專利名稱：非圓形金屬蜂窩及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于攜帶凈化汽車廢氣觸媒的非圓形金屬蜂窩及其制造方法。
一種用于攜帶凈化汽車廢氣觸媒的金屬蜂窩體，它包括一具有蜂窩橫截面的芯部和一個(gè)用來(lái)裝該芯部的金屬外圓筒。所述蜂窩橫截面是通過(guò)將平板和瓦愣板重疊起來(lái)，并將重疊的板卷繞起來(lái)而獲得的。
由于汽車高溫廢氣在金屬蜂窩體中重復(fù)循環(huán)，因此，芯部的外徑和外圓筒的內(nèi)徑幾乎相等。這樣，芯部與外圓筒之間的間隙就盡可能小。為此，采用各種各樣的方法將芯部插入外圓筒中。例如日本專利公開(kāi)57-55886公開(kāi)了一種方法。在該方法中，將芯部壓入外圓筒中，用可與外圓筒壓配合的收縮工具使外圓筒直徑縮小，然后將壓配合的芯部和外圓筒焊接起來(lái)。
但對(duì)于這種方法，由于芯部很難適應(yīng)外圓筒。因此，芯部和外圓筒之間往往會(huì)存在空隙。
另一方面，為了凈化由汽車、摩托車等車輛的內(nèi)燃機(jī)冒出的廢氣，將包括攜帶觸媒的蜂窩結(jié)構(gòu)的芯部壓入外圓筒中，形成一金屬蜂窩體，并將其安裝在氣體凈化裝置中。廢氣經(jīng)過(guò)該蜂窩體后得到凈化。但是，用于安裝廢氣凈化裝置中的蜂窩體的氣管不總是圓的，而常常是橢圓形或其它特殊形狀。金屬蜂窩體的橫截面必須跟安裝蜂窩體的氣管的橫截面一致。
為此，存在一個(gè)制造非圓形的金屬蜂窩體的方法。在該方法中，在把非圓形蜂窩結(jié)構(gòu)壓入外圓筒之后，使用模子將該蜂窩體壓成橢圓形截面(日本專利公開(kāi)57-55886)。
但是該方法存在一些問(wèn)題，變形產(chǎn)生在較大直徑端和較小直徑端之間的微孔形狀中，其連接強(qiáng)度降低或微孔密度改變，并影響了氣流的分配。
正如另一方法所述，所形成的中心部分有一與非圓形外筒相類似形狀，其橫截面尺寸比外圓筒小預(yù)先確定的值，將平板和瓦愣板卷繞在該中心部分上，形成一芯主體。并將該芯主體壓入非圓形的外圓筒中(日本專利公開(kāi)3-196844)。
但該方法有些缺點(diǎn)，由于安裝了一個(gè)中心部分，并以這個(gè)中心部分作軸，將瓦愣板和平卷繞在上面。因此，制造需要很長(zhǎng)時(shí)間，生產(chǎn)率低。
本發(fā)明人為解決這些問(wèn)題進(jìn)行了充分的研究，該芯部容易與外圓筒配合，以使牢固地連接，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種生產(chǎn)具有好的工作性能的金屬蜂窩體的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種生產(chǎn)金屬蜂窩體的方法，在該方法中，平板和瓦愣板相互接觸形成一種孔結(jié)構(gòu)，而不會(huì)使這種蜂窩結(jié)構(gòu)變形。
根據(jù)本發(fā)明所提供的生產(chǎn)一種攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩體的方法，它包括將瓦愣板和平板交替地疊在一起，并將其卷繞起來(lái)形成一具有蜂窩橫截面的芯部。然后將所得到的芯部插入到內(nèi)徑幾乎與芯部外徑相等的外筒中，其特征在于所述外筒至少有一端被擴(kuò)張，所述芯部的一小部分進(jìn)入所述外圓筒中，在所述芯部的一端施加壓力，使該芯部進(jìn)入所述外圓筒中，并將該組件進(jìn)行熱處理，以便使擴(kuò)張的一端收縮和恢復(fù)。
即在本發(fā)明中，外圓筒至少有一端被擴(kuò)張，芯部至少有一端插到擴(kuò)張的外圓筒中，在芯部的另一端加壓。然后將組件進(jìn)行熱處理，使擴(kuò)張的部分縮回去。
在本發(fā)明中，外圓筒擴(kuò)張意味著其一端被擴(kuò)張到一定程度，以便芯部的一小部分剛好能插進(jìn)去。從外圓筒的內(nèi)徑向外擴(kuò)張約0．1-0．5毫米就足夠了。例如，使用圓筒形脹模作為圓筒擴(kuò)張工具，該模有一梯形橫截面，將該模插入外圓筒中直到達(dá)到所要求的擴(kuò)張尺寸。
之后，一液壓缸作用在芯部的另一端，或用機(jī)械手抓住芯部，將整個(gè)芯部壓入外圓筒中。當(dāng)用液壓缸時(shí)，在芯部上部最好使用一護(hù)板，防止由于載荷集中引起的芯部損壞或破壞。
另外，當(dāng)使用機(jī)械手時(shí)，用機(jī)械手將芯部抓住，并將其壓入到所需位置，然后松開(kāi)機(jī)械手。在插入部分的上面位置再次抓住芯部，以便再次用機(jī)械手將其壓入。重復(fù)這個(gè)過(guò)程直到整個(gè)芯部壓入為止。
在壓完之后，進(jìn)行熱處理使擴(kuò)張的部分得以恢復(fù)，熱處理溫度在800-1200℃之間，時(shí)間5-20分鐘。當(dāng)芯部和外圓筒焊接時(shí)，在真空的情況下，熱處理溫度約1200℃的情況下進(jìn)行20分鐘，以便達(dá)到恢復(fù)和焊接熱處理。
根據(jù)本發(fā)明所提供的另一種方法，該方法用來(lái)生產(chǎn)一種攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩體，它包括將瓦愣板和平板交替地重疊起來(lái)，并將其卷繞起來(lái)形成一個(gè)具有蜂窩橫截面的芯部，如需要形成一個(gè)具有箔焊料卷繞部分的芯部，那么在芯部的外周面卷繞一箔焊料。將所得到的芯部插入外圓筒中，該外圓筒的內(nèi)徑幾乎與芯部的外徑相等，其特征在于通過(guò)有階梯形部分的組合模中的小直徑部分，壓縮所述芯部，使其直徑小于所述外筒的內(nèi)徑，然后將芯部壓入外圓筒中，使芯部與外圓筒相配合。根據(jù)本發(fā)明還提供了一種用于生產(chǎn)攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩體的方法，該方法包括將瓦愣板和平板交替地重疊起來(lái)，并將其卷繞起來(lái)形成一個(gè)具有蜂窩橫截面的芯部，如需要也可形成一個(gè)具有箔焊料卷繞部分的芯部，那么在芯部的外周面上卷繞一箔焊料。將所得到的芯部插入外圓筒中，該外圓筒的內(nèi)徑幾乎與芯部的外徑相等，其特征在于外圓筒由一個(gè)接收工具固定，用模具將芯部壓縮，使其直徑小于外圓筒的內(nèi)徑，然后沿軸向壓芯部，以便將芯部壓入外圓筒中。因此，使芯部與外圓筒相配合。另外，根據(jù)本發(fā)明還提供的一種生產(chǎn)攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂體的方法，它包括將瓦愣板和平板交替地重疊，并將其卷繞起來(lái)形成一個(gè)具有蜂窩橫截面的芯部，如需要形成一個(gè)具箔焊料卷繞部分的芯部，那么在芯部的外周面卷繞一箔焊料，并將所得到的芯部插入外圓筒中，該外圓筒的內(nèi)徑幾乎與芯部的外徑相等，其特征在于外圓筒由一個(gè)接收工具固定，用一芯模將芯部固定，并使它的薄片收縮，收縮后的直徑小于外圓筒的內(nèi)徑，然后將該部分壓入外圓筒中，壓到芯部的箔焊卷繞部分附近為止。最后將該芯部壓入到外圓筒中。
即在本方法中，將瓦愣板和平板交替重疊，并將其卷繞起來(lái)形成一個(gè)具有蜂窩橫截面的芯部。通過(guò)有階梯部分的組合模中的小直徑部分使芯部的薄片或整個(gè)芯部收縮，收縮后的直徑小于外圓筒的內(nèi)徑。外圓筒用該模的較大部分固定，將該芯部壓入外圓筒中，或外圓筒用接收工具固定，通過(guò)該模壓迫芯部的一小部分或整個(gè)芯部，使芯部的直徑縮小，其縮小后的直徑小于外圓筒的內(nèi)徑，然后將芯部壓入外圓筒中。
為了將芯部和外圓筒固定得更牢固，在芯部的最外周面上可以設(shè)有一圈箔焊料，因此，所使用的模子最好是組合模。
在上述方法中，箔焊料卷繞部分可以設(shè)在、也可以不設(shè)在芯部的最外周面上。
但是，特別是在箔焊料卷繞部分設(shè)在芯部的最外周面上時(shí)，用模子將芯部固定，并使芯部的一小部分收縮，其收縮后的直徑小于外圓筒的內(nèi)徑，然后將這部分壓入外圓筒中，壓到芯部的箔焊卷繞部分附近為止。在箔焊料卷繞部分附近，用模子將這部分夾住，使芯部的外徑收縮，其收縮后的直徑小于外圓筒直徑，最后將該芯部壓入外圓筒中，使芯部與外圓筒配合。因此，得到這種金屬蜂窩體。
在本發(fā)明中，壓力裝置可以是液壓缸或類似裝置，壓力裝置沖壓芯部的上部，或是將機(jī)械手作為芯模。當(dāng)沖壓芯部上部時(shí)，為了防止由于載荷集中使芯部受到損壞或破壞，在其上部使用一塊護(hù)板。最好在芯部安裝部分的模子內(nèi)表面上設(shè)有斜面，以便于插入外圓筒。
此外，當(dāng)使用機(jī)械手時(shí)，用機(jī)械手抓住芯部，并將其壓入到機(jī)械手抓住芯部的位置附近，然后松開(kāi)機(jī)械手。用機(jī)械手再抓在插入部分的上部的芯部，以便再次將芯部壓入。重復(fù)這種步驟直到將整個(gè)芯部連續(xù)地壓到芯部的焊料部分為止。之后，再用該模使焊料部分的外徑收縮，并用同樣的方法將其壓入外圓筒中。
在這些方法中，金屬蜂窩體的橫截面不局限于圓形，可以是環(huán)形(非圓形)或是任何其它就能生產(chǎn)出的模子來(lái)說(shuō)的形狀。
對(duì)于非圓形橫截面來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供了一種非圓形金屬蜂窩體，它包括一中心部分，該中心部分包括兩個(gè)以預(yù)定間距相對(duì)的帶有槽的桿形或板形卷繞件；一個(gè)處在中心部分的外圍的芯部，它是通過(guò)把平板和瓦愣板的端部插入卷繞件的槽中，并將其卷繞起來(lái)形成的；和一容納該芯部的外圓筒。另外本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)非圓形金屬蜂窩體的方法，該方法包括布置兩個(gè)帶槽的桿形或板形卷繞件，將平板和瓦愣板的端部插入所述槽中，通過(guò)卷繞件的轉(zhuǎn)動(dòng)，使平板和瓦愣板卷繞在卷繞件上，形成一個(gè)非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)，最后將非圓形金屬蜂窩體鑲?cè)胍粋€(gè)具有相同形狀的非圓形外圓筒中，或者，握著卷繞件使平板和瓦愣板卷繞在卷繞件上，形成一非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)，最后將該非圓形金屬蜂窩體鑲?cè)胍粋€(gè)具有相同形狀的非圓形外圓筒中。在形成非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)之后，將卷繞件去掉。
在本發(fā)明中，由于通過(guò)改變作為卷繞件的兩個(gè)桿形或板形件的間距，就能獲得所需蜂窩橫截面形狀，和通過(guò)把平板和瓦愣板卷繞在兩軸上，就很容易地獲得與非圓形外圓筒相類似形狀的蜂窩體。因此，如在現(xiàn)有技術(shù)中，不必將一次成型的蜂窩體加工成非圓形，并且平板和瓦愣板將會(huì)形成有規(guī)則的連接。而且由于不必先構(gòu)成一個(gè)中心部分，再將這些板子繞在上面。因此能夠獲得一個(gè)包括有規(guī)則形成的蜂窩結(jié)構(gòu)的芯部。
本發(fā)明中使用的卷繞件最好有一槽銷結(jié)構(gòu)，以便夾住平板和瓦愣板的端部或側(cè)邊，將平板和瓦愣板的端部插入軸的槽中并被槽卡住。桿形或板形卷繞件可以繞它們的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，將平板和瓦愣卷起來(lái)?；蛘邔⒕砝@件固定，在平板和瓦愣板重疊的同時(shí)，它們也卷繞在卷繞件上。
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。


圖1是為解釋一種生產(chǎn)用攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩的方法的示意圖；圖2a和2b是用于解釋一種生產(chǎn)用攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩的方法的示意圖；圖3是用于解釋一種生產(chǎn)用攜帶廢氣凈化觸媒的金屬蜂窩的方法的示意圖。
在本發(fā)明中，瓦愣板和平板間隔地疊在一起，形成芯部1。當(dāng)最后的芯部1被壓入外圓筒3時(shí)，使用如圖2所示的兩塊階梯形沖壓模6和6，它具有階梯部分5。外圓筒3由階梯形沖壓模6和6較大直徑部分固定住，芯部1由較小直徑部分固定住，通過(guò)模6和6將壓力作用到芯部1，以便將其縮緊。所提供的壓力約為3Kgf／cm2。這樣使芯部1的直徑縮小約3％，而且使芯部1和外圓筒3形成圓形。
然后，通過(guò)液壓缸將壓力均勻地作用在芯部1的上部，以便將芯部1壓入外圓筒3中，如圖2b所示。在這種情況下，最好在芯部1的上部使用一個(gè)夾持板，這是為了防止由于載荷集中所引起的芯部損壞或破裂。另外也可以在模具的芯部安裝部分的內(nèi)表面上設(shè)一斜坡9，使芯部易于插入到外圓筒中。
參閱圖3，壓力模是二部分組合模，它包括芯模7和外圓筒模8。瓦愣板和平板間隔地疊在一起，形成芯部1，然后用箔焊料2包繞在芯部1的最外面。芯部1用芯模7和7固定住，外圓筒用接收工具，如外圓筒模8和8來(lái)固定住。用機(jī)械手可以更換芯模。將帶有芯部1的芯模7和7與外圓筒3配合。用芯模將芯部1的外徑壓縮得比外圓筒的內(nèi)徑要小，并將其壓入外圓筒中。壓力裝置在上面已作過(guò)描述。
圖4為本發(fā)明的非圓形金屬蜂窩體。參閱圖4，平板11和瓦愣板12間隔地卷起來(lái)，然后套在非圓形外圓筒3中。
圖5是用以說(shuō)明非圓形金屬蜂窩的生產(chǎn)方法的示意圖。首先，將兩根分開(kāi)的類似于桿形卷繞件的銷形卷繞軸13和13平行地放置，其間距為X，以便與所要形成的蜂窩體的形狀相一致，如圖5a所示。然后將平板11和瓦愣板12的端部分別插入各自的卷繞軸13和13的槽中，如圖5b所示。在保持兩卷繞軸之間的間距不變的同時(shí)，讓卷繞軸13繞著兩卷繞軸中間的卷繞中心軸14旋轉(zhuǎn)，從而將平板和瓦愣板疊在一起卷繞，如圖5c、5d所示。
在本發(fā)明的另一種生產(chǎn)方法中，兩根帶有槽的類似于桿形卷繞件的桿形卷繞件13和13平行布置，并保持一間距X，以便與所要形成的蜂窩體的形狀相一致。平板和瓦愣板卷繞件轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，這些板子就疊在一起。
圖6是用于解釋在用板形件作為卷繞件的示意圖。參閱圖6，包括板形件15和15的卷繞件長(zhǎng)為X，它與蜂窩體4的外形相對(duì)應(yīng)，平板和瓦愣板的側(cè)邊插在卷繞件的槽中以便將其固定住，如圖6a所示。然后，在平板和瓦愣板重疊的同時(shí)，將它們卷繞在卷繞件上，形成一芯體，如圖6b所示。
在本發(fā)明中，非圓形蜂窩結(jié)構(gòu)1由平板11和瓦愣板12構(gòu)成，它是通過(guò)使用上述方法制造的芯部，并把它壓入具有與芯部相同形狀的外圓筒3中。
下面將參照具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
用如圖2(a)所示和實(shí)施例2相同的壓力裝置，使該芯部向芯部中心方向收縮。使芯部直徑縮小0．2到0．5毫米，然后和實(shí)施例一樣，將其壓入外圓筒中。如圖2(b)所示。實(shí)施例4將0．05毫米厚的不銹鋼箔構(gòu)成的瓦愣板和相同厚度的平板疊起來(lái)，然后將其卷起形成一個(gè)外徑為150毫米的芯部，該芯部具有蜂窩橫截面，并以芯部軸心為軸將一箔焊料繞在該芯部上。這樣，瓦愣板處在最外周面，焊料處在它的最外的周面上。此時(shí)，該焊料厚25微米，寬15毫米。
用如圖2(a)所示的、和實(shí)施例2相同的壓力裝置，使該芯部向其中心方向收縮，其直徑縮小0．2到0．5毫米。芯部直徑縮小時(shí)產(chǎn)生松動(dòng)，但由于這松動(dòng)有利于瓦愣板的槽和用來(lái)插入外圓筒。因此，瓦愣板最外層的外周面上的焊料將不會(huì)受到損壞或移動(dòng)。
將所得到的芯部放在一個(gè)具有錐形的模子中，這樣焊料從該模的端面突出約1毫米，如圖2(a)所示。該芯部在6-10kgf／cm2的壓力作用收縮，其外徑收縮到149．5毫米，它小于外圓筒直徑。
另一方面，外圓筒設(shè)置在該模中，并受到3kgf／cm2的壓力夾持。將上述芯部插入外圓筒中，并向芯模施加6-10kgf／cm2的壓力，以便將該芯部壓入外圓筒中，如圖2(b)所示。
將所得到的芯部放在圖3所示的芯模中，這樣該焊料高出該模端面約1毫米。芯部受到6-10kgf／cm2的壓力收縮，其直徑縮小到149．5毫米，比外圓筒直徑小1．5毫米。另一方面，外圓筒放在外圓筒模中，并受到3kgf／cm2的壓力夾持。上述芯部的薄片插入到外圓筒中，并給芯模施加6-10kgf／cm2的壓力，以便將該芯部壓入外圓筒中，然后將芯模向上移動(dòng)，再將芯模固定住，并施加壓力，以便連續(xù)地將芯部壓入到外圓筒中。結(jié)果，該芯被壓入外圓筒中，而不會(huì)使焊料脫落或破裂。
如上所示，在本發(fā)明中，由于外圓筒一端面被擴(kuò)張，例如使用圓形脹模，芯部能容易地插入。當(dāng)外圓筒和芯部被焊接時(shí)，同時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，從而生產(chǎn)出均勻高質(zhì)量的金屬蜂窩體。
特別是，當(dāng)金屬蜂窩具有非圓形橫截面時(shí)，包括兩個(gè)桿形或板形件的卷繞件當(dāng)作中心部分，平板和瓦愣板繞著該中心部分卷繞，同時(shí)使它們重疊起來(lái)。所得到的金屬蜂窩體從其中心到外周面形成一整體結(jié)構(gòu)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比由于不必先形成一個(gè)金屬體，后進(jìn)行加工，所以其連接強(qiáng)度和氣流分配不會(huì)受到影響。另外由于不必對(duì)中心部件進(jìn)行特殊加工，所以能減少一些加工步驟以提高經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1．一種非圓形金屬蜂窩體，它包括一有兩個(gè)桿形或板形卷繞件的中心部分，其中卷繞件以預(yù)定的間距相對(duì)并帶有槽；一個(gè)在中心部分周圍的芯部，它是將平板和瓦楞板的端部插入卷繞件上的槽中并將其卷繞起來(lái)形成的；和一個(gè)芯部的外圓筒。
2．一種生產(chǎn)非圓形金屬蜂窩體的方法，它包括布置兩個(gè)帶有槽的桿形或板形的卷繞件，將被卷繞的平板和瓦楞板的端部插入所述槽中，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述卷繞件，將平板和瓦楞板纏繞在卷繞件上，形成一個(gè)非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)，最后將所述非圓形金屬蜂窩體鑲?cè)刖哂邢嗤螤畹姆菆A形外圓筒中。
3．一種生產(chǎn)非圓形金屬蜂窩體的方法，它包括固定兩個(gè)帶有槽的相距一定距離的桿形或板形的卷繞件，將被卷繞的平板和瓦楞板插入所述槽中，將平板和瓦楞板纏繞在卷繞件上形成一個(gè)非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)，最后將所述非圓形金屬蜂窩體鑲?cè)刖哂邢嗤螤畹姆菆A形外圓筒中。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的生產(chǎn)非圓形金屬蜂窩體的方法，其特征在于在平板和瓦楞板纏繞在卷繞件上形成非圓形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)之后，所述卷繞件被去掉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非圓形金屬蜂窩體,它包括一有兩個(gè)桿形或板形卷繞件的中心部分,其中卷繞件以預(yù)定的間距相對(duì)并帶有槽;一個(gè)在中心部分周圍的芯部,它是將平板和瓦楞板的端部插入卷繞件上的槽中并將其卷繞起來(lái)形成的;和一個(gè)芯部的外圓筒。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)非圓形金屬蜂窩體的方法。
文檔編號(hào)B01J35/04GK1289891SQ0011811
公開(kāi)日2001年4月4日 申請(qǐng)日期2000年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者小柴義一, 青木幸夫, 皆方毅, 安永朋弘, 稻村道夫, 井本不二哉, 中川準(zhǔn)市 申請(qǐng)人:日本冶金工業(yè)株式會(huì)社