(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガウジングカーボンにおいて、
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。
【請求項２】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、上述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してなることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項３】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、上述のカーボン棒ユニットの密度は、１．７６〜１．８４ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項４】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、上述のカーボン棒ユニットの構造強度は、５００〜８５０ｋｇｆ／ｃｍ2であることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項５】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、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ことを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項６】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、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％であることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項７】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、上述のガウジングカーボンの電気抵抗は、０．１〜１．０ｍΩ・ｃｍであることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【請求項８】
請求項１記載のガウジングカーボンにおいて、上述の露出セクションの長さは２〜４ｍｍであることを特徴とする、ガウジングカーボン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】既存のカーボン棒の表面の銅電気メッキの表示図である。
【図２】本発明のガウジングカーボンの立体図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】図３の分解図である。
【図５】本発明のアルミニウム或いはアルミニウム合金のカーボン棒ユニットへの加圧注入の表示図である。
【図６】本発明のガウジングカーボンのアーク溝付け加工への応用の表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【表１】
0005544407.tif 000002
【００３４】
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。
【表２】
0005544407.tif 000003
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
0005544407.tif 000004
【図２】
0005544407.tif 000005
【図３】
0005544407.tif 000006
【図４】
0005544407.tif 000007
【図５】
0005544407.tif 000008
【図６】
0005544407.tif 000009