專利名稱：制造一種金屬結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造金屬結(jié)構(gòu)，尤其是催化式排氣凈化器，最好是內(nèi)燃機(jī)廢氣的催化式排氣凈化器的蜂窩體的方法，這種金屬結(jié)構(gòu)由至少部分具有某種結(jié)構(gòu)的卷繞、纏結(jié)或分層的金屬薄板層構(gòu)成。
由平整的和結(jié)構(gòu)化的金屬薄板層構(gòu)成的金屬結(jié)構(gòu)，尤其是蜂窩體，例如由DE2924592A1和DE3634235C2是已知的。其中，平整的和波形的薄板，彼此交替地一層層堆疊在一起。
各金屬薄板層彼此至少部分釬焊。由DE2924592已知制造一種蜂窩體，其中，將一條平整的金屬帶和一條波形的金屬帶互相卷繞在一起成為多層；在互相卷繞的層之間，或用一個(gè)帶滾筒的敷料器將釬料按條狀和連續(xù)地涂覆在平整的帶上，或?qū)⑩F料涂覆在波形帶最外面的隆凸上，然后，在爐子里爐化釬料。
在WO89/11938中詳細(xì)介紹了用于這種蜂窩體的其他釬焊方法，按先有技術(shù)的所有釬焊方法都采用在釬焊爐內(nèi)進(jìn)行釬焊過程。這樣的釬焊過程大多在真空下進(jìn)行，迄今，因?yàn)樵斐烧婵蘸图訜嵊玫臅r(shí)間很長(zhǎng)(例如6個(gè)小時(shí))而使生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，所以只能達(dá)到很小生產(chǎn)量。
由DE2947694A1已知一種制造金屬結(jié)構(gòu)尤其是用于內(nèi)燃機(jī)排氣凈化的催化式排氣凈化器中蜂窩體的方法，蜂窩體由卷繞的金屬帶構(gòu)成，其中，波形的金屬帶通過其與平整的金屬帶接觸的表面以及必要時(shí)還通過圍繞著這兩種金屬帶的圍繞物，采用熔接連接成一個(gè)結(jié)構(gòu)部件。熔接在單一的工藝步驟中完成，其中進(jìn)行一次熱處理，熱處理溫度低于此金屬結(jié)構(gòu)的材料熔點(diǎn)。在另一道工序中例如消除應(yīng)力退火作再一次的熱處理是不必要的。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，采用這種方法可以提高金屬結(jié)構(gòu)尤其是蜂窩體連接時(shí)的生產(chǎn)能力。此外，與迄今已知的此類方法相比在能量利用方面本方法是有利的。除此以外，結(jié)構(gòu)的表面特性對(duì)于晚些時(shí)候用陶瓷修的補(bǔ)基面涂層和催化的活性材料來涂覆有有利的影響。
此目的通過按權(quán)利要求1所述之方法達(dá)到。有利的進(jìn)一步改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
按本發(fā)明方法的特征在于，結(jié)構(gòu)首先在凈化室內(nèi)真空下凈化。在表面上的許多污染僅僅在負(fù)壓下便可除去，所以它們以后不會(huì)弄臟真正的作業(yè)室或妨礙連接過程。完成凈化后，將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到作業(yè)室，在作業(yè)室中實(shí)施連接過程。連接過程結(jié)束后，結(jié)構(gòu)被移入冷卻室，在那里冷卻到一個(gè)預(yù)先規(guī)定的溫度。若達(dá)到了這一預(yù)定冷卻溫度，從冷卻室取出結(jié)構(gòu)，并送往進(jìn)一步加工。在這里應(yīng)當(dāng)指出，本文所談?wù)摰慕Y(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可以有多個(gè)結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行各道工序。
結(jié)構(gòu)的凈化在真空中進(jìn)行。這種工作方式的優(yōu)點(diǎn)是，通過降低凈化室中的壓力，有些在作業(yè)室粘上的污染物迅速蒸發(fā)，以及其他可能的污染也隨之一起消除，從而形成一種對(duì)于以后的連接過程有利的已準(zhǔn)備好的表面狀態(tài)。
在真空中進(jìn)行結(jié)構(gòu)凈化還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，對(duì)于每一批放入作業(yè)室的結(jié)構(gòu)，與凈化室連接的作業(yè)室無需重新完全抽成真空，因?yàn)樽鳂I(yè)室經(jīng)由一個(gè)閘門間接或直接地與凈化室連通。
冷卻室與作業(yè)室相連，結(jié)構(gòu)在冷卻室中冷卻到一個(gè)預(yù)先規(guī)定的溫度。采用這種方法可以提高產(chǎn)量，因?yàn)橐粋€(gè)個(gè)工藝步驟連續(xù)進(jìn)行，所以，在作業(yè)室裝有一批，而在此期間在冷卻室中處理的是走在前面的那一批，以及在凈化室中處理的是下一批。作業(yè)室與周圍大氣不接觸，所以作業(yè)室無需經(jīng)常地重新抽真空。此外，臟物不能進(jìn)入作業(yè)室。
結(jié)構(gòu)最好在凈化室內(nèi)加熱。為此，凈化室加熱到溫度例如約200℃。這樣做的優(yōu)點(diǎn)，一方面可以加快凈化過程，另一方面可以縮短結(jié)構(gòu)在作業(yè)室中的停留時(shí)間，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)從現(xiàn)在起不再需要從環(huán)境溫度加熱到連接溫度，而只須從一個(gè)較高的溫度加熱到連接溫度。
凈化室最好用一種惰性氣體吹洗。這種惰性氣體可以是技術(shù)上的純氬氣。
凈化室的吹洗可借助于加熱的惰性氣體進(jìn)行。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，在惰性氣體通過結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)它的加熱，比裝在凈化器壁上的一個(gè)加熱器的加熱更加均勻。
業(yè)已證明為有利的是，凈化室在負(fù)壓10-3和10-6巴之間工作，最好在約10-5巴。
金屬薄板層的金屬連接可以在有或沒有輔助材料的情況下完成。在這種情況下，各金屬薄板層的連接最好采用釬焊或熔接進(jìn)行。
在作業(yè)室中的釬焊或熔接過程在一個(gè)與材料相配的溫度下進(jìn)行。在作業(yè)室中的溫度首先升高至一個(gè)第一保持溫度，并保持這一溫度一段時(shí)間。因此在此批量?jī)?nèi)或在每一個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)達(dá)到均勻的溫度分布。接著，在作業(yè)室中的溫度升高到第二保持溫度。作業(yè)室在此第二保持溫度下保持一段時(shí)間。緊接著將作業(yè)室內(nèi)的溫度提高到1200℃以上用于連接的溫度，并保持這一溫度一段時(shí)間。
作業(yè)室內(nèi)的溫度在連接過程結(jié)束后下降。溫度的下降可以這樣進(jìn)行，即將作業(yè)室對(duì)冷卻室和/或凈化室大面積地打開。作業(yè)室通過熱輻射將熱量傳給冷卻室和/或凈化室。因此冷卻過程大約可以縮短15分鐘。在這樣的溫度下將這一批結(jié)構(gòu)從作業(yè)室移入冷卻室。結(jié)構(gòu)在冷卻室內(nèi)通過引入惰性氣體冷卻。在引入一種惰性氣體的同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上形成一個(gè)氧化層。結(jié)構(gòu)在冷卻室中一直冷卻到溫度約150℃，接著將結(jié)構(gòu)從冷卻室取出。
在作業(yè)室中進(jìn)行時(shí)間確定的作業(yè)步驟。一批構(gòu)件在前室或在冷卻室中的停留時(shí)間可以比在作業(yè)室中的時(shí)間短，所以裝料和卸料過程所需的持續(xù)時(shí)間并不會(huì)延長(zhǎng)整個(gè)過程的循環(huán)時(shí)間。
下面借助于一種最佳實(shí)施例說明按本發(fā)明方法的其他優(yōu)點(diǎn)和特征，但本發(fā)明不受此限制。其中

圖1實(shí)施本方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖2在真空釬焊爐中溫度隨時(shí)間的變化曲線。
實(shí)施用于制造一種催化式排氣凈化器蜂窩體方法的設(shè)備，包括一個(gè)凈化室2，一個(gè)作業(yè)室3和一個(gè)冷卻室4。凈化室2有一個(gè)圓柱形外殼，此外殼設(shè)計(jì)為雙壁式外套的形式。在雙壁式外套之間的環(huán)腔內(nèi)，可通過進(jìn)口管5引入一種介質(zhì)，并經(jīng)出口管6排出。這種介質(zhì)可以是水。凈化室可借助于此介質(zhì)冷卻或加熱。
凈化室2有一個(gè)裝料門7，它真空密封地關(guān)閉凈化室2。
凈化室2通過中間門外殼8與作業(yè)室3連接。在中間門外殼8內(nèi)是一扇門，圖中沒有進(jìn)一步表示，它將凈化室2與作業(yè)室3隔開。此門在形式上可設(shè)計(jì)為閘板。門密閉成能避免相對(duì)于周圍環(huán)境的真空損失。
在凈化室2內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部傳送裝置，通過它可將放在支架上的一批蜂窩體1，從凈化室2送入作業(yè)室3。傳送裝置可例如有一個(gè)三齒裝卸叉，它可通過無級(jí)變速的液壓傳動(dòng)裝置水平運(yùn)動(dòng)。支架用帶陶瓷涂層的石墨制成。一個(gè)個(gè)蜂窩體排列在支架上，豎立地放在同樣用有陶瓷涂層的石墨制的模具上。這種支架形狀穩(wěn)定和耐溫。采用陶瓷涂層還可避免石墨磨損。
在凈化室2和作業(yè)室3之間的門可通過液壓氣動(dòng)裝置提升和下降。保證密封性的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)在前室一側(cè)。
作業(yè)室3有可更換的電加熱元件，它們最好安排在多個(gè)區(qū)域內(nèi)。作業(yè)室3有一個(gè)內(nèi)室，內(nèi)室被作業(yè)室3的外殼包圍。在作業(yè)室的內(nèi)室與外殼之間可通過供入管9和排出管10引入一種冷卻介質(zhì)，所以作業(yè)室3可以被冷卻。
冷卻室4通過中間門外殼11作為中間連接與作業(yè)室3相連。冷卻室4有一個(gè)圓柱形外殼，外殼設(shè)計(jì)為雙壁式的并可通過一種介質(zhì)冷卻或加熱。冷卻室4通過一個(gè)卸料門12可相對(duì)于周圍環(huán)境封閉。為了打開或關(guān)閉卸料門12，卸料門12可借助于一個(gè)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
在中間門外殼11內(nèi)是一扇沒有進(jìn)一步表示的中間門，它例如可借助于一個(gè)液壓氣動(dòng)傳動(dòng)裝置提升和下降。
每一個(gè)室各有一個(gè)造成真空的設(shè)備。此設(shè)備包括一個(gè)閥13、一臺(tái)擴(kuò)散泵14和一個(gè)泵組15，泵組由一臺(tái)前置真空泵15a和一臺(tái)羅茨泵15b組成。
在附圖所表示的實(shí)施形式中，凈化室2、作業(yè)室3和冷卻室4，通過泵的管道16與一個(gè)真空泵組17連接。在管道16a、16b和16c中各設(shè)有一個(gè)閥18。泵組17用于各室的快速初抽真空，直至各高真空泵組的起始?jí)毫Γ约霸谂渭訜釙r(shí)用于抽走大量氣體。
控制真空度的測(cè)試設(shè)備在圖中沒有表示。
設(shè)備的裝料和卸料例如借助于升降機(jī)。為此，打開裝料門7，將一批蜂窩體1送入凈化室2。然后關(guān)閉裝料門7。在凈化室與作業(yè)室之間的以及作業(yè)室3與冷卻室4之間的門都是關(guān)閉著的。關(guān)閉閥13。打開閥17，并借助于泵組18在室2、3和4中建立真空度。若在這些室中達(dá)到了初真空度，則關(guān)閉閥17，打開通向凈化室2的真空管道19中的閥13。通過擴(kuò)散泵2以及泵組15，在前室2中造成高真空度。
這一批蜂窩體1停留在凈化室內(nèi)直至凈化過程結(jié)束。在建立真空前，凈化室2可用惰性氣體吹洗。
若凈化過程結(jié)束，則打開在中間門外殼8中的門，借助于內(nèi)部傳送裝置將這一批從凈化室2傳送到作業(yè)室3內(nèi)。關(guān)閉在中間外殼8內(nèi)的門。關(guān)閉在真空管道19中的閥。凈化室2可重新裝料。
根據(jù)溫度控制，改變?cè)谧鳂I(yè)室3中的溫度。圖2表示了溫度隨時(shí)間的變化曲線。
若作業(yè)室3達(dá)到連接溫度TV并已在一段時(shí)間HV保持這一溫度，則打開在中間外殼11內(nèi)的門，并通過內(nèi)部傳送裝置將這一批引入冷卻室4內(nèi)。在冷卻室4內(nèi)造成負(fù)壓，這一負(fù)壓基本上與作業(yè)室內(nèi)的負(fù)壓一致。在將這一批從作業(yè)室3送出后，關(guān)閉在中間門外殼11內(nèi)的門。冷卻劑經(jīng)由冷卻介質(zhì)供入和排出管道20或21，引入冷卻室4的雙壁外殼中，因此這一批蜂窩體被冷卻。
達(dá)到出料溫度TA后，打開冷卻室4的卸料門12，將這一批從室4取出。在此期間，釬焊爐的溫度冷卻到入料溫度TE。在這一批卸出后關(guān)閉冷卻室4并重新抽真空。
圖2中作為舉例表示了在作業(yè)室和在冷卻室內(nèi)的溫度隨時(shí)間的變化曲線。作業(yè)室加熱到溫度TE。在這一溫度下將這批料從前室送入作業(yè)室內(nèi)。在作業(yè)室內(nèi)的溫度被提高到第一保持溫度T1。提高到達(dá)到這一溫度的速度取決于作業(yè)室的加熱功率。作業(yè)室在這一溫度T1保持一段時(shí)間H1。在此期間在作業(yè)室內(nèi)的溫度進(jìn)行均勻化。接著，作業(yè)室內(nèi)的溫度上升到第二保持溫度T2，并在這一溫度下保持一段時(shí)間H2。最后將作業(yè)室內(nèi)的溫度提高到連接溫度，它可以在1200℃以上。作業(yè)室在這一溫度TV工作一段時(shí)間HV。經(jīng)過時(shí)間HV后，關(guān)閉作業(yè)室的加熱器，并打開去冷卻室的通道。因此作業(yè)室內(nèi)的溫度迅速下降到溫度T3。圖2中用虛線表示了溫度在冷卻室中的變化過程。在冷卻室內(nèi)的溫度變化過程未加控制。這是借助于一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)引入一種保護(hù)氣體以及通過保護(hù)氣體在冷卻室內(nèi)的循環(huán)帶來的結(jié)果。若冷卻室內(nèi)的溫度達(dá)到約150℃時(shí)，便可以取出這一批料。
權(quán)利要求
1.制造一種金屬結(jié)構(gòu)，尤其是蜂窩體的方法，這種金屬結(jié)構(gòu)主要用于催化式排氣凈化器，它由至少部分具有某種結(jié)構(gòu)的卷繞、纏結(jié)或分層的金屬薄板層構(gòu)成，此方法的特征在于下列步驟-結(jié)構(gòu)(1)在凈化室(2)內(nèi)真空凈化；-將結(jié)構(gòu)(1)轉(zhuǎn)移到作業(yè)室(2)內(nèi)；-在真空下有或沒有輔助材料的情況下實(shí)施金屬薄板層的金屬連接過程；-將結(jié)構(gòu)(1)轉(zhuǎn)移到冷卻室(4)；-在冷卻室(4)內(nèi)真空冷卻結(jié)構(gòu)(1)，直至一個(gè)預(yù)先給定的溫度。
2.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為結(jié)構(gòu)(1)在凈化室(2)內(nèi)加熱。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之方法，其特征為凈化室(2)用一種惰性氣體吹洗。
4.按照權(quán)利要求3所述之方法，其特征為凈化室(2)用一種加熱的惰性氣體吹洗。
5.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為在凈化室(2)內(nèi)造成的負(fù)壓在10-3與10-6巴之間，最好約10-5巴。
6.按照權(quán)利要求2所述之方法，其特征為凈化室加熱到溫度約200℃。
7.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為在作業(yè)室(3)中的溫度(T)根據(jù)一根預(yù)先給定的溫度變化曲線控制。
8.按照權(quán)利要求7所述之方法，其特征為在作業(yè)室(3)中的溫度(T)起先升至一個(gè)第一保持溫度(T1)并保持在此溫度一段時(shí)間(H1)，然后，溫度(T)升至一個(gè)第二保持溫度(T2)，并保持此溫度一段時(shí)間(H2)，接著，溫度(T)提高到連接溫度(TV)，并保持一段時(shí)間(HV)，以及，緊接著溫度(TA)下降。
9.按照權(quán)利要求8所述之方法，其特征為在作業(yè)室(3)內(nèi)的溫度(T)在連接過程結(jié)束后部分通過連通作業(yè)室與冷卻室(3；4)而下降。
10.按照前列諸權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)所述之方法，其特征為結(jié)構(gòu)(1)在冷卻室(4)內(nèi)冷卻到溫度約150℃。
11.按照前列諸權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)所述之方法，其特征為在冷卻室(4)內(nèi)引入和排出惰性氣體。
12.按照前列諸權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)所述之方法，其特征為金屬的連接通過釬焊實(shí)現(xiàn)。
13.按照前列諸權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)或多項(xiàng)所述之方法，其特征為金屬的連接通過熔接實(shí)現(xiàn)。
14.用于金屬結(jié)構(gòu)尤其是蜂窩體的金屬薄板層互相之間和/或與金屬外殼的金屬連接的設(shè)備包括-一個(gè)凈化室(2)。-一個(gè)作業(yè)室(3)，它可與凈化室(2)連通，-一個(gè)冷卻室(4)，它可與作業(yè)室(3)連通，以及-至少一個(gè)負(fù)壓發(fā)生器，借助于它可在作業(yè)室、凈化室和冷卻室(2；3；4)內(nèi)造成負(fù)壓。
15.按照權(quán)利要求14所述之設(shè)備，其特征為作業(yè)室(3)可分別通過一個(gè)閘門與凈化室(2)和/或冷卻室(4)連通，在這種情況下至少部分保持相對(duì)于外界大氣的負(fù)壓。
全文摘要
制造一種金屬結(jié)構(gòu)尤其是蜂窩體的方法，主要用于催化式排氣凈化器，這種金屬結(jié)構(gòu)由至少部分結(jié)構(gòu)化的卷繞、纏結(jié)或分層的金屬薄板層構(gòu)成，此方法有下列步驟—在凈化室(2)的真空下結(jié)構(gòu)(1)凈化；—將結(jié)構(gòu)(1)轉(zhuǎn)移到作業(yè)室(3)內(nèi)；—實(shí)施連接過程，其中可涉及釬焊過程；—將結(jié)構(gòu)(1)轉(zhuǎn)移到冷卻室(4)；—在冷卻室(4)內(nèi)將結(jié)構(gòu)(1)冷卻到一個(gè)預(yù)先給定的溫度。此方法最好在一種三室的設(shè)備中實(shí)施，與先有的方法相比，此方法的生產(chǎn)周期短、能量利用率高以及對(duì)蜂窩體的表面特性有良好的影響。
文檔編號(hào)B23K1/00GK1157586SQ95195077
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1995年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月14日
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