废气转换器及其制造方法、和制造其的环压机及其工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废气转换器的制造方法以及涉及一种可以利用环压机制造的废气转换器。本发明还涉及一种环压机和一种用于该环压机的专用工具。
【背景技术】
[0002]制造废气转换器常常需要在金属外壳内部设置基底。基底例如可以是金属支撑件或陶瓷支撑件。例如，基底可以是整体式基底。在基底和金属外壳之间常常设置有垫座(mat mount)。在金属外壳内部设置基底的过程也被称为“装罐(canning) ”。装罐的目的是将基底安全地设置在金属外壳内部，从而避免对基底的任何损坏。相应的废气转换器还包括催化转换器。
[0003]为此目的，不同地装罐程序是已知的:
[0004]在推动装罐步骤中，将基底连同围绕基底的垫座推进金属管中。然后，将连接几何结构安装到金属管的两端，这防止基底和垫座从金属管滑出。该步骤的缺点是在金属管的内壁和垫座的外侧之间需要相对大的空隙以允许在不损坏垫座的情况下将基底放置在金属管的内部。还存在以下风险:在操作过程中，响应垫座在稍后的阶段被压缩，增加空隙。
[0005]在包裹(wrap)装罐步骤中，用金属板带将具有围绕其的垫座的基底缠绕。金属板带的周线以密闭的方式连接。该步骤的缺点是使得制造复杂。而且，长接缝仍然必须保证其密封性。
[0006]在收缩装罐步骤中，将具有围绕其的垫座的基底推进管道部中，然后从外部测量该管部。此后，将连接几何结构适配到金属管的两端，这防止基底和垫座再次从金属管滑出。被构造为用于根据收缩装罐步骤制造废气转换器的环压机从W0 2011/011893 A1中已知。作为使用环压机的备选方案，众所周知，US 7，316，142 B2中使用了一种在诸如金属管的工件上形成不同直径和形状的旋转成形方法和设备。在旋转成形设备和方法中，驱动各种旋转成形辊以相对于其中的工件径向地扩展和收缩。当旋转成形辊在径向方向上对工件加压时，工件围绕其轴线旋转。旋转成形辊在对工件加压的过程中可以在工件的轴向方向移动。旋转成形辊沿工件的圆周表面进行旋转运动对于旋转成形方法和设备是典型的。
[0007]在半壳装罐步骤中，基底与围绕基底的垫座放置在由金属板制成的半壳之间。然后，半壳在压力机中密封。缺点是必须保证形成相对长的接缝的密封性。
[0008]上述装罐步骤在下列方面是不利的:由于其长接缝，其的可靠性是有问题的或者是复杂的，或者在金属外壳和垫座围绕的基底之间具有太多空隙。
【发明内容】
[0009]本发明的目标是提供废气转换器的制造方法、被构造为执行该方法的环压机、用于环压机的适当工具以及使用环压机制造的废气转换器，环压机能够以低成本制造废气转换器。金属外壳和因此制造的废气转换器的基底之间的空隙应该进一步减小且通过避免长接缝应该获得可靠的转换器。
[0010]用本发明的特征实现上述目标。优选实施例是本发明的主题。
[0011]废气转换器的制造方法的实施例包括下列步骤:提供圆柱形金属管；提供在圆周方向被垫座围绕的圆柱形基底，包括垫座的基底的横截面小于或等于金属管的横截面；在金属管内部设置具有围绕其的所述垫座的所述基底；以及将压缩力作用到金属管上，压缩力指向金属管的径向方向，用于将金属管的横截面减小到给定尺寸。在将压缩力作用到金属管的步骤中，其上已施加压缩力的区域与其上未施加压缩力的区域在圆周方向和轴向方向中的至少一个方向上交替。未将压缩力施加到金属管的区域的数量进一步超过用于施加压缩的工具的数量。
[0012]由于施加压缩之前的金属管的横截面大于包括垫座的基底，所以具有围绕基底的垫座的基底可以容易地设置在金属管内部。由于施加压缩后金属管的横截面减小，所以围绕基底的垫座将基底安全地安装在废气转换器的金属管内部。据此还可考虑在以后的时间里垫座由于温度作用的压缩。因此，金属管提供废气转换器的围墙(金属外壳)并保护基底免受来自外部的机械的和化学的影响。压缩的施加能够适于金属管的横截面的尺寸大小。由于未将压缩力施加到金属外壳上的区域的数量超过用于施加压缩的工具的数量，所以用于施加压缩的至少一个工具具有多于一个区域，在该多于一个区域中工具紧靠待压缩的金属管。这导致金属管和工具之间的摩擦力的减小，因此能够使金属管在应用压缩的过程中相对于工具滑动，由于压缩导致移动的金属管的材料可以更好地分布。
[0013]根据实施例，当工具紧靠待压缩的管时，圆柱形金属管静止。因此，圆柱形金属管在加压时不旋转。根据实施例，甚至工具在将压力施加到圆柱形金属管上时不关于圆柱形金属管旋转。
[0014]根据实施例，圆柱形金属管具有圆形横截面。根据可选实施例，圆柱形金属管椭圆形横截面。
[0015]金属管例如可以由不锈钢制成。金属管的直径例如可以从200mm到400mm内且金属管的长度可以多达400mm。金属管的壁厚例如可以从0.3mm到1mm以下和/或在1mm到3mm内。根据实施例，金属管的壁厚沿金属管的整个圆周和长度恒定。
[0016]垫座例如可以是高温绝缘毛料(例如碱土毛料、硅酸铝毛料或包括含量超过70%重量的A1203的多晶毛料)，并在基底和金属管之间提供热绝缘。垫座可进一步提供一定的减振效果且因此防止由机械冲击引起的对有规律地易碎的基底的损害。
[0017]基底例如可以是其上应用有催化剂且为待净化的废气提供细小通道的金属支撑件或陶瓷支撑件。
[0018]根据实施例，施加压缩将金属管的横截面相对于施压压缩前的金属管的直径减小至少3 %或至少5 %或至少10 %。
[0019]根据实施例，施加压缩后的金属管的横截面小于施加压缩前的包括垫座的基底的横截面。因此，在对金属管施加压缩后垫座被金属管稍微地压缩。
[0020]根据实施例，方法包括具有漏斗的金属管的轴端的顶盖，漏斗被焊接、锡接或凸缘连接到金属管。施加压缩允许金属管的横截面形成所需的形状，使得能够实现将漏斗安装到金属管中的低公差。小于0.8mm的低公差允许在金属管和漏斗之间设置稳定的焊缝。
[0021]根据实施例，该方法进一步包括在将金属管暴露给压缩力之前将金属管加热到100°C和600°C之间的温度。在该温度时，金属管可以非常容易地形成，同时具有足够的稳定性。可选地，压缩力的施加还可以在20°C到100°C的温度范围内进行。
[0022]用于环压机的工具的实施例包括工具主体。工具主体可以由金属且尤其由硬质工具钢制成。工具主体可以是实心的。工具主体在环压机的轴向方向延伸、在环压机的径向方向延伸以及在环压机的圆周方向延伸。工具主体包括安装部分和工作部分，安装部分和工作部分设置在工具主体的相对于环压机的径向方向的两相对侧上。安装部分被构造为将工具安装在环压机。安装部分可对此设置有被构造为在环压机的凹槽、突起或螺纹中接合的适当的突起、凹槽或螺纹。工作部分包括类似直立汽缸(right cylinder)的侧向区域的切向表面。换言之，工作部分的形状如同槽(gutter)。槽在与槽的纵向延伸横切的方向上的曲率据此可以是恒定的或可变的。工作部分被构造为将压力施加到废气转换器的外壳上。工作部分进一步包括多个凹部，凹部在径向方向的最大深度为至少l/20mm或至少l/10mm或至少1/5_。凹部被切向表面忽视。由此导致，工具包括在该处工具的工作部分紧靠废气转换器的外壳的多于一个区域。
[0023]为了将废气转换器的管状金属外壳的内径与金属外壳中容纳的基底的外径相匹配，具有设置在金属外壳内部的基底和设置在基底和金属外壳之间的垫座的金属外壳被放入将径向压力施加到金属外壳的环压机中。环压机还被称为径向压力机或(当待处理的材料被预先加热时)径向锻压机。为此目的，环压机包括可在径向方向移动且允许施加压力到工件(在本案中废气转换器的外壳)上的多个工具。各个工具还被称为“收缩机卡爪”。允许工具的径向移动需要在环压机的圆周方向相邻设置的工具中的每个之间提供间隙。由于间隙存在于工具之间，所以将压缩压力施加到工件可导致工具之间的材料推进。在最坏的情况中，这可能导致工件破裂且变得不可使用。
[0024]根据本申请，通过在工具的工作部分中提供凹部，减少被施加