JP5544407B2 - Gouging carbon - Google Patents
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Description
本発明はアーク溝入れ加工に応用されるガウジングカーボンに係り、特に、アルミニウム或いはアルミニウム合金を主要な導電材料として銅メッキの代わりとしたガウジングカーボンに関する。 The present invention relates to gouging carbon applied to arc grooving, and more particularly to gouging carbon using aluminum or an aluminum alloy as a main conductive material instead of copper plating.
現在市販されているガウジングカーボンは、電気メッキした銅をガウジングカーボンの主要な導電材料とし、図1を参照されたいが、既存のガウジングカーボン(Gouging Carbon)は、カーボン棒10表面を銅板11を組み合わせて電気メッキして、銅メッキ層12を形成し、電極棒の電気抵抗を下げることで、アークを発生するのに必要な大電流を伝導する。ただし、銅が高温燃焼時に発生する煙霧は人体に対して有害である。
Gouging carbon currently on the market uses electroplated copper as the main conductive material for gouging carbon. Please refer to FIG. 1, but the existing gouging carbon is a combination of the copper plate 11 and the
このほか、既存の銅の電気メッキ工程は、大量の銅イオン含有廃水を発生し、及び電気メッキは酸性気体を発生し、水質、土壌及び空気の重金属汚染を発生させるため、対応する環境保護設備を設置する必要があるが、環境保護意識が日増しに高まる今日、製造コストのアップをもたらす。 In addition, the existing copper electroplating process generates a large amount of copper ion-containing wastewater, and the electroplating generates acid gas, which causes heavy metal contamination of water quality, soil and air, so corresponding environmental protection equipment However, the environmental protection awareness is increasing day by day, resulting in an increase in manufacturing costs.
既存の銅の電気メッキ方式が人体に危害を及ぼす欠点を有し、且つアルミ材は電気メッキの方式ではカーボン棒と結合できないことから、既存の溶射工法は、高温でアルミニウムを溶融してカーボン棒表面に噴射塗布した後、さらに融点温度で再溶融処理しており、消耗するエネルギーは非常に大きく、使用上、非常に不便である。
これにより、現在、一種のアルミ製ガウジングカーボン(Gouging Carbon)が開発された。それは、溶射の方式を利用して、アルミ材でカーボン棒表面を被覆し、さらに金属融点以下で焼結する。しかし、既存の溶射工法のアルミ材は、カーボン棒の表面を被覆できる量が少なく、往々にして材料の浪費を形成し、且つアルミ材は容易に酸化し被覆する金属との間の密着性は低く電気抵抗は高めであり、電極棒の消耗が速く使用寿命が短くなり、且つ、再度焼結する必要があるためエネルギーを損耗し経済性に劣る。
The existing copper electroplating method has the disadvantages that harm the human body, and the aluminum material cannot be bonded to the carbon rod by the electroplating method. After spray coating on the surface, it is further remelted at the melting temperature, and the consumed energy is very large, which is very inconvenient in use.
As a result, a kind of aluminum gouging carbon has been developed. It uses a thermal spraying method to coat the carbon rod surface with an aluminum material and then sinter it below the metal melting point. However, the existing thermal sprayed aluminum material has a small amount that can cover the surface of the carbon rod, often forms a waste of material, and the aluminum material is easily oxidized and the adhesion between the metal to be coated is not The electric resistance is low and the electric resistance is high, the electrode rod is consumed quickly, the service life is shortened, and since it is necessary to sinter again, the energy is consumed and the economy is inferior.
しかし、アルミ材を導電材料とすることで前述の困難に直面することから、ある人は押出成形の方式の使用を研究開発し、それによると、導電性金属の外周を、人造黒鉛を主要材料として被覆し、結合剤(コールタール、瀝青)を混練成形後に、金属融点以下の温度で不活性環境下で焼結する。しかし、既存の炭素棒電極の燒結は摂氏1000度以上の高温に達する必要があるため、アルミニウム及び大部分の金属の融点より高くなってしまう。かといって、低温燒結すると、カーボン棒の電気抵抗は高くなり、また、不活性ガスを充填した不活性環境の燒結条件にかかるコストは高く且つ連続式生産が行えない。 However, due to the difficulties mentioned above due to the use of aluminum as a conductive material, one person researched and developed the use of an extrusion molding method. According to it, artificial graphite was the main material around the periphery of conductive metal. And kneading and forming a binder (coal tar, bitumen) and sintering in an inert environment at a temperature below the metal melting point. However, the sintering of the existing carbon rod electrode needs to reach a high temperature of 1000 degrees Celsius or higher, so that it becomes higher than the melting point of aluminum and most metals. On the other hand, when the sintering is performed at a low temperature, the electric resistance of the carbon rod is increased, and the cost for sintering conditions in an inert environment filled with an inert gas is high and continuous production cannot be performed.
このほか、またある人は、金属棒をカーボン棒内に挿入した後に金属融点以下の温度で燒結する方法を研究開発したが、この方法は、金属融点に達しないため、金属とカーボン棒の間に著しい密着性不良の問題がある。 In addition, some people have researched and developed a method of sintering after inserting the metal rod into the carbon rod at a temperature below the metal melting point. There is a problem of poor adhesion.
既存のガウジングカーボンには前述の多くの欠点があり、ゆえに既存のガウジングカーボンの製造方法及び構造は新たに改良する必要がある。 Existing gouging carbon has many of the above-mentioned drawbacks, and therefore the existing gouging carbon manufacturing method and structure need to be improved.
本発明の主要な目的は、アルミニウム或いはアルミニウム合金を主要な導電材料として電気メッキした銅の代わりに利用したガウジングカーボンを提供し、並びに溶融状態でカーボン棒内部に注入し、既存の技術におけるアルミを溶射してカーボン棒と結合させるのに必要なエネルギー消耗を減らし、並びに溶射時の金属噴出の付着量が少なく且つコート層の厚さの均一性を制御しにくいという問題を改善することにある。 The main object of the present invention is to provide a gouging carbon using aluminum or an aluminum alloy as a main conductive material instead of electroplated copper, and injecting it into a carbon rod in a molten state, so that aluminum in existing technology can be used. An object of the present invention is to reduce the energy consumption required for thermal spraying and bonding with a carbon rod, and to improve the problems that the amount of metal ejection during thermal spraying is small and the uniformity of the thickness of the coating layer is difficult to control.
本発明の主要な目的は、既存の溶射過程中に発生する強光、騒音及び金属粉塵等の汚染の人体及び環境に対して形成する影響を回避し、並びに金属溶射の製造時間を短縮し、金属消耗量を減らし、製造コストを大幅に削減することにある。 The main objectives of the present invention are to avoid the effects that form on the human body and the environment of contamination such as strong light, noise and metal dust generated during the existing thermal spraying process, as well as shorten the production time of metal spraying, It is to reduce the metal consumption and greatly reduce the manufacturing cost.
上述の目的を達成するため、本発明は、アルミニウム或いはアルミニウム合金をカーボン棒ユニットに結合してなる。 In order to achieve the above object, the present invention is formed by bonding aluminum or an aluminum alloy to a carbon rod unit.
上述のカーボン棒ユニットは、長条状の本体を有し、並びに上述の本体の中央を貫通するように中心部が形成され、上述の中心部は本体の第1端において第1開口端を形成し、並びに上述の本体の第2端に向けて延伸されて第2開口端を形成する。 The above-mentioned carbon rod unit has an elongated main body, and a central portion is formed so as to penetrate the center of the above-mentioned main body, and the above-mentioned central portion forms a first opening end at the first end of the main body. And extended toward the second end of the body to form a second open end.
上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金は溶融されて液体状態とされて圧力を利用して上述のカーボン棒ユニットの第2開口端より中心部に注入され、上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金は冷却固化された後、上述の本体の中心部に被覆カバーセクションを形成し、並びに上述の本体の第2開口端は外向きに突出して露出セクションを形成する。 The above-mentioned aluminum or aluminum alloy is melted into a liquid state and injected into the central portion from the second opening end of the above-mentioned carbon rod unit using pressure, and after the above-mentioned aluminum or aluminum alloy is cooled and solidified, A covering cover section is formed at the center of the body, and the second open end of the body projects outwardly to form an exposed section.
そのうち、上述のガウジングカーボンの電気抵抗は、0.1〜1.0mΩ・cmである。上述の露出セクションの長さは2〜4mmである。 Among them, the electrical resistance of the above-mentioned gouging carbon is 0.1 to 1.0 mΩ · cm . The length of the exposed section is 2-4 mm.
本発明のカーボン棒ユニットは、人造黒鉛、石油コークス、カーボンブラック及び結合剤を混合し、並びに押出成形機で成形し並びに摂氏1000度以上の高温で焼成する。 In the carbon rod unit of the present invention, artificial graphite, petroleum coke, carbon black and a binder are mixed, molded with an extruder, and fired at a high temperature of 1000 ° C. or more.
上述のカーボン棒ユニットの密度は、1.76〜1.84g/cm3であり、構造強度は500〜850kgf/cm2である。 The above carbon rod unit has a density of 1.76 to 1.84 g / cm 3 and a structural strength of 500 to 850 kgf / cm 2 .
且つ上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金の純アルミニウム含有量は、80wt%以上でなければならない。 And the pure aluminum content of the above-mentioned aluminum or aluminum alloy must be 80 wt% or more.
上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金の重量百分率は、全体のガウジングカーボンの10〜40%である。 The weight percentage of the above-mentioned aluminum or aluminum alloy is 10 to 40% of the total gouging carbon.
本発明の特徴は、アルミニウム或いはアルミニウム合金を溶融状態でカーボン棒内部中心部に加圧注入し、既存のアルミニウムを溶射してカーボン棒と結合するのに必要なエネルギー消耗を減らし、並びに溶射時の金属噴出の付着量が少なく且つコート層厚さの均一性を制御しにくいという問題を改善できることにある。 A feature of the present invention is that aluminum or an aluminum alloy is injected under pressure into the central portion of the carbon rod in a molten state to reduce the energy consumption required for thermal spraying of existing aluminum and bonding with the carbon rod. The problem is that it is possible to improve the problem that the adhesion amount of the metal ejection is small and the uniformity of the coating layer thickness is difficult to control.
このほか、後続の応用の加圧注入過程で強光、騒音及び金属粉塵等の汚染の人体及び環境に対して形成する影響を回避し、並びにアルミニウムとカーボン棒を結合する製造時間を短縮し、金属消耗量を減らし、製造コストを大幅に削減する。 In addition, it avoids the effects of strong light, noise, and contamination such as metal dust on the human body and environment in the pressure injection process of subsequent applications, and shortens the manufacturing time for combining aluminum and carbon rods. Reduce metal consumption and drastically reduce manufacturing costs.
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。 In order to describe in detail the technical contents, structural features, and objects to be achieved of the present invention, examples will be described below in combination with the drawings.
図2から図4を参照されたい。好ましい実施例において、本発明のガウジングカーボン20は、カーボン棒ユニット21及びアルミニウム或いはアルミニウム合金22の二つの部分で構成される。
Please refer to FIG. 2 to FIG. In a preferred embodiment, the gouging
上述のカーボン棒ユニット21は長条状円形の本体211を具え、並びに上述の本体211の中央を貫通するように円柱状の中心部212が形成され、上述の中心部212は本体211の第1端(即ち前端)において外部と連通する第1開口端213を形成し、並びに上述の本体211の第2端(すなわち後端)に、外部と連通する第2開口端214が形成されている。
The
上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金22は、圧力を利用し、溶融した液体状態で上述のカーボン棒ユニット21の第2開口端214より中心部212に注入され、上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金22は冷却固化された後、上述の本体211の中心部212において中心部212の円柱状に対応する円柱状の被覆カバーセクション221を形成し、並びに上述の本体211の第2開口端214より外向きに突出して露出セクション222を形成し、上述の露出セクション222の外径は上述のカーボン棒ユニット21の外径に揃えられ、且つ上述の露出セクション222の長さは2〜4mmとされ、加圧注入過程中の上述のカーボン棒ユニット21の破損が防止される。
The above-described aluminum or
本発明のカーボン棒ユニット21は、人造黒鉛、石油コークス、カーボンブラック及び結合剤を混合し、並びに押出成形機で成形し並びに摂氏1000度以上の高温で焼成してなり、これによりカーボン棒ユニット21の密度及び構造強度がアップされている。
The
上述のカーボン棒ユニット21の密度は、1.76〜1.84g/cm3であり、構造強度は500〜850kgf/cm2であり、これによってアルミニウム或いはアルミニウム合金22の中心部212への注入時の圧力に耐えられるものとされる。
The density of the
本発明のアルミニウム或いはアルミニウム合金22は溶融状態でカーボン棒ユニット21の中心部212に加圧注入され、これにより金属とカーボン棒の間が緊密に接着される。
The aluminum or
且つ、上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金22の純アルミニウム含有量は、80wt%以上でなければならず、これにより有害金属の生態環境及び人体に対する傷害を防止する。
And the pure aluminum content of the above-mentioned aluminum or
上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金22の重量百分率は、全体のガウジングカーボン20の10〜40%とされ、これにより、アーク放電時に必要な大電流を伝導できる。
The weight percentage of the above-described aluminum or
図5を参照されたい。本発明のガウジングカーボン20を製造する時には、上述のカーボン棒ユニット21を、二パーツ併合金型30が形成する製作空間31中に入れ、並びに併合金型30外部を圧入ピストン32に接続し、上述の溶融状態のアルミニウム或いはアルミニウム合金22を上述の併合金型30内に置かれたカーボン棒ユニット21内に注入する。
Please refer to FIG. When manufacturing the
溶融状態のアルミニウム或いはアルミニウム合金22は上述のカーボン棒ユニット21と結合された後に冷却されて上述の被覆カバーセクション221及び露出セクション222を形成する。
Molten aluminum or
こうして、抵抗値が0.1〜1.0mΩ・cmで、良好な導電性を有するガウジングカーボン20を形成できる。
Thus, the gouging
本発明により製造したガウジングカーボン20の性能は現行の既存の溶射工法による製品より優れており、性能を消耗度に基づき以下のように比較した。
このほか、本発明により製造したガウジングカーボン20は、下の表で適用される電流の操作使用に符合し、赤熱現象を発生しない。
図6を参照されたい。本発明のガウジングカーボン20は、カーボン棒アーク溝付け加工に応用される時、カーボン棒ユニット21と金属材40(鉄、鋳鉄)の間にアークを発生し、アークの高熱により金属を溶融させると同時に、ガウジングトーチ41中よりカーボン棒ユニット21に沿って噴出される高圧の空気により溶融金属を除去し、金属材に溝を形成するか或いは金属を切断する。
See FIG. When the
総合すると、本発明は、アルミニウム或いはアルミニウム合金を溶融させて液体とする時に必要なエネルギー消耗が少なく、製造コストが既存の方式より低く、経済効果が高く、且つ圧力を以て注入する方式で、アルミニウム或いはアルミニウム合金を高い緻密性の金属層となすことができ、且つ金属酸化物が少ない。 Taken together, the present invention is, energy consumption is less necessary when aluminum or in an aluminum alloy is melted to a liquid, low manufacturing cost than the existing system, a high economic effect, and in a manner of injecting with a pressure, aluminum or An aluminum alloy can be made into a highly dense metal layer, and there are few metal oxides.
また、既存の溶射過程中に発生する強光、騒音及び金属粉塵等による汚染の人体及び環境に対する影響を防止でき、並びにアルミニウムとカーボン棒を結合させる製造工程時間を短縮でき、金属消耗量を減らせ、製造コストを大幅に下げることができる。 In addition, it can prevent the effects of pollution caused by strong light, noise and metal dust generated during the existing thermal spraying process on the human body and the environment, and can shorten the manufacturing process time for combining aluminum and carbon rods, thereby reducing metal consumption. Manufacturing costs can be greatly reduced.
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。 The above description is only an example of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any equivalent changes and modifications that can be made based on the scope of the claims of the present invention are all described in the present invention. Shall belong to the scope covered by the rights.
10 カーボン棒
11 銅板
12 銅メッキ層
20 ガウジングカーボン
21 カーボン棒ユニット
211 本体
212 中心部
213 第1開口端
214 第2開口端
22 アルミニウム或いはアルミニウム合金
221 被覆カバーセクション
222 露出セクション
30 併合金型
31 製作空間
32 圧入ピストン
40 金属材
41 ガウジングトーチ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
カーボン棒ユニットであって、長条状の本体を有し、並びに上述の本体の中央を貫通する中心部が形成され、上述の中心部は該本体の第1端において第1開口端を形成し、並びに上述の本体の第2端に向けて延伸されて第2開口端を形成する、上記カーボン棒ユニットと、
アルミニウム或いはアルミニウム合金であって、溶融されて液体状態とされて圧力を利用して上述のカーボン棒ユニットの第2開口端より上述の中心部に注入され、上述のアルミニウム或いはアルミニウム合金は冷却固化された後、上述の本体の中心部に被覆カバーセクションを形成し、並びに上述の本体の第2開口端は外向きに突出して露出セクションを形成する、上記アルミニウム或いはアルミニウム合金と、
を包含したことを特徴とする、ガウジングカーボン。 In gouging carbon,
A carbon rod unit having a long main body and having a central portion penetrating the center of the main body, the central portion forming a first opening end at a first end of the main body. , As well as the carbon rod unit extending toward the second end of the body to form a second open end;
Aluminum or an aluminum alloy , which is melted to be in a liquid state and is injected into the above-mentioned central portion from the second opening end of the above-mentioned carbon rod unit using pressure, and the above-mentioned aluminum or aluminum alloy is cooled and solidified. And forming the covering cover section in the center of the main body, and the aluminum or aluminum alloy , the second open end of the main body protruding outward to form an exposed section;
Gouging carbon, characterized in that
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