棒，主要都是使用电镀铜作为炭弧气刨炭棒的主要导电材料，请参阅图1所示，传统的炭弧气刨炭棒(Gouging Carbon)为炭棒10表面透过配合铜板11电镀后，披覆形成一铜镀层12，降低电极棒电阻藉以传导产生电弧所需要的高电流，但铜于高温燃烧时产生的烟雾将对人体有害。
[0003]另外，现有的电镀铜制程产生大量的含铜离子废水以及电镀产生酸性气体，容易造成水质、土壤及空气的重金属污染，因此必须设置对应的环保设备，然而，在环保意识日益提升的当下，将造成制造成本的逐渐高涨。
[0004]由于传统电镀铜方式具有危害人体的缺失，且铝材无法以电镀的方式与炭棒结合，故现有的熔射工法利用高温将铝熔化喷涂于碳棒表面后，再施以接近熔点温度重熔再处理，消耗的能量非常大，使用上非常不便。
[0005]因此，目前开发出一种招制炭弧气刨炭棒(Gouging Carbon),其主是利用熔射的方式将铝材披覆于炭棒表面，再以金属熔点以下烧结。但传统熔射工法的铝材能覆着在炭棒的表面量少，往往造成材料浪费，且铝材容易氧化披覆的金属间密着性较差电阻偏高，造成电极棒消耗快速使用寿命低下，且加上必须再次烧结造成能源耗损经济性差。
[0006]然而，由于以铝材作为导电材料面临到如前述的困难，故有人研发出使用押出成型的方法，在导电性金属的外围披覆以人造石墨为主要材料及结合剂(煤焦油、浙青)混练成型后、以金属熔点以下的温度不活性环境下烧结。但由于现有炭棒电极烧结须达1000°c以上高温，已超出铝及大部份金属的熔点，若以低温烧结成的炭棒电阻值偏高，充填惰性气体的不活性环境烧结条件成本高且无法连续式生产。
[0007]此外，亦有人研发出使用金属棒插入炭棒内后以金属熔点以下温度烧结，但是由于方法因未达金属熔点，故金属与炭棒之间有着密着性不足的问题。有鉴于目前现有炭精棒仍有前述诸多缺失，故传统炭精棒的制成及结构实有改良创新的必要。

【发明内容】

[0008]本发明的主要目的，旨在提供一种利用铝或铝合金取代电镀铜成为主要导电材料的炭弧气刨炭棒，并以熔融状态压注入炭棒内部，降低了传统铝熔射与炭棒结合所需的能量消耗，并改善熔射时金属喷出的附着量少且涂层厚度均匀性不易控制的问题。
[0009]本发明的次要目的在于避免传统熔射过程中所产生的强光、噪音及金属粉尘等污染对人体及环境造成影响，并可让金属熔射的制造工时缩短，减少金属消耗量，让制造成本大幅降低。
[0010]为达到所述目的，本发明是由一铝/铝合金单元来结合一炭棒单元，上述炭棒单元具有一长条型的本体，并于上述本体中央镂空形成一中心部,上述中心部于本体第一端形成一第一开口端，并朝向上述本体第二端延伸形成一第二开口端，而上述铝/铝合金单则以熔融的液体状态利用压力由上述炭棒单元的第二开口端注入中心部，上述铝/铝合金单元冷却固化后，将于上述本体的中心部形成一被覆盖区段，并由上述本体的第二开口端向外凸出形于成一外露区段；其中，上述炭弧气刨炭棒的电阻为0.1~Ι.ΟπιΩ-cm;上述外露区段的长度设为2~4_。
[0011]本发明炭棒单元由人造石墨、石油焦、碳黑及结合剂混合，并以押出成型机成型并经过1000°C以上高温烧成；上述炭棒单元的密度介于1.76~1.84g/cm3,结构强度介于500~850kgf/cm2。且上述铝/铝合金单元的纯铝含量必须达到80wt%以上；而上述铝/铝合金单元的重量百分比占整个炭弧气刨炭棒的10~40%。
[0012]本发明的特点在于:将铝/铝合金单元以熔融状态压注入炭棒内部中心部，降低了传统铝熔射与炭棒结合所需的能量消耗，并可改善熔射时金属喷出的附着量少且涂层厚度均匀性不易控制的问题。此外，后续应用的压注过程将不会产生强光、噪音及金属粉尘等污染对人体及环境造成影响，并可让铝与炭棒结合的制造工时缩短，减少金属消耗量，让制造成本大幅降低。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是习知炭棒于表面电镀铜的示意图；
[0014]图2是本发明炭弧气刨炭棒的立体图；
[0015]图3是图2的断面图；
[0016]图4是图3的分解图；
`[0017]图5是本发明铝/铝合金压注入炭棒的示意图:以及
[0018]图6是本发明炭弧气刨炭棒应用于电弧开槽加工的示意图。
[0019]【主要组件符号说明】
[0020]10炭棒211本体
[0021]11铜板212中心部
[0022]12铜镀层213第一开口端
[0023]20---炭弧气刨炭棒 214---第二开口端
[0024]21 炭棒单兀22 招/招合金单兀
[0025]221---被覆盖区段 32---压注活塞
[0026]222外露区段40金属材
[0027]30并合模具41喷焊枪
[0028]31制作空间
【具体实施方式】
[0029]为便于更进一步对本发明的构造、使用及其特征有更深一层明确详实的认识与了解，现举出较佳实施例，配合附图详细说明如下:
[0030]请参阅图2至图4所示，于一较佳实施例中，本发明炭弧气刨炭棒20主要是以一炭棒单元21以及一铝/铝合金单元22两部分所构成。[0031]上述炭棒单元21具有一长条状圆型的本体211，并于上述本体211中央镂空形成一圆柱状的中心部212，上述中心部212于本体211第一端(即头端)形成一与外部连通的第一开口端213，并于上述本体211第二端(即尾端)形成另一与外部连通的第二开口端214。
[0032]上述铝/铝合金单元22利用压力，以熔融的液体状态由上述炭棒单元21开口端214注入中心部212，上述铝/铝合金单元22冷却固化后，将于上述本体211的中心部212形成一对应圆柱状的被覆盖区段221，并由上述本体211的开口端214向外凸出形于成一外露区段222，上述外露区段222的外径切齐上述炭棒单元21的外径，且上述外露区段222的长度设为2~4_，避免压注过程中上述炭棒单元21破损。
[0033]本发明炭棒单元21由人造石墨、石油焦、碳黑及结合剂混合，并以押出成型机成型并经过1000°c以上高温烧成，藉以提升炭棒单元21密度以及结构强度；上述炭棒单元21的密度介于1.76~1.84g/cm3,结构强度介于500~850kgf/cm2,始能承受招/招合金单元22注入中心部212时的压力。
[0034]本发明铝/铝合金单元22透过熔融状态压注入炭棒中心部212，使金属与炭棒之间紧密接着；且上述铝/铝合金单元22的纯铝含量必须达到80wt%以上，避免有害金属造成生态环境及人体伤害；而上述铝/铝合金单元22的重量百分比占整个炭弧气刨炭棒20的10~40%，如此方能传导电弧放电时所需要的大电流。
[0035]请参阅图5所示，本发明炭弧气刨炭棒20于制作时，须将上述炭棒单元21装入两并合模具30所形成的制作空间31中，并于上述并合模具30外部连接一压注活塞32，将上述铝/铝合金单元22加压注入已放置于上述并合模具30内的炭棒单元21的中心部212，而熔融状态的铝/铝合金单元22将与上述炭棒单元21结合后冷却后形成上述被覆盖区段221及外露区段222，如此即可形成一电阻值为0.1~1.0m Ω-cm的炭弧气刨炭棒20，具有良好的导电性。
[0036]本发明所制造的炭弧气刨炭棒20效能优于现行传统熔射工法的产品，效能依据消耗度比较如下:
[0037]
【权利要求】
1.一种炭弧气刨炭棒,其特征在于,包含: 一炭棒单元，具有一长条型的本体，并将上述本体内部中央镂空形成一中心部，上述中心部于本体第一端形成一第一开口端，并朝向上述本体第二端延伸形成一第二开口端；以及 一铝/铝合金单元，以熔融的液体状态利用压力由上述炭棒单元的第二开口端注入中心部，上述铝/铝合金单元在冷却固化后，将于上述本体的中心部形成一被覆盖区段，并由上述本体的第二开口端向外凸出形成一外露区段。
2.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述炭棒单元由人造石墨、石油焦、碳黑及结合剂混合，并以押出成型机成型并经过1000°C以上高温烧成。
3.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述炭棒单元的密度介于1.76 ?1.84g/cm3。
4.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述炭棒单元的结构强度介于500 ?850kgf/cm2。
5.根据权利要求4所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述铝/铝合金单元的纯铝含量必须达到80wt%以上。
6.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述铝/铝合金单元的重量百分比占整个炭弧气刨炭棒的10?40%。
7.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述炭弧气刨炭棒的电阻为0.1 ?1.0m Ω -cm。
8.根据权利要求1所述的炭弧气刨炭棒，其特征在于:所述外露区段长度为2?4mm。
【文档编号】B23K35/04GK103722300SQ201210381021
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】薛成彬, 谢和祥, 余文平, 纪毅君 申请人:台松科技股份有限公司