專利名稱：用一種硬薄板制造蜂窩體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的對(duì)象主要涉及一種制造尤其用于排氣催化轉(zhuǎn)換器的蜂窩體的方法。
已知蜂窩體通過(guò)堆置和／或卷繞其中至少一部分已結(jié)構(gòu)化的薄板層構(gòu)成。這種蜂窩體例如用作起催化作用的涂層的載體。
為制造這種蜂窩體使用至少一塊至少局部結(jié)構(gòu)化的薄板。取決于蜂窩體的結(jié)構(gòu)堆置和／或卷繞薄板或薄板段。例如在EP-A1-0245738中介紹了作為催化劑載體的蜂窩體不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
接著給蜂窩體加釬料。之后薄板層彼此釬焊。薄板層的釬焊尤其在一真空釬焊爐內(nèi)進(jìn)行。
已知此類蜂窩體用厚度約110μm的薄板制造。眾所周知，薄板在冷軋工序后經(jīng)受一次軟化退火過(guò)程，從而賦予薄板一定的彈性，借此保證薄板能制成一種結(jié)構(gòu)，而與此同時(shí)此薄板不受任何損傷。所述的結(jié)構(gòu)尤其涉及波紋，它們借助于適當(dāng)?shù)牟y輥制在薄板中。通過(guò)使薄板經(jīng)受一次熱處理，即軟化退火，也可使模具不受過(guò)大的負(fù)荷。
還已知金屬蜂窩體可以由厚度約50μm的金屬薄片構(gòu)成(StephanPelters et al“The Development and Application of a Metal SupportedCatalyst for Porsche’s 911 Carrera 4”SAE Technical Paper Series890488)。這些薄片也要經(jīng)受一次軟化退火過(guò)程。
以此出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種制造蜂窩體的方法，采用這種方法可以降低蜂窩體的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種蜂窩體半成品，它能更容易地制造。此外，本發(fā)明要提供一種特別適用于構(gòu)成蜂窩體的薄板。
這些目的通過(guò)相關(guān)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征達(dá)到，亦即實(shí)現(xiàn)。有利的進(jìn)一步發(fā)展和設(shè)計(jì)是各從屬權(quán)利要求的對(duì)象。
與迄今已知的制造尤其用于排氣催化轉(zhuǎn)換器的蜂窩體的方法不同，本發(fā)明建議，至少一塊厚度最多80μm的硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下為了造成一種結(jié)構(gòu)至少局部經(jīng)受一次冷變形。此至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板加涂層并卷繞或卷繞。
人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，厚度至多80μm的硬薄板一方面有這樣一種性質(zhì)，即為了造成一種結(jié)構(gòu)它允許冷變形，與此同時(shí)硬薄板沒(méi)有因冷變形而受到過(guò)大的機(jī)械負(fù)荷，另一方面還發(fā)現(xiàn)，這種硬薄板在卷繞過(guò)程中基本上保持已在硬薄板中形成的結(jié)構(gòu)，但在小厚度的軟化退火薄板中卻不能保證這一點(diǎn)。這一情況尤其對(duì)于用作排氣催化轉(zhuǎn)換器的蜂窩體而言有特別重要的意義，因?yàn)樵谂艢獯呋D(zhuǎn)換器中，蜂窩體具有的流動(dòng)通道對(duì)于流動(dòng)特性并因而也對(duì)于排氣催化轉(zhuǎn)換器的催化特性有重要的影響。
因?yàn)榉涓C體用一種預(yù)先不作軟化退火的情況下經(jīng)受一次冷變形過(guò)程的硬薄板構(gòu)成，所以還做到了使蜂窩體的巢室密度的變化明顯減小。這一點(diǎn)歸諸于硬薄板的結(jié)構(gòu)在卷繞過(guò)程中保持不變，對(duì)在冷變形過(guò)程前經(jīng)受過(guò)軟化退火處理的薄板而言便不是這種情況。按本發(fā)明的制造方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，提供了一種蜂窩體，它在使硬薄板互相連接的釬焊過(guò)程后獲得了一種更好的釬焊質(zhì)量。由于硬薄板有較大的強(qiáng)度，所以加涂層并卷繞或卷繞的蜂窩體具有較大預(yù)緊力地裝在套管內(nèi)，此預(yù)緊力比采用小厚度并經(jīng)受過(guò)一次軟化退火過(guò)程的薄板時(shí)要大。由于有較大的預(yù)緊力，所以在硬薄板之間能獲得較大的接觸力。若在兩塊相鄰的硬薄板之間置入一光滑薄板仍然是這種情況。
為了在薄板內(nèi)形成一種結(jié)構(gòu)，已知將薄板制備成卷材的形式，再將薄板從薄板卷通過(guò)適當(dāng)?shù)膫魉洼佪斔徒o冷變形臺(tái)。在這種情況下薄板從薄板卷退卷。在此向冷變形臺(tái)和從冷變形臺(tái)離開(kāi)的輸送過(guò)程中，薄板受拉伸應(yīng)變。采用按本發(fā)明的制造蜂窩體的方法，在向冷變形臺(tái)和從冷變形臺(tái)離開(kāi)的輸送過(guò)程中還做到減少薄板的伸展。在卷繞硬薄板時(shí)同樣是這種情況。
按此方法另一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì)建議，厚度在50μm與80μm之間優(yōu)選地在約60μm與80μm之間的硬薄板經(jīng)受一次至少兩階段的冷變形。采用方法的這種方案做到了使得用于造成一種結(jié)構(gòu)的工具不受過(guò)度的負(fù)荷或只有小量的磨損，上述結(jié)構(gòu)例如是波紋，它借助于適當(dāng)?shù)牟y輥加工在薄板中。采用多階段的冷變形工藝還做到了在硬薄板的冷變形過(guò)程中硬薄板不受過(guò)大的負(fù)荷，所以硬薄板的損傷或破壞不會(huì)發(fā)生。
按此方法另一項(xiàng)有利的進(jìn)一步發(fā)展建議，最多50μm尤其35μm優(yōu)選地20μm的硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下至少局部經(jīng)受一次冷變形。厚度至多為50μm的硬薄板通過(guò)冷變形制有一種結(jié)構(gòu)，其中此結(jié)構(gòu)在一次單一階段的冷變形過(guò)程中構(gòu)成。在這里冷變形借助于適當(dāng)?shù)墓ぞ咄瓿?，它們有與薄板厚度匹配的工具型面。
為了簡(jiǎn)化例如涉及S形卷繞的蜂窩體的制造，建議，硬薄板在冷變形后分成段以及這些分段加涂層和卷繞。
尤其建議了一種制造蜂窩體的方法，其中，在兩塊相鄰的至少局部結(jié)構(gòu)化的薄板之間至少設(shè)一光滑薄板。
按本發(fā)明的另一個(gè)思想建議了一種蜂窩體半成品。此蜂窩體半成品包括至少一塊至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板。硬薄板的結(jié)構(gòu)通過(guò)一次冷變形過(guò)程制成，其中在此冷變形過(guò)程前未實(shí)施硬薄板的軟化退火。硬薄板的厚度最多80μm。至少局部結(jié)構(gòu)化的薄板加涂層并卷繞或卷繞。這種蜂窩體半成品尤其適用于構(gòu)成排氣催化轉(zhuǎn)換器。此半成品可在繼續(xù)的加工步驟中進(jìn)一步制造。尤其是可在加釬料后實(shí)施一釬焊過(guò)程。在釬焊過(guò)程中也可以發(fā)生硬薄板的軟化退火，所以薄板可能的不均勻性可通過(guò)真正的釬焊過(guò)程而消除。
由于硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下經(jīng)受一次冷變形，所以可以經(jīng)濟(jì)地制成蜂窩體半成品。尤其是對(duì)硬薄板取消了要耗費(fèi)大量能量實(shí)施的軟化退火過(guò)程。
按蜂窩體半成品的一種有利的設(shè)計(jì)建議，至少一塊硬薄板的厚度在50μm與80μm之間，優(yōu)選地在約60μm與80μm之間，其中，結(jié)構(gòu)通過(guò)至少一次兩階段的冷變形構(gòu)成。對(duì)于厚度至多為50μm，尤其35μm，優(yōu)選地20μm的硬薄板，冷變形過(guò)程可設(shè)計(jì)為單一階段的，因此結(jié)構(gòu)在唯一的一個(gè)冷變形步驟中制在硬薄板內(nèi)。由此硬薄板制成蜂窩體半成品備用，它有具有可重復(fù)性的通道截面尺寸和形狀，因?yàn)樵谥圃旆涓C體半成品的過(guò)程中基于硬薄板的材料特性硬薄板的結(jié)構(gòu)保持不變。
按再一個(gè)本發(fā)明的思想，建議了一種薄板用于構(gòu)成蜂窩體，它的厚度至多80μm以及不經(jīng)受軟化退火處理。這種薄板有足夠的強(qiáng)度，從而保證當(dāng)在薄板中制有結(jié)構(gòu)時(shí)，在例如將薄板卷繞成螺旋形蜂窩體時(shí)結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞。由于采用硬薄板還做到了在蜂窩體的制造過(guò)程中硬薄板在向冷變形臺(tái)輸送以及在卷繞時(shí)產(chǎn)生伸展。其優(yōu)點(diǎn)是，硬薄板在冷變形前沒(méi)有如此強(qiáng)烈地伸展，否則由于冷變形會(huì)導(dǎo)致硬薄板內(nèi)部形成裂紋。在硬薄板卷繞過(guò)程避免伸展還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使在硬薄板內(nèi)制有的結(jié)構(gòu)保持不變，所以由按本發(fā)明的硬薄板構(gòu)成的蜂窩體中蜂窩體巢室密度的變化很小，因此用這種硬薄板制成的蜂窩體的質(zhì)量穩(wěn)定。尤其是采用這種硬薄板還可以改善釬焊質(zhì)量，因?yàn)樵趯⒎涓C體置入一套管內(nèi)時(shí)通過(guò)有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊度可在硬薄板的結(jié)構(gòu)與光滑薄板層之間產(chǎn)生較大的接觸力。
優(yōu)選地此硬薄板的厚度在20μm與80μm之間。尤其建議，為構(gòu)成蜂窩體采用厚度約25μm的硬薄板。
還建議了一種用于構(gòu)成蜂窩體的至少局部結(jié)構(gòu)化的薄板，其中，此薄板厚度至多80μm。這種薄板不經(jīng)受任何軟化退火處理。
薄板的結(jié)構(gòu)可相應(yīng)地與在傳統(tǒng)的蜂窩體中已知的那些結(jié)構(gòu)相同。尤其是，結(jié)構(gòu)可以是一種波紋形結(jié)構(gòu)。
附圖中用前視圖分別表示一種蜂窩體。


圖1 有螺旋形卷繞的軟薄板的蜂窩體一部分；以及圖2 有螺旋形卷繞的硬薄板的蜂窩體一部分。
圖1表示了部分蜂窩體。此蜂窩體是螺旋形卷繞的。它包括一塊有波紋的軟薄板1以及一塊光滑薄板2。波紋狀軟薄板1和光滑薄板2構(gòu)成流動(dòng)通道3的邊界，它們基本上沿蜂窩體的軸向延伸。
軟薄板1的屈服極限Rp0．2低于600N／mm2。拉伸強(qiáng)度Rm大于550N／mm2。軟薄板1的斷裂應(yīng)變大于15％。軟薄板1的埃氏沖盂大于3mm。
圖2表示了部分蜂窩體。此蜂窩體由波紋狀硬薄板4構(gòu)成，它與一光滑薄板2一起螺旋形卷繞。光滑薄板2以及硬薄板4構(gòu)成流動(dòng)通道3的邊界，它們沿蜂窩體的軸向延伸。
硬薄板4的波紋以及軟薄板3的波紋用相同的方法和借助相同幾何形狀的工具制造。與軟薄板1一樣，硬薄板4與光滑薄板2一起螺旋形卷繞。比較在按圖1和按圖2所示蜂窩體中的流動(dòng)通道3的橫截面幾何形狀后可以看出，在用硬薄板4制的蜂窩體中尤其是光滑薄板2相鄰層的間距大于在用軟薄板3制的蜂窩體中光滑薄板2層間的距離。換句話說(shuō)，在用軟薄板3制造蜂窩體的過(guò)程中軟薄板3的波紋幾何形狀發(fā)生了變化。但在硬薄板4中卻沒(méi)有發(fā)生波紋幾何形狀的這種改變。
硬薄板4的屈服極限Rp0．2大于950N／mm2。硬薄板4的拉伸強(qiáng)度Rm在900與1250N／mm2之間。硬薄板4的斷裂應(yīng)變約為1％。硬薄板4的埃氏沖盂約為1mm。
權(quán)利要求
1．制造尤其用于排氣催化轉(zhuǎn)換器的蜂窩體的方法，其中，至少一塊厚度最多80μm的硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下經(jīng)受一次冷變形過(guò)程，通過(guò)此冷變形過(guò)程在硬薄板內(nèi)至少局部造成一種結(jié)構(gòu)，以及此至少已局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板加涂層并卷繞或卷繞。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，厚度在50μm與80μm之間優(yōu)選地在約60μm與80μm之間的硬薄板經(jīng)受一次至少兩階段的冷變形。
3．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少一塊厚度最多50μm，尤其35μm，優(yōu)選地20μm的硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下至少部分地經(jīng)受一次冷變形。
4．按照權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，硬薄板分成段，這些段加涂層和卷繞。
5．按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，在兩塊相鄰的至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板之間至少設(shè)一光滑薄板。
6．蜂窩體半成品，包括至少一塊至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板，它的結(jié)構(gòu)在預(yù)先不作軟化退火的情況下通過(guò)冷變形構(gòu)成，以及此硬薄板厚度最多80μm，其中，至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板加涂層并卷繞后或卷繞后裝在一套管內(nèi)。
7．按照權(quán)利要求6所述的蜂窩體半成品，其特征為至少一塊的硬薄板的厚度在50μm與80μm之間，優(yōu)選地在約60μm與80μm之間，其中，結(jié)構(gòu)通過(guò)至少一次兩階段的冷變形構(gòu)成。
8．按照權(quán)利要求6所述的蜂窩體半成品，其特征為至少一塊的硬薄板的厚度最多50μm，尤其30μm，優(yōu)選地20μm，其中，此硬薄板在預(yù)先不作軟化退火的情況下至少局部經(jīng)受一次冷變形。
9．按照權(quán)利要求6、7或8所述的蜂窩體半成品，其特征為在兩塊相鄰的至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板之間設(shè)至少一塊光滑薄板。
10．厚度最多80μm未實(shí)行軟化退火處理的硬薄板應(yīng)用于構(gòu)成蜂窩體。
11．按照權(quán)利要求10所述的硬薄板的應(yīng)用，其中，此硬薄板的厚度在20μm與80μm之間。
12．厚度最多80μm未實(shí)行軟化退火處理的至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板應(yīng)用于構(gòu)成蜂窩體。
13．按照權(quán)利要求12所述的至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板的應(yīng)用，其中，硬薄板的厚度在50μm與80μm之間，優(yōu)選地在約60／μm與80μm之間，以及，此結(jié)構(gòu)通過(guò)至少一次兩階段的冷變形構(gòu)成。
14．按照權(quán)利要求10至13之一所述的硬薄板的應(yīng)用，其中，硬薄板的屈服極限Rp0．2大于950N／mm2。
15．按照權(quán)利要求10至14之一所述的硬薄板的應(yīng)用，其中，硬薄板的拉伸強(qiáng)度Rm在900與1250N／mm2之間。
16．按照權(quán)利要求10至15之一所述的硬薄板的應(yīng)用，其中，硬薄板的斷裂應(yīng)變約1％。
17．按照權(quán)利要求10至16之一所述的硬薄板的應(yīng)用，其中，硬薄板的埃氏沖盂約1mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造尤其用于排氣催化轉(zhuǎn)換器的蜂窩體的方法,按此方法建議,至少一塊硬薄板進(jìn)行一次冷變形過(guò)程,通過(guò)此冷變形硬薄板至少局部制有一種結(jié)構(gòu)。在冷變形過(guò)程前不實(shí)行硬薄板的軟化退火。此至少局部結(jié)構(gòu)化的硬薄板加涂層并卷繞或僅僅卷繞。
文檔編號(hào)B01J35/00GK1290323SQ99802824
公開(kāi)日2001年4月4日 申請(qǐng)日期1999年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月11日
發(fā)明者路德維格·維爾斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司