专利名称：用一种硬薄板制造蜂窝体的方法
技术领域：
本发明的对象主要涉及一种制造尤其用于排气催化转换器的蜂窝体的方法。
已知蜂窝体通过堆置和／或卷绕其中至少一部分已结构化的薄板层构成。这种蜂窝体例如用作起催化作用的涂层的载体。
为制造这种蜂窝体使用至少一块至少局部结构化的薄板。取决于蜂窝体的结构堆置和／或卷绕薄板或薄板段。例如在EP-A1-0245738中介绍了作为催化剂载体的蜂窝体不同的结构设计。
接着给蜂窝体加钎料。之后薄板层彼此钎焊。薄板层的钎焊尤其在一真空钎焊炉内进行。
已知此类蜂窝体用厚度约110μm的薄板制造。众所周知，薄板在冷轧工序后经受一次软化退火过程，从而赋予薄板一定的弹性，借此保证薄板能制成一种结构，而与此同时此薄板不受任何损伤。所述的结构尤其涉及波纹，它们借助于适当的波纹辊制在薄板中。通过使薄板经受一次热处理，即软化退火，也可使模具不受过大的负荷。
还已知金属蜂窝体可以由厚度约50μm的金属薄片构成(StephanPelters et al“The Development and Application of a Metal SupportedCatalyst for Porsche’s 911 Carrera 4”SAE Technical Paper Series890488)。这些薄片也要经受一次软化退火过程。
以此出发，本发明的目的是提供一种制造蜂窝体的方法，采用这种方法可以降低蜂窝体的生产成本。本发明的另一个目的是提供一种蜂窝体半成品，它能更容易地制造。此外，本发明要提供一种特别适用于构成蜂窝体的薄板。
这些目的通过相关的独立权利要求的特征达到，亦即实现。有利的进一步发展和设计是各从属权利要求的对象。
与迄今已知的制造尤其用于排气催化转换器的蜂窝体的方法不同，本发明建议，至少一块厚度最多80μm的硬薄板在预先不作软化退火的情况下为了造成一种结构至少局部经受一次冷变形。此至少局部结构化的硬薄板加涂层并卷绕或卷绕。
人们惊奇地发现，厚度至多80μm的硬薄板一方面有这样一种性质，即为了造成一种结构它允许冷变形，与此同时硬薄板没有因冷变形而受到过大的机械负荷，另一方面还发现，这种硬薄板在卷绕过程中基本上保持已在硬薄板中形成的结构，但在小厚度的软化退火薄板中却不能保证这一点。这一情况尤其对于用作排气催化转换器的蜂窝体而言有特别重要的意义，因为在排气催化转换器中，蜂窝体具有的流动通道对于流动特性并因而也对于排气催化转换器的催化特性有重要的影响。
因为蜂窝体用一种预先不作软化退火的情况下经受一次冷变形过程的硬薄板构成，所以还做到了使蜂窝体的巢室密度的变化明显减小。这一点归诸于硬薄板的结构在卷绕过程中保持不变，对在冷变形过程前经受过软化退火处理的薄板而言便不是这种情况。按本发明的制造方法的另一个优点在于，提供了一种蜂窝体，它在使硬薄板互相连接的钎焊过程后获得了一种更好的钎焊质量。由于硬薄板有较大的强度，所以加涂层并卷绕或卷绕的蜂窝体具有较大预紧力地装在套管内，此预紧力比采用小厚度并经受过一次软化退火过程的薄板时要大。由于有较大的预紧力，所以在硬薄板之间能获得较大的接触力。若在两块相邻的硬薄板之间置入一光滑薄板仍然是这种情况。
为了在薄板内形成一种结构，已知将薄板制备成卷材的形式，再将薄板从薄板卷通过适当的传送辊输送给冷变形台。在这种情况下薄板从薄板卷退卷。在此向冷变形台和从冷变形台离开的输送过程中，薄板受拉伸应变。采用按本发明的制造蜂窝体的方法，在向冷变形台和从冷变形台离开的输送过程中还做到减少薄板的伸展。在卷绕硬薄板时同样是这种情况。
按此方法另一项有利的设计建议，厚度在50μm与80μm之间优选地在约60μm与80μm之间的硬薄板经受一次至少两阶段的冷变形。采用方法的这种方案做到了使得用于造成一种结构的工具不受过度的负荷或只有小量的磨损，上述结构例如是波纹，它借助于适当的波纹辊加工在薄板中。采用多阶段的冷变形工艺还做到了在硬薄板的冷变形过程中硬薄板不受过大的负荷，所以硬薄板的损伤或破坏不会发生。
按此方法另一项有利的进一步发展建议，最多50μm尤其35μm优选地20μm的硬薄板在预先不作软化退火的情况下至少局部经受一次冷变形。厚度至多为50μm的硬薄板通过冷变形制有一种结构，其中此结构在一次单一阶段的冷变形过程中构成。在这里冷变形借助于适当的工具完成，它们有与薄板厚度匹配的工具型面。
为了简化例如涉及S形卷绕的蜂窝体的制造，建议，硬薄板在冷变形后分成段以及这些分段加涂层和卷绕。
尤其建议了一种制造蜂窝体的方法，其中，在两块相邻的至少局部结构化的薄板之间至少设一光滑薄板。
按本发明的另一个思想建议了一种蜂窝体半成品。此蜂窝体半成品包括至少一块至少局部结构化的硬薄板。硬薄板的结构通过一次冷变形过程制成，其中在此冷变形过程前未实施硬薄板的软化退火。硬薄板的厚度最多80μm。至少局部结构化的薄板加涂层并卷绕或卷绕。这种蜂窝体半成品尤其适用于构成排气催化转换器。此半成品可在继续的加工步骤中进一步制造。尤其是可在加钎料后实施一钎焊过程。在钎焊过程中也可以发生硬薄板的软化退火，所以薄板可能的不均匀性可通过真正的钎焊过程而消除。
由于硬薄板在预先不作软化退火的情况下经受一次冷变形，所以可以经济地制成蜂窝体半成品。尤其是对硬薄板取消了要耗费大量能量实施的软化退火过程。
按蜂窝体半成品的一种有利的设计建议，至少一块硬薄板的厚度在50μm与80μm之间，优选地在约60μm与80μm之间，其中，结构通过至少一次两阶段的冷变形构成。对于厚度至多为50μm，尤其35μm，优选地20μm的硬薄板，冷变形过程可设计为单一阶段的，因此结构在唯一的一个冷变形步骤中制在硬薄板内。由此硬薄板制成蜂窝体半成品备用，它有具有可重复性的通道截面尺寸和形状，因为在制造蜂窝体半成品的过程中基于硬薄板的材料特性硬薄板的结构保持不变。
按再一个本发明的思想，建议了一种薄板用于构成蜂窝体，它的厚度至多80μm以及不经受软化退火处理。这种薄板有足够的强度，从而保证当在薄板中制有结构时，在例如将薄板卷绕成螺旋形蜂窝体时结构不会破坏。由于采用硬薄板还做到了在蜂窝体的制造过程中硬薄板在向冷变形台输送以及在卷绕时产生伸展。其优点是，硬薄板在冷变形前没有如此强烈地伸展，否则由于冷变形会导致硬薄板内部形成裂纹。在硬薄板卷绕过程避免伸展还有一个优点是，使在硬薄板内制有的结构保持不变，所以由按本发明的硬薄板构成的蜂窝体中蜂窝体巢室密度的变化很小，因此用这种硬薄板制成的蜂窝体的质量稳定。尤其是采用这种硬薄板还可以改善钎焊质量，因为在将蜂窝体置入一套管内时通过有适当的预紧度可在硬薄板的结构与光滑薄板层之间产生较大的接触力。
优选地此硬薄板的厚度在20μm与80μm之间。尤其建议，为构成蜂窝体采用厚度约25μm的硬薄板。
还建议了一种用于构成蜂窝体的至少局部结构化的薄板，其中，此薄板厚度至多80μm。这种薄板不经受任何软化退火处理。
薄板的结构可相应地与在传统的蜂窝体中已知的那些结构相同。尤其是，结构可以是一种波纹形结构。
附图中用前视图分别表示一种蜂窝体。
图1 有螺旋形卷绕的软薄板的蜂窝体一部分；以及图2 有螺旋形卷绕的硬薄板的蜂窝体一部分。
图1表示了部分蜂窝体。此蜂窝体是螺旋形卷绕的。它包括一块有波纹的软薄板1以及一块光滑薄板2。波纹状软薄板1和光滑薄板2构成流动通道3的边界，它们基本上沿蜂窝体的轴向延伸。
软薄板1的屈服极限Rp0．2低于600N／mm2。拉伸强度Rm大于550N／mm2。软薄板1的断裂应变大于15％。软薄板1的埃氏冲盂大于3mm。
图2表示了部分蜂窝体。此蜂窝体由波纹状硬薄板4构成，它与一光滑薄板2一起螺旋形卷绕。光滑薄板2以及硬薄板4构成流动通道3的边界，它们沿蜂窝体的轴向延伸。
硬薄板4的波纹以及软薄板3的波纹用相同的方法和借助相同几何形状的工具制造。与软薄板1一样，硬薄板4与光滑薄板2一起螺旋形卷绕。比较在按图1和按图2所示蜂窝体中的流动通道3的横截面几何形状后可以看出，在用硬薄板4制的蜂窝体中尤其是光滑薄板2相邻层的间距大于在用软薄板3制的蜂窝体中光滑薄板2层间的距离。换句话说，在用软薄板3制造蜂窝体的过程中软薄板3的波纹几何形状发生了变化。但在硬薄板4中却没有发生波纹几何形状的这种改变。
硬薄板4的屈服极限Rp0．2大于950N／mm2。硬薄板4的拉伸强度Rm在900与1250N／mm2之间。硬薄板4的断裂应变约为1％。硬薄板4的埃氏冲盂约为1mm。
权利要求
1．制造尤其用于排气催化转换器的蜂窝体的方法，其中，至少一块厚度最多80μm的硬薄板在预先不作软化退火的情况下经受一次冷变形过程，通过此冷变形过程在硬薄板内至少局部造成一种结构，以及此至少已局部结构化的硬薄板加涂层并卷绕或卷绕。
2．按照权利要求1所述的方法，其中，厚度在50μm与80μm之间优选地在约60μm与80μm之间的硬薄板经受一次至少两阶段的冷变形。
3．按照权利要求1所述的方法，其中，至少一块厚度最多50μm，尤其35μm，优选地20μm的硬薄板在预先不作软化退火的情况下至少部分地经受一次冷变形。
4．按照权利要求1、2或3所述的方法，其中，硬薄板分成段，这些段加涂层和卷绕。
5．按照权利要求1至4之一所述的方法，其中，在两块相邻的至少局部结构化的硬薄板之间至少设一光滑薄板。
6．蜂窝体半成品，包括至少一块至少局部结构化的硬薄板，它的结构在预先不作软化退火的情况下通过冷变形构成，以及此硬薄板厚度最多80μm，其中，至少局部结构化的硬薄板加涂层并卷绕后或卷绕后装在一套管内。
7．按照权利要求6所述的蜂窝体半成品，其特征为至少一块的硬薄板的厚度在50μm与80μm之间，优选地在约60μm与80μm之间，其中，结构通过至少一次两阶段的冷变形构成。
8．按照权利要求6所述的蜂窝体半成品，其特征为至少一块的硬薄板的厚度最多50μm，尤其30μm，优选地20μm，其中，此硬薄板在预先不作软化退火的情况下至少局部经受一次冷变形。
9．按照权利要求6、7或8所述的蜂窝体半成品，其特征为在两块相邻的至少局部结构化的硬薄板之间设至少一块光滑薄板。
10．厚度最多80μm未实行软化退火处理的硬薄板应用于构成蜂窝体。
11．按照权利要求10所述的硬薄板的应用，其中，此硬薄板的厚度在20μm与80μm之间。
12．厚度最多80μm未实行软化退火处理的至少局部结构化的硬薄板应用于构成蜂窝体。
13．按照权利要求12所述的至少局部结构化的硬薄板的应用，其中，硬薄板的厚度在50μm与80μm之间，优选地在约60／μm与80μm之间，以及，此结构通过至少一次两阶段的冷变形构成。
14．按照权利要求10至13之一所述的硬薄板的应用，其中，硬薄板的屈服极限Rp0．2大于950N／mm2。
15．按照权利要求10至14之一所述的硬薄板的应用，其中，硬薄板的拉伸强度Rm在900与1250N／mm2之间。
16．按照权利要求10至15之一所述的硬薄板的应用，其中，硬薄板的断裂应变约1％。
17．按照权利要求10至16之一所述的硬薄板的应用，其中，硬薄板的埃氏冲盂约1mm。
全文摘要
本发明涉及一种制造尤其用于排气催化转换器的蜂窝体的方法,按此方法建议,至少一块硬薄板进行一次冷变形过程,通过此冷变形硬薄板至少局部制有一种结构。在冷变形过程前不实行硬薄板的软化退火。此至少局部结构化的硬薄板加涂层并卷绕或仅仅卷绕。
文档编号B01J35/00GK1290323SQ99802824
公开日2001年4月4日 申请日期1999年2月4日 优先权日1998年2月11日
发明者路德维格·维尔斯 申请人:发射技术有限公司