專利名稱：蜂窩狀擠壓成形用口承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩狀擠壓成形用口承及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，汽車排氣凈化用催化劑是其催化劑成分被載持在陶瓷制蜂窩狀載體(蜂窩狀結(jié)構(gòu)體)的各單元的表面上，形成所謂的蜂窩狀催化劑，由于其軸向強度比斷面(直徑)方向的高，故采用在蜂窩形載體的軸向上進行夾持的結(jié)構(gòu)。這種情況下，為了防止在其軸向上夾持時，外周部破損，將外周部的單元隔壁(肋)設得比內(nèi)部的厚，提高了蜂窩形載體的軸向耐壓強度。
但是，最近，隨著發(fā)動機的高輸出化趨勢，人們要求減小蜂窩狀催化劑的壓力損失，以及隨著排氣限制的強化要求有效利用整個催化劑載體，根據(jù)這種要求，開始采用不在軸向上夾持蜂窩狀催化劑載體，而主要是在蜂窩狀催化劑載體的外周面進行夾持的結(jié)構(gòu)。這是由于排氣限制的強化而增大催化劑的容積，增加了催化劑質(zhì)量，故軸向夾持時夾持面積小，不能充分夾持也是引起發(fā)動機振動的原因之一。
另一方面，為了提高催化劑的凈化性能，有這樣一種動向，即，減薄載體的單元隔壁厚度，使蜂窩狀載體的重量減輕，以減小催化劑的熱容量，提高凈化性能的暖機特性。
因此，單元隔壁的薄壁化，使得來自蜂窩狀載體外周面的外壓所引起的破壞強度有進一步降低的傾向。
另外，由于最近的排氣限制更加嚴格，故為了改進發(fā)動機燃燒條件、提高催化劑凈化性能，排氣溫度逐年上升，要求蜂窩狀載體的耐熱沖擊性也嚴格了。
這樣，由于單元隔壁的薄壁化、蜂窩狀載體的外周面夾持方式的采用、以及排氣溫度的上升等，單元隔壁和蜂窩狀外壁的厚度設定及蜂窩結(jié)構(gòu)體的均衡強度提高、以及外形形狀和隔壁形狀的高精度化便成為大課題。
鑒于以上情況，在特愿2000-236122中提出了圖9、

圖10所示的陶瓷制峰窩狀結(jié)構(gòu)體1。
上述陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體如圖9所示，由形成許多分別相接鄰的單元復合體的單元隔壁(肋)2，和圍繞并保持著位于該單元復合體的最外周單元的外壁4構(gòu)成，由利用單元隔壁2間隔成的許多貫通孔(單元)3的復合體構(gòu)成。
如圖10所示，上述陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體最接近外壁4的有最外周單元8，由最外周單元8連接內(nèi)方第2單元9。單元隔壁2大致可分為隔壁厚度較厚的外周單元隔壁2a和隔壁厚度較薄的基本單元隔壁2b。
這樣，上述陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體與既有的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體相比，可以很好地平衡和實現(xiàn)壓力損失的增大和耐熱沖擊性降低所產(chǎn)生的負面影響、和均衡強度的提高以及隔壁形狀、蜂窩狀結(jié)構(gòu)體形狀的高精度化所產(chǎn)生的正面影響的調(diào)和，可望作為汽車排氣凈化催化劑用載體等。
這里，擠壓成形上述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體時用的口承例如圖1所示的制品，通常，內(nèi)側(cè)部22的狹縫寬度較窄部[例如2mil(約0.05mm)]，用磨削或金屬絲放電等方法進行加工，外周部24的狹縫寬度較寬部[例如3mil(約0.07mm)]，用碳素電極放電進行加工。
但是，上述口承10由于內(nèi)側(cè)部22的狹縫寬度與外周部24的狹縫寬度不同，故僅用圓盤狀砂輪進行磨削加工時，在內(nèi)側(cè)部22與外周部24的邊界部附近描繪例如圖5(b)所示的砂輪切深痕跡和接觸弧的軌跡[圖5(b)的斜線部]，在X方向的寬度較寬部的狹縫深度L1和Y方向的寬度較寬部的狹縫深度L2之間產(chǎn)生差異。
因此，用上述口承擠壓成形的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體如圖6、圖7所示，存在著在外周單元隔壁2a與基本單元隔壁2b的邊界部產(chǎn)生線狀彎曲(單元變形缺陷)30的問題。
而且，還存在著這樣的問題，即，外周部24的狹縫寬度較寬部是用碳素電極進行放電加工，尤其是在制作2～3mil(約0.05～0.075mm)以下的口承時，狹縫寬度的加工精度(±2～3μm)不夠，另外，磨削加工和放電加工之間的加工面的表面粗糙度存在差異，外周部24與內(nèi)側(cè)部22的表面粗糙度之比大，為10以上，故口承的擠壓圖形不好。
而且，上述口承10的內(nèi)側(cè)部22與外周部24的狹縫寬度不同，雖與成形原料的流動性有關(guān)，但直接進行擠壓成形時，外周部24的成形速度比內(nèi)側(cè)部22的成形速度快，因此，如圖8所示，會卷入圖形，存在著蜂窩狀構(gòu)造體50容易產(chǎn)生不良的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種現(xiàn)有技術(shù)所存在的課題而開發(fā)的，其目的在于提供一種蜂窩狀擠壓成形用口承及其制造方法。這種口承由于可防止線狀彎曲等單元變形不良和卷入圖形不良等外壁形成不良，故形成單元的隔壁是薄壁，單元密度根據(jù)位置的不同而不同，且即使在小的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體上，亦可賦予更高的尺寸精度和強度。
即，本發(fā)明提供一種具有導入成形原料用的里孔和擠出該成形原料的狹縫、并擠壓成形蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的口承，這種口承的特點在于，在由內(nèi)側(cè)部、外周部及最外周部構(gòu)成的、設在該外周部上的狹縫寬度比設在該內(nèi)側(cè)部上的狹縫寬度大，且外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)為0.1μm以下、外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)超過0.1μm的情況下，內(nèi)側(cè)部狹縫表面粗糙度a和外周部的狹縫表面粗糙度b的關(guān)系為0.1＜a/b＜10。
這時，內(nèi)側(cè)部最好設成比外側(cè)部凹下的凹狀，外周部與內(nèi)側(cè)部的狹縫寬度差最好為5～50μm。
本發(fā)明中，外周部的狹縫數(shù)以1～20為好，設在最外周部的狹縫寬度最好比設在內(nèi)側(cè)部的狹縫寬度大。
本發(fā)明中，所有的狹縫均是經(jīng)切槽加工成格子狀而獲得的，各交點的寬度較寬部的狹縫深度之比最好為10∶7～10∶10，或?qū)挾容^寬部的狹縫深度的絕對值差小于0.2mm，所有的狹縫最好用砂輪進行磨削加工而形成。
本發(fā)明中，所有的狹縫最好由1～150μm的膜厚進行硬質(zhì)被覆，以便將其分別精加工成規(guī)定的狹縫尺寸，硬質(zhì)被覆以無電解鍍層或CVD為好。
本發(fā)明提供一種蜂窩狀擠壓成形用口承的制造方法，該口承具有導入成形原料用的里孔和擠出該成形原料的狹縫，該狹縫由內(nèi)側(cè)部、外周部及最外周部構(gòu)成，該口承用于擠壓成形各狹縫寬度不同的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，這種口承的制造方法的特點在于，所有的狹縫均由砂輪磨削加工而形成。
本發(fā)明中，所有的狹縫均是經(jīng)切槽加工成格子狀而得到的，各交點的寬度較寬部的狹縫深度之比最好為10∶7～10∶10、或?qū)挾容^寬部的狹縫深度之絕對值差為0.2mm以下。
本發(fā)明中，所有的狹縫最好由1～150μm膜厚進行硬質(zhì)被覆，以便將其分別精加工成規(guī)定的狹縫尺寸，硬質(zhì)被覆以無電解鍍怪和CVD為好。
本發(fā)明中，在用砂輪進行磨削時，最好邊適宜調(diào)整砂輪的切入深度、邊加工，使狹縫交點的狹縫深度達到最佳值。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種蜂窩狀擠壓成形用口承，這種口承由于可防止線狀彎曲等單元變形不良和卷入圖形不良等外壁形成不良，故形成單元的隔壁是薄壁，單元密度根據(jù)位置的不同而不同，而且即使是小蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，亦可賦予更高的尺寸精度和強度。
附圖的簡單說明圖1是表示蜂窩狀擠壓成形用口承的一例，圖1(a)為正視圖，圖1(b)是圖1(a)的B部之局部放大圖。
圖2是說明本發(fā)明的蜂窩狀擠壓成形用口承的磨削加工方法的圖，圖2(a)是示意圖，圖2(b)是圖2(a)的主要部分放大圖。
圖3是表示本發(fā)明蜂窩狀擠壓成形用口承的一例的局部斷面圖。
圖4是表示本發(fā)明的蜂窩狀擠壓成形用口承的另一例之局部斷面圖。
圖5是既有蜂窩狀擠壓成形用口承的磨削加工方法的圖，圖5(a)是模式圖，圖5(b)是圖5(a)的主要部分放大圖。
圖6是表示蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的單元變形發(fā)生狀態(tài)的示意圖。
圖7是圖6的主要部分放大圖。
圖8是表示蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的卷入圖形不良的一例的軸測圖。
圖9是示意地表示陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的一例的說明圖，圖9(a)是軸測圖，圖9(b)是俯視圖。
圖10是圖9(b)的A部之局部放大圖。
發(fā)明的實施形式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施形式作詳細說明。
圖1是表示蜂窩狀擠壓成形用口承的一例的圖，圖1(a)是正視圖，圖1(b)是圖1(a)的B部之局部放大圖。
本發(fā)明的口承如圖1所示，具有導入成形原料用的里孔16和擠出成形原料的狹縫12、14，是擠壓成形蜂窩狀結(jié)構(gòu)體用的口承20。
上述口承20由內(nèi)側(cè)部22、外周部24及最外周部26構(gòu)成，設于外周部24上的狹縫14的寬度比設在內(nèi)側(cè)部22上的狹縫12的寬度大，且外周部及內(nèi)側(cè)中的狹縫12、14的表面粗糙度(Ra)小于0.1μm，或外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫12、14的表面粗糙度(Ra)超過0.1μm的情況下，內(nèi)側(cè)部的狹縫之表面粗糙度a與外周部的狹縫之表面粗糙度b的關(guān)系為0.1＜a/b＜10。
這時，如圖2(a)所示，外周部24的狹縫數(shù)α以1～20為好。
本發(fā)明中，設在最外周部上的狹縫15的寬度比設在內(nèi)側(cè)部上的狹縫14的寬度大，可使蜂窩狀結(jié)構(gòu)體擠壓成形時的成形性良好，因此是比較理想的。
這里，本發(fā)明的口承如圖2(b)所示，所有的狹縫12、14都是經(jīng)切槽加工成格子狀而獲得的，各交點的寬度較寬部的狹縫深度(L1、L2)之比為10∶7～10∶10，或?qū)挾容^寬部的狹縫深度的絕對值差(|L1-L2|)小于0.2mm較理想。
本發(fā)明的口承20最好是所有的狹縫12、14用砂輪磨削加工而形成。
本發(fā)明的口承最好是所有的狹縫12、14由1～150μm的膜厚進行硬質(zhì)被覆，以便分別精加工成規(guī)定的狹縫尺寸。
上述硬質(zhì)被覆雖沒有什么特別限制，但以無電解鍍層或CVD為好。
本發(fā)明的口承如圖3所示，最好形成有臺階部18，以便內(nèi)側(cè)部22形成比外周部24凹的凹狀。
這是因為，為了使擠壓成形時的內(nèi)側(cè)部22的狹縫12和外周側(cè)24的狹縫14的成形原料的擠壓阻力相等，而使內(nèi)側(cè)部22的狹縫高度比外周部24的狹縫高度低，從而可使成形圖形平坦，防止蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的卷入圖形不良(見圖8)，而且容易調(diào)整成形圖形，因此，可提高蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)效率的緣故。
這時，本發(fā)明的口承最好是內(nèi)周部24與內(nèi)側(cè)部22的狹縫寬度之差為5～50μm(見圖3的T1)為好。
本發(fā)明的口承為圖4所示，最好將內(nèi)推壓板40設在外周部24的狹縫14的上游側(cè)。
這樣，便可調(diào)節(jié)擠壓成形時的狹縫14的成形原料的擠壓速度，故可取得和圖3的口承同樣的效果。
下面，對本發(fā)明的口承的制造方法作說明。
本發(fā)明的口承的制造方法的主要特點是，全部狹縫都是用砂輪磨削加工而形成。
這樣，即使是在制作2～3mil(約0.05～0.075mm)以下的口承時，也可充分確保狹縫寬度的加工精度(±2～3μm)，故可良好地形成口承的擠壓圖形。
這時，本發(fā)明的磨削方法如圖2(b)所示，全部狹縫12、14均經(jīng)切槽加工成格子狀。
這種情況下，最好邊適宜調(diào)整砂輪的切入深度、邊加工，以使各交點的寬度較寬部的狹縫深度L1、L2之比為10∶7～10∶10，或?qū)挾容^寬部的狹縫深度之絕對值差(|L1-L2|)小于0.2mm。
由于以上原因，故本發(fā)明口承可防止線狀彎曲等單元變形不良及卷入圖形不良等外壁形成不良現(xiàn)象。
這樣，形成單元的隔壁是薄壁，單元密度根據(jù)部位不同而不同，而且，即使是小蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，也可賦予更高的尺寸精度和強度，還可以高收得率制造蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，因此，可進一步降低蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的制造成本。
實施例900(Psi(單元/英寸2))、制品外徑φ100用的口承(見圖1)，如圖2(b)所示，全部狹縫12、14用砂輪進行切槽加工而形成格子狀，邊適宜調(diào)整Z方向的切入深度、邊磨削加工，以使各交點的X、Y方向的寬度較寬部的狹縫深度之絕對值差(|L1-L2|)小于0.05mm。
這時，分別準備了外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫12、14的表面粗糙度(Ra)如表1所示的口承(實施例1、2，比較例1、2)。
接著，上述口承用鍍Ni方法進行包覆，形成圖1(b)所示的規(guī)定的狹縫寬度[狹縫12的寬度50μm，狹縫14的寬度80μm(從內(nèi)側(cè)部22起約10個單元那么長)]，然后，如圖3所示，將內(nèi)側(cè)部22的狹縫出口面刮入0.3mm，使內(nèi)側(cè)部22比外周部24凹下而形成凹狀。
用上述口承，將滑石、陶土、礬土、水、粘結(jié)劑的混練原料擠壓成形后，通過燒成，分別制作了900(Psi(單元/英寸2))的堇青石質(zhì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(參照圖9、圖10)，其結(jié)果示于表1。[表1]

(討論)實施例1、2，在外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)在0.1μm以下、或外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)超過0.1μm的情況下，內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度a與外周部的狹縫表面粗糙度b的關(guān)系符合0.1＜a/b＜10的條件，故基本單元隔壁2a的變形(例如線狀彎曲)和最外周單元8的變形均沒有，成形圖形良好，故可獲得ISO強度為10kg/cm2以上的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。
比較例1、2，基本單元隔壁2a產(chǎn)生了變形(例如線狀彎曲)，最外周單元8產(chǎn)生了變形。
實施例1、2，通過將狹縫出口面做成凹狀，可使成形圖形平坦，故可防止蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的卷入圖形不良(見圖8)，而且也容易調(diào)整成形圖形，故可提高蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種擠壓成形蜂窩狀結(jié)構(gòu)體用的口承，具有導入成形原料用的里孔和將該成形原料擠出的狹縫，其特征在于，由內(nèi)側(cè)部、外周部及最外周部構(gòu)成的，設在該外周部上的狹縫的寬度比設在該內(nèi)側(cè)部上的狹縫的寬度大，且外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)為0.1μm以下、或外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度(Ra)超過0.1μm，在這種情況下，內(nèi)側(cè)部的狹縫表面粗糙度a和外周部的狹縫表面粗糙度b的關(guān)系為0.1＜a/b＜10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，其內(nèi)側(cè)部配設成比外周部凹的凹狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，其外周部與內(nèi)側(cè)部的狹縫寬度之差為5～50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，其外周部的狹縫數(shù)為1～20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，設在其最外周部上的狹縫寬度比設在其內(nèi)側(cè)部上的狹縫寬度大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，全部狹縫都是經(jīng)切槽加工成格子狀而獲得的，各交點的寬度較寬部的狹縫深度之比為10∶7～10∶10，或?qū)挾容^寬部的狹縫深度的絕對值差小于0.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，全部狹縫都是用砂輪磨削加工而形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，全部狹縫都是由1～150μm的膜厚進行硬質(zhì)被覆而形成的，以便分別精加工成規(guī)定的狹縫尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承，硬質(zhì)被覆是無電解鍍層或CVD。
10.一種蜂窩狀擠壓成形用口承的制造方法，該口承具有導入成形原料用的里孔和擠出該成形原料的狹縫，該狹縫由內(nèi)側(cè)部、外周部及最外周部構(gòu)成，用于擠壓成形各狹縫寬度不同的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所有的狹縫均由砂輪磨削加工而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蜂窩狀擠壓成型用口承的制造方法，所有狹縫都是經(jīng)切槽加工成格子狀而獲得的，各交點的寬度較寬部的狹縫深度之比為10∶7～10∶10，或?qū)挾容^寬部的狹縫深度之絕對值差小于0.2mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的蜂窩狀擠壓成型用口承的制造方法，所有的狹縫均由1～150μm的膜厚進行硬質(zhì)被覆，以便分別精加工成規(guī)定的狹縫尺寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承的制造方法，硬質(zhì)被覆是無電觸鍍層或CVD。
14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中任一項所述的蜂窩狀擠壓成形用口承的制造方法，在用砂輪磨削時，邊適宜調(diào)整砂輪的切入深度、邊加工，以使狹縫交點的狹縫深度達到最佳值。
全文摘要
一種蜂窩狀擠壓成形用口承及其制造方法，其形成單元的隔壁是薄壁，單元密度因部位而異，即使在較小的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體上亦可賦予更高的尺寸精度和強度?？诔?20)具有導入成形原料用的里孔(16)和擠出成形原料用的狹縫(12、14)，用于擠壓成形蜂窩狀結(jié)構(gòu)體?？诔?20)由內(nèi)側(cè)部(22)、外周部(24)及最外周部(26)構(gòu)成，設于外周部(24)上的狹縫(14)的寬度比設在內(nèi)側(cè)部(22)上的狹縫(12)的寬度大，且外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫(12、14)的表面粗糙度(Ra)為0.1μm以下、或外周部及內(nèi)側(cè)部的狹縫(12、14)的表面粗糙度(Ra)超過0.1μm的情況下，內(nèi)側(cè)部(22)的狹縫表面粗糙度(a)與外周部(24)的狹縫表面粗糙度(b)的關(guān)系為0.1＜a/b＜10。
文檔編號B29C47/20GK1404935SQ0214285
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者宮崎誠, 岡田幸司 申請人:日本礙子株式會社