CN101471217B - 肾形横截面的金属材料与成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明为利用一般辊轧的机械技术，制造出肾形横截面的金属材料与成型方法，应用在日光灯管所需的钛汞合金材料上，首先把金属材料经辊轮之间转动压力而被塑型，将原本平整细长的金属材料，往内弯凹制成中空管状的型态，该管内空间作为盛装粉末状钛汞合金之用，最后所形成的间隙则成一种自然微细的凹沟，其目的让金属材料在高温下，让管内钛汞合金粉末受热释放气态汞，另外，在辊轧轮组所设计的金属材料制程中，利用辊轮成型的压力方式，增加粉末状钛汞合金在金属材料内的密度。通过本发明方法制得的管内钛汞合金粉末因肾形横截面，容易受热生成汞蒸气，可缩短材料加热时间。管内生成的汞蒸气因肾形横截面，容易从微细凹沟释放到管外，汞蒸气释放速率较高。

Description

肾形横截面的金属材料与成型方法

技术领域

本发明关于盛装汞齐的金属材料的改良与材料制作方法，属于荧光灯管或日光灯管制造过程中的材料，主要原因是灯管制作过程，将汞加热气化成汞蒸气灌入灯管内，让电能激发汞蒸气而发出的紫外光，投射在灯管内的荧光涂料，而产生近日光颜色的照明灯色。由于液态汞不易做定量控制，制造定量汞蒸气方法，是用金属材料盛装定量的汞齐，然后加热气化生成汞蒸气，而盛装汞齐的金属材料，会影响气化生成汞蒸气的效率。

背景技术

荧光灯管或日光灯管的发亮都需要搭配微量汞蒸气与荧光粉做激发，而汞属于毒性强的重金属物质，因此国际用量标准约每盏灯约3毫克或更少，目的是减少汞物质的使用，避免造成环境上的污染，因此，如何使用最少量的汞，能产生出足量的汞蒸气，供荧光灯管或日光灯管在发光过程，产生足够照明的亮度，是照明灯管制造过程中，需要对汞量的控制能力做提升，对于盛装汞齐以制造汞蒸气的金属材料而言，其外型设计也会影响生成汞蒸气的效率。

根据美国专利号码：6,680,571的发明，该金属材料为一种内含汞齐金属粉末，横截面形状为梯形的管状材料，该材料其中一表面上有一细缝开口，让材料高温气化生成的汞蒸气，可从该细缝开口以及两端管口发散，供制造灯管所需使用。此种金属材料的特征是其材料横截面呈梯形，而管壁上不同位置到管中心的距离，因梯形横截面设计而不同，会造成管内钛汞合金粉末受热过程不均匀，容易残余较多的未气化生成的液态汞，为了减少残余量就必须增加受热时间，以达足够量的汞蒸气。另外，受热过程在管中央的钛汞合金粉末，因远离管壁而不易受温加热而气化成汞蒸气，因此更容易残留在金属材料管内，造成环境上的污染，而气化生成的汞蒸气量也较不足。

因此这种截面为梯型的材料设计，会有下列几项缺点：

a.管内的钛汞合金粉末因管截面形状，不容易均匀受热，必须用较长的受热时间，才能从钛汞合金粉末中释放汞蒸气。

b.管内生成的汞蒸气因管截面形状，到细缝开口距离不一，越靠近管内底部的汞蒸气，越难从细缝开口释放到管外。

由于管截面形状缘故，越靠近管内底部的钛汞合金粉末，因生成汞蒸气速度较慢，加上汞蒸气不易从细缝释放，容易残余量在管内底部造成污染。

基于上述缺失可知，此种盛装钛汞合金粉末的金属组件的制造，是需要新的技术与设计，以改善制造汞蒸气所面临的问题。

发明内容

本发明搭配一般辊轧的材料制程技术，将盛装钛汞合金粉末的金属组件，制作成肾形的金属材料，目的用在高周波加热过程中，增加汞蒸气生成速度，减少钛汞合金粉末的残余量，利用辊轧成型的制造过程，有效盛装钛汞合金粉末，更扎实更紧密存放在金属组件内，减少移动过程中，钛汞合金粉末的四处散落，造成环境污染。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

肾形横截面的金属材料：a.材料呈中空管状；b.材料的管壁上有一道往内凹折的细微凹沟；c.材料横截面因细微凹沟而呈现如肾脏形状；d.材料的细微凹沟为管内、管外相通的直线细隙；e.材料的细微凹沟深度为管半径长；物料将盛装在材料中空部份。所述细微凹沟的深度为金属材料管的半径。

金属材料中空部份，用来填入物料，作为盛装物料的载具之用。金属材料最主要特征在于其横截面为肾形，因辊轮压制所形成的一道微细凹沟，其凹沟深度近乎金属材料的管中心，当金属材料经高周波加热时，金属材料管中心的钛汞合金粉末，因金属材料的微细凹沟设计，得以受热气化生成汞蒸气，避免因距离金属材料管壁过远，而无法气化生成汞蒸气，成为管内的残余量。

肾形横截面的金属材料成型方法包括如下步骤：

a.一细长金属材料被转动的辊轮牵引，行进至包括三对转动的辊轮、一注射填充装置、一尺寸调整装置以及一截断器所构成的成型设备，进行成型塑化及物料填充；

b.一细长金属材料，该金属材料为导电性物质，行经第一对转动辊轮形成的通道后，被整型成横截面呈U字型的沟槽，之后将U字型横截面金属材料送至注射填充装置；

c.注射填充装置将粉末状钛汞合金物料，填入U字型横截面金属材料的沟槽内，并用随后的叶片刮除多于物料，接着将含有物料的U字型横截面金属材料，送至第二对转动辊轮；

d.含有物料的U字型横截面金属材料，经过第二对转动辊轮形成的通道后，横截面被整型成开口朝上的C字型横截面，接着将含有物料的C字型横截面金属材料，送至尺寸调整装置；

e.含有物料的C字型横截面金属材料，经尺寸调整装置利用隧道方式，将含有物料的C字型横截面金属材料，做密度更紧实的C字型缩小，接着将C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，送至第三对转动辊轮；

f.C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，经过第三对转动辊轮形成的通道后，将金属材料的C字型开口两端往下压，将C字型金属材料横截面内凹整型成肾形，并形成一道细微凹沟，接着将含有物料的肾形横截面金属材料，送至后端的截断器；

g.含有物料的肾形横截面金属材料，截断器依照长度设定，将该金属材料做等长截断，送至后端做收集整理。

所述第一、二对转动的辊轮，两者轴心与金属材料行进方向及地面彼此相互垂直，达到对金属材料做水平方向塑型方法；第三对转动的辊轮，其轴心与地面平行但与金属材料行进方向垂直，达到对金属材料做垂直方向塑型方法。步骤f利用辊轮上的轨痕，将C字型横截面金属材料由该轨痕做整型，使C字型横截面金属材料开口两端往管内下压，最后被整形成肾形横截面金属材料，并形成一道细微凹沟。所述尺寸调整装置利用漏斗型隧道设计，使金属材料因隧道口径改变，而横截面四周被挤压往内缩曲，增加物料在金属材料内的密度。步骤c中的叶片，使物料更扎实且均匀填入在U字型金属材料的沟道中。

金属材料制造方法，是利用成对的辊轮，彼此做反方向转动的塑型方法，将金属材料经辊轮之间转动压力，以及辊轮的轮痕而被塑型，将原本平整细长的金属材料，往内弯凹制成管状并且横截面呈现肾形的材料外型，该金属材料管内空间作为盛装钛汞合金之用，特别是肾形的横截面设计，如图1A所示，金属材料的管壁与管中心的距离，除了凹沟位置其余的都等长，都为管半径长，有助于管内钛汞合金粉末均匀受热，降低无法气化生成汞蒸气的残余量，也增加制造汞蒸气的效率，由于管壁并非完整密合，肾形横截面所造成的间隙，成一种自然微细凹沟设计，目的让位在管中心的钛汞合金粉末，增加受热机会而气化生成汞蒸气，在以后的加热过程，汞蒸气得以从该微细凹沟以及两端管口发散，而从管中心到微细凹沟口的距离，等于管半径长，而汞蒸气从管中心释放到管外的距离，称之为释放半径，其长度恰为管半径长。

本发明的一种肾形横截面的金属材料，与美国专利号码：6,680,571的设计，作客观事实的比对，美国专利：6,680,571其金属材料与钛汞合金粉末的接触面积，小于本发明肾形横截面的金属材料与成型方法所制造出的金属材料，因此汞蒸气气化速度也较慢，要制造定量的汞蒸气，在加热过程的时间也较长。除此之外，该肾形横截面的金属材料与成型方法中特有的下凹制程，除了增加金属材料与钛汞合金粉末的接触面积，在制程中增加钛汞合金粉末在金属材料管内的密度，使靠近管中心的钛汞合金粉末，得以受热气化生成汞蒸气。

本发明所具有的优点：

1.管内钛汞合金粉末因肾形横截面，容易受热生成汞蒸气，可缩短材料加热时间。

2.管内生成的汞蒸气因肾形横截面，容易从微细凹沟释放到管外，汞蒸气释放速率较高。

3.管内钛汞合金粉末因肾形横截面，容易受热生成汞蒸气，管内底部会有较少的残余量，减少汞污染。

附图说明

请参阅以下有关本发明的详细说明及其附图，将可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效；有关附图为：

图1A为本发明的成品示意图。

图1B为本发明的成型设备示意图。

图2A为本发明金属材料未进入到第一对辊轮1a和1b的剖面图。

图2B为图1B横截线A的横截面图。

图2C为图1B横截线B的横截面图。

图2D为图1B横截线C的横截面图。

图2E为图1B横截线D的横截面图。

图3A为金属材料未塑型的横截面形状示意图。

图3B为金属材料弯曲成U字型横截面形状示意图。

图3C为金属材料塑型成较圆管状的C字型横截面形状示意图。

图3D为C字型金属材料口径缩小后的横截面形状示意图。

图3E为本发明成品横截面形状示意图。

图4A为本发明尺寸调整装置立体透视图。

图4B为本发明尺寸调整装置俯视透视图。

图5A为成型设备在第三对转动的辊轮部份，对金属材料做塑型的示意图。

图5B为成型设备在第三对转动的辊轮部份，对金属材料做塑型的示意图。

具体实施方式

本发明为一种肾形横截面的金属材料与成型方法，所述肾形横截面的金属材料为：a.材料呈中空管状；b.材料的管壁上有一道往内凹折的细微凹沟；c.材料横截面因细微凹沟而呈现如肾脏形状；d.材料的细微凹沟为管内、管外相通的直线细隙；e.材料的细微凹沟深度为管半径长；

物料将盛装在材料中空部份。所述细微凹沟的深度为金属材料管的半径。

其实施方式包刮下列几个步骤：

a.一细长金属材料被转动的辊轮牵引方式，行进至三对转动的辊轮、一注射填充装置、一尺寸调整装置以及一截断器所构成的成型设备，进行成型塑化及物料填充；

b.一细长金属材料，该金属材料为导电性物质，行进至第一对转动辊轮形成的通道后，被整型成横截面呈U字型的沟槽，之后将U字型横截面金属材料送至注射填充装置；

c.注射填充装置将粉末状物料，该粉末状物料为一种钛汞合金，填入U字型横截面金属材料的沟槽内，并有叶片刮除多于物料，接着将含有物料的U字型横截面金属材料，送至第二对转动辊轮；

d.含有物料的U字型横截面金属材料，经过第二对转动辊轮形成的通道后，横截面被整型成开口朝上的C字型横截面，接着将含有物料的C字型横截面金属材料，送至尺寸调整装置；

e.含有物料的C字型横截面金属材料，经尺寸调整装置利用隧道方式，将含有物料的C字型横截面金属材料，做密度更紧实的C字型缩小，接着将C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，送至第三对转动辊轮；

f.C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，经过第三对转动辊轮形成的通道后，将金属材料的C字型开口两端往下压，将C字型金属材料横截面整型成往管内凹的肾形，并形成一道细微凹沟，接着将含有物料的肾形横截面金属材料，送至后端的截断器；

g.含有物料的肾形横截面金属材料，截断器依照长度设定，将该金属材料做等长截断，送至后端做收集整理。

步骤a提到的成型设备，如图1B所示，包括三对转动的辊轮，第一对辊轮1a和1b，第二对辊轮2a和2b，第三对辊轮41a和41b，一注射填充装置11、一尺寸调整装置31以及一截断器51所构成的，其中第一对辊轮1a和1b与第二对辊轮2a和2b的轴心，与金属材料行进方向及地面彼此相互垂直，用轮轴压力做金属材料塑型；之后有一注射填充装置11，通过注射填充装置11将物料注入金属材料中；而第三对转动的辊轮41a和41b，轴心与地面平行但与金属材料(M)行进方向垂直，也是用轮轴压力做金属材料塑型。

金属材料(M)成型变化如图2A、图2B、图2C、图2D以及图2E所示。图2A为金属材料(M)未进入到第一对辊轮1a和1b的剖面图，图2B为图1B横截线A的横截面图，图2C为图1B横截线B的横截面图，图2D为图1B横截线C的横截面图，图2E为图1B横截线D的横截面图。

当金属材料(M)进入到第一对辊轮1a和1b时如图2A所示，利用第一对辊轮1a和1b，在转动时利用各自的轮痕1aa和1ba，造成两边压力使金属材料(M)两边向上弯曲成U字型如图3B所示，再由注射填充装置11将粉末状物料，填入U字型金属材料沟槽内，并有叶片21如图1B所示，自动刮除多余物料；再由第二对辊轮2a和2b对U字型金属材料(M)做塑型，整型方法也是利用第二对辊轮2a和2b的轮痕2aa和2ba，造成金属材料(M)两边压力，把含有物料的U字型金属材料(M)塑型成较圆管状的C字型如图3C所示，其中C字开口依然朝上。

含有物料的C字型金属材料(M)经由尺寸调整装置31，将C字型金属材料的口径缩小，如图4A与图4B所示，图4A为尺寸调整装置31立体透视图，图4B为尺寸调整装置31俯看透视图，该尺寸调整装置31其内部为漏斗状的隧道设计，利用隧道口径改变将C字型金属材料(M)的口径缩小，其金属材料(M)横横截面如图3D所示。由图4B可以明显看出，C字型金属材料(M)大小及缝隙宽度的前后变化，尺寸调整装置(31)使用目的，是让物料在金属材料内的密度提高，之后送到第三对转动的辊轮41a和41b做最后的塑型。

如图5A所呈现的方式，口径缩小的C字型金属材料(M)，经第三对上下转动的辊轮41a和41b施力，其中如图5B为转动的辊轮41a和41b与金属材料(M)的横横截面图，由图5B明显看出金属材料(M)利用第三对辊轮41a和41b上下各自的轮痕41aa和41ba向下压力方法，将含物料的C字型金属材料(M)的开口两端，往管内方向下压型成肾形金属材料(M)，并形成一道细微凹沟，如图3E所示。该细微凹沟深度近乎于金属材料的管半径，目的在于将来金属材料受高周波加热时，有利于对金属材料的管中心受热，增加管内的钛汞合金粉末受热范围，并使生成的汞蒸气从凹沟散发到管外。

最后依金属材料长度要求，将装有物料的肾形金属材料(M)做等长截断，经截断器51做分段裁切，并由后端作业做妥善存放管理。

上述实施方式说明，乃针对本发明的可行实施例进行具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的权利要求，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明中。

Claims (7)

1.一种肾形横截面的金属材料，其特征在于：

a.材料呈中空管状；b.材料的管壁上有一道往内凹折的细微凹沟；c.材料横截面因细微凹沟而呈现如肾脏形状；d.材料的细微凹沟为管内、管外相通的直线细隙；e.材料的细微凹沟深度为管半径长；

物料将盛装在材料中空部份。

2.按权利要求1所述的肾形横截面的金属材料，其特征在于：所述细微凹沟的深度为金属材料管的半径。

3.一种按权利要求1所述的肾形横截面的金属材料成型方法，其特征在于包括如下步骤：

a.一细长金属材料被转动的辊轮牵引，行进至包括三对转动的辊轮、一注射填充装置、一尺寸调整装置以及一截断器所构成的成型设备，进行成型塑化及物料填充；

b.一细长金属材料，该金属材料为导电性物质，行经第一对转动辊轮形成的通道后，被整型成横截面呈U字型的沟槽，之后将U字型横截面金属材料送至注射填充装置；

c.注射填充装置将粉末状钛汞合金物料，填入U字型横截面金属材料的沟槽内，并用随后的叶片刮除多余物料，接着将含有物料的U字型横截面金属材料，送至第二对转动辊轮；

d.含有物料的U字型横截面金属材料，经过第二对转动辊轮形成的通道后，横截面被整型成开口朝上的C字型横截面，接着将含有物料的C字型横截面金属材料，送至尺寸调整装置；

e.含有物料的C字型横截面金属材料，经尺寸调整装置利用隧道方式，将含有物料的C字型横截面金属材料，做密度更紧实的C字型缩小，接着将C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，送至第三对转动辊轮；

f.C字型横截面缩小且含有物料的金属材料，经过第三对转动辊轮形成的通道后，将金属材料的C字型开口两端往下压，将C字型金属材料横截面内凹整型成肾形，并形成一道细微凹沟，接着将含有物料的肾形横截面金属材料，送至后端的截断器；

g.含有物料的肾形横截面金属材料，截断器依照长度设定，将该金属材料做等长截断，送至后端做收集整理。

4.按权利要求3所述的肾形横截面的金属材料成型方法，其特征在于：所述第一、二对转动的辊轮，两者轴心与金属材料行进方向及地面彼此相互垂直，达到对金属材料做水平方向塑型方法；第三对转动的辊轮，其轴心与地面平行但与金属材料行进方向垂直，达到对金属材料做垂直方向塑型方法。

5.按权利要求3所述的肾形横截面的金属材料成型方法，其特征在于：步骤f利用辊轮上的轨痕，将C字型横截面金属材料由该轨痕做整型，使C字型横截面金属材料开口两端往管内下压，最后被整形成肾形横截面金属材料，并形成一道细微凹沟。

6.按权利要求3所述的肾形横截面的金属材料成型方法，其特征在于所述尺寸调整装置利用漏斗型隧道设计，使金属材料因隧道口径改变，而横截面四周被挤压往内缩曲，增加物料在金属材料内的密度。

7.按权利要求3所述的肾形横截面的金属材料成型方法，其特征在于：步骤c中的叶片，使物料更扎实且均匀填入在U字型金属材料的沟道中。

Images