CN100436203C - 制造用在汽车气囊的气体发生装置中的过滤器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于汽车气囊的气体发生装置中的过滤器。汽车气囊装备有用于产生高温和高压的气体发生装置，其中，火药由于点火器的点火而爆炸，由此气体产生剂点燃。通过气体产生剂的燃烧，产生了高温和高压气体，为了适用于气囊的膨胀，气体应当冷却，同时气体中包含的杂质应当被去除。本发明涉及通过将穿孔板与金属粉末一起烧结以符合前述要求而制备的过滤器，其中所述金属粉末通过处理加工碎屑而制备。根据本发明的过滤器以下述方法制备：使用框架模具在金属板上均匀地形成1mm至8mm的孔、并将所述板卷起1次至2次而制备筒形的穿孔板；通过处理加工碎屑来制备20目至50目的金属粉末；将所述穿孔板放入模具中，并振动填塞所述金属粉末使之均匀地分布；以及在1000℃至1350℃下烧结所述金属粉末15分钟至120分钟。

Description

制造用在汽车气囊的气体发生装置中的过滤器的方法
技术领域
本发明涉及用于汽车气囊的气体发生装置中的过滤器。汽车气囊装备有用于产生高温和高压的气体发生装置，其中，火药由于点火器的点火而爆炸，由此，气体发生剂燃烧。通过气体发生剂的燃烧，产生了高温(1670℃)和高压(60MPa)的气体。为了适用于气囊的膨胀，所述气体应当进行冷却，同时去除气体中包含的杂质。本发明涉及通过烧结穿孔板与金属粉末而制备的过滤器，其中所述金属粉末通过处理加工碎屑而制备以满足上述的要求。
背景技术
为了获得适当的耐热性和热容量，传统使用的过滤器材料包括铁网、金属织物和金属纤维——其层压为筒形或通过压力成形。然而，这些材料不能单独使用，因为它们的抗压强度低，从而使用各种厚的线性金属材料的金属网筒(延展金属)被设置在筒的内侧，或者与过滤器一起烧结以改善强度。
也就是说，形成铁网或金属织物和金属纤维的缠结的金属细丝的聚集体用于过滤掉残渣，而金属网用于增强以改善过滤器的耐压性能。
用于过滤残渣的传统金属细丝由单位长度热容量较小的金属细丝形成。另外，由于其热传导通过接触实现，当高温气体局部地流动时，金属细丝可能迅速熔化，并且，如果过量的话，过滤器可能熔化而形成开口。
因此，在制备过滤器时，一个重要因素是调整微金属细丝聚集体的细度。
然而，在长筒形气体发生装置中，需要与所述装置的长度相对应的长过滤器。当使用金属细丝聚集体制备过滤器时，所述聚集体因为细度原因而受到压缩。
在此，由于所述压缩可能在上部、中部和下部之间产生密度差，所以难于以均匀的密度制备过滤器。另外，由于过滤器通过简单地压紧金属丝、不通过粘结地制备，其局部尺寸可能因为外部压力而改变。
另外，存在不使用金属细丝而仅仅用穿孔板制备的过滤器。然而，当穿孔板被卷起以形成筒形结构时，孔可能量叠或被阻塞住。结果，不容易对孔实现控制，导致不均匀的流动性。进一步地，所述板应该被过度地卷起以防止火焰从内部逸出，从而增加了过滤器的总重量。
同时，由于近来汽车中安装的气囊数量增加，所以，安装在气囊内的元件的总重量是相当重要的。
发明内容
技术问题
因此，作出本发明来解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的在于提供一种过滤器，所述过滤器在内侧包括具有良好强度的穿孔板，在外侧包括在预先确定的温度下烧结并具有适当尺寸的金属粉末，使得所述过滤器具有适当的强度、导热性与耐热性。根据本发明，在形成所述过滤器时，所述粉末通过振动来填塞并在低压下烧结，以减轻所述过滤器的重量。另外，还可以在过滤器具有长的长度时使得在整个过滤器上都具有均匀的金属粉末密度。
技术方案
为了实现本发明的所述目的，根据本发明，提供一种过滤器，其强度和导热性对于气体发生装置而言是适当的，所述过滤器以下述方法制备：形成具有作为内构件的穿孔板或宽网、以及作为外构件的金属粉末的筒形结构，所述穿孔板或宽网为20目或更多目，具有良好的强度，所述金属粉末具有大的表面面积；以及烧结所述结构。
内穿孔板或宽网用于去除大尺寸的残渣，以及承受由气体产生剂燃烧而导致的冲击。外金属粉末层具有与微细金属细丝不同的适当尺寸，并且由于其大的表面面积而利于热传导，不会由于燃烧热而形成大的孔。所述金属粉末层结构使得燃烧气体的排出通道复杂化，以增加热传导效率并利于去除微细的渣。
有益效果
根据本发明，可以通过用加工碎屑制备过滤器中所使用的金属粉末来降低生产成本。另外，由于粉末在低压下填塞与烧结，所以可以降低金属粉末的密度，以改善过滤器的空气通透性并减轻过滤器的重量。特别地，通过使用铸铁加工碎屑，烧结可以使用网带型常规炉在1170℃或更低的温度下进行，从而可以大批量生产所述过滤器。
附图说明
图1是使用根据本发明的过滤器的气体发生装置的立体图；
图2是根据本发明的过滤器的剖视图；
图3是用在根据本发明的过滤器中的网的立体图；
图4是根据本发明的过滤器的立体图；
图5是装备有根据本发明的过滤器的气体发生装置的剖视图；
图6是根据本发明的另一实施方式的气体发生装置的剖视图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述根据本发明的过滤器的构造和操作。
如图2至图4所示，过滤器2包括内金属穿孔板3和外烧结金属粉末4。
穿孔板3可以根据需要而位于金属粉末4的外侧或中部，并且其长度通常与金属粉末4的长度相同，但是可以不同。
在图5中，气体发生装置1示出为具有主体部5和次体部6，主体部5上带有圆周地形成的孔5’，主体部5插入穿过次体部6而形成单个体部。密封圈10、11和包括穿孔板3与金属粉末4的过滤器2安装在体部5、6之内。
气体发生剂9和火药8、以及点火器7安装在过滤器2之内。
通过点火器7的点火，火药8爆炸，并且火焰通过孔5”点燃气体产生剂9。
通过气体产生剂9的燃烧，产生了高温和高压的气体。然后所述气体通过过滤器2被传送到空间12中并且通过孔5’冲出气体发生装置1以对气囊进行充气。
通过气体发生剂9的燃烧而产生的高温和高压气体应该冷却到适于使气囊膨胀的温度，并且去除了诸如残渣之类的杂质。
过滤器2用于满足前述的要求，从而由具有适当的强度和可提供均匀导热性的材料制成。
本发明将制造一种满足上述需要的适当过滤器。根据本发明的过滤器2采用穿孔板3来维持适当的强度，并且以均匀的密度填充有金属粉末4以提供均匀的导热性并去除渣。
现在，将描述根据本发明的过滤器。
1.穿孔板的制备
金属穿孔板3通过以框架模具对金属板穿孔而制备，以形成具有1至8mm直径的孔的穿孔板，使得其具有适当的强度并且提供了均匀的导热性。所述穿孔板被卷起1到2次并且焊接以形成筒形的穿孔板3。
金属穿孔板3可以通过卷起穿孔板3次或更多次而制备，但是重量增加，并且孔彼此重叠，导致阻碍气流以及非均匀的导热性。
2.金属粉末的制备
能够用在本发明中的金属粉末4包括通过处理金属而制备的金属粉末、或通过处理加工碎屑而制备的再利用粉末。另外，金属粉末和再利用粉末能够以适当的混合比例组合。
加工碎屑指在对钢、不锈钢、铸铁以及粉末冶金制品进行处理时产生的碎屑。加工碎屑在诸如分离杂质并去除表面上的切削液成分的处理之后可以使用。
用于去除包含在加工碎屑中的杂质和切削液成分的常用方法包括加热和溶剂浸泡。
已经去除了杂质的加工碎屑被粉碎到预定的尺寸以形成具有所需直径的金属粉末4。
当金属粉末4太细小时，其在气体产生剂燃烧时可通过燃烧热而熔化——类似于金属细丝。另外，由于粉末是细小的，粉末的流动性较差，并且在烧结时所述粉末彼此凝结，导致桥接现象，由此，一部分没有被所述粉末填塞。
因此，金属粉末4的适当尺寸为大约10至100目，更优选地大约20至50目。
由于它们的韧性，普通钢或不锈钢材料的加工碎屑大多数是螺旋形而不是粉末形式的，并且，由于其具有高的延展性，所以这些加工碎屑被仔细地压碎。由于它们的脆性，在处理铸铁或粉末冶金制品的过程中产生的加工碎屑是粉末形式的，从而，它们以相对简单的方式粉碎。
但是，在铸铁粉末的情况下，碳含量高，从而控制碳含量以获得需要的机械性能是非常重要的。由上述加工碎屑制备的金属粉末4的表面面积小于雾化粉末或还原粉末——其用于粉末冶金中的新型粉末——的表面面积，但是具有良好的流动性。因此，其有利地填塞在模具内，并且可以受到适当的热处理以改善表面性能及增加表面面积，使得能够用在需要特定表面面积的情况之下。
3.烧结
根据本发明，采用填塞-成形方法代替使用压力来加压-成形的方法。
通常，与加压-成形方法相比较，填塞-成形方法能够减少50％以下的密度。
由金属或陶瓷材料制成的模具放置在工作模(振动模)上，对工作模施加振动，并且将穿孔板3放入所述模具内。所述模具被金属粉末4填塞。
当金属粉末4被载入所述模具时，可以加入基于金属粉末4的重量0至20重量百分比的造孔剂以降低密度。如果加入造孔剂导致金属粉末微粒4之间的结合强度降低，那么烧结温度升高或增加烧结促进剂。
烧结促进剂包含低熔点金属，例如磷(P)、硼(B)化合物、锡(Sn)和铜(Cu)，并基于金属粉末4的总重量以0.5至20％重量百分比添加。
当模具填塞以金属粉末4时，工作模被振动，使得填塞均匀，并且如果需要的话，可以施加50至1500kg/cm2的压力。
当压力低于50/cm2时，挤压达不到目的。当压力超出1500kg/cm2时，将在上部和下部之间出现密度差。
在此，挤压是为了减少填塞时间以及调平顶表面。
填塞以金属粉末4的模具在1000至1350℃下烧结15至120分钟。
在烧结后，过滤器2从所述模具移除并处理到适当的尺寸。
用于本发明的实施方式
通过上述方法，可以制备具有均匀密度且重量轻的过滤器，并且使用下面的例子说明所述方法。
[例1]
作为金属粉末4，通过施加振动、同时调平顶表面，20到40目的不锈钢粉末以及不锈钢加工碎屑混合在一起，并且均匀地填塞到由陶瓷材料形成且插有不锈钢穿孔板3的模具内。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1350℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的不锈钢粉末和不锈钢加工碎屑组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
Figure C20058002083400091
[例2]
作为金属粉末4，20到40目的粉末冶金切削粉末(加工碎屑)以及铸铁切削粉末(加工碎屑)以下表列出的比例混合在一起，并且通过在调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由耐热钢形成的模具内，所述模具插有碳钢穿孔板3以及施加有模具润滑剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1140至1170℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的粉末冶金切削粉末(加工碎屑)和铸铁切削粉末(加工碎屑)组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
[例3]
作为金属粉末4，20到40目的粉末冶金切削粉末(加工碎屑)以及用于粉末冶金的铁粉以下表列出的重量比例混合在一起，并且通过在施加50至1500kg/cm2的压力而调平顶表面时施加振动，从而均匀地填塞到由耐热钢形成的模具内，所述模具插有不锈钢穿孔板3以及施加有释放剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1200℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的粉末冶金切削粉末(加工碎屑)和用于粉末冶金的铁粉组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
Figure C20058002083400111
[例4]
作为金属粉末4，铸铁切削粉末(加工碎屑)以及用于粉末冶金的铁粉以下表列出的比例混合在一起，并且通过在调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由耐热钢形成的模具内，所述模具插有碳钢穿孔板3以及施加有模具润滑剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1140℃在裂化氨气环境下在网带型炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的铸铁切削粉末(加工碎屑)以及用于粉末冶金的铁粉组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
Figure C20058002083400121
[例5]
作为金属粉末4，20至40目的钢切削粉末(加工碎屑)以及用于粉末冶金的铁粉以下表列出的比例混合在一起，并且通过在调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由耐热钢形成的模具内，所述模具插有碳钢穿孔板3以及施加有模具润滑剂。
Figure C20058002083400122
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1140℃在裂化氨气环境下在网带型炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的钢切削粉末(加工碎屑)以及用于粉末冶金的铁粉组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
[例6]
作为金属粉末4，铸铁切削粉末(加工碎屑)以及造孔剂以下表列出的比例混合在一起，并且通过在用50至1500kg/cm2的压力调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由耐热钢形成的模具内，所述模具插有不锈钢穿孔板3以及施加有模具润滑剂。
常态蜡用作造孔剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1140℃在裂化氨气环境下在网带型炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的铸铁切削粉末(加工碎屑)以及造孔剂组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
Figure C20058002083400131
[例7]
作为金属粉末4，20至40目的不锈钢粉末以及烧结促进剂以下表列出的比例混合在一起，并且通过在50至1500kg/cm2的压力下调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由陶瓷材料形成的模具内，所述模具插有不锈钢穿孔板3。
Cu3P用作烧结促进剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1230℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用以表中列出的重量比例混合的不锈钢粉末以及烧结促进剂组成的金属粉末4而制备的过滤器2的性能。
[例8]
作为金属粉末4，20至40目的不锈钢粉末和其经处理后的粉末以50∶50的重量比例混合在一起而得到的混合粉末、以及烧结促进剂以下表所示的比例混合，并且通过在调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由陶瓷材料形成的模具内，所述模具插有不锈钢穿孔板3。
Cu3P用作烧结促进剂。
具有穿孔板3并填塞有金属粉末4的模具以1230℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用20至40目的不锈钢粉末和其经处理后的粉末以50∶50的重量比例混合在一起而得到的混合粉末、与烧结促进剂以下表所示的重量比例混合而组成的金属粉末4来制备的过滤器2的性能。
Figure C20058002083400151
[例9]
作为金属粉末4，将20至40目的不锈钢粉末和其经处理后的粉末以50∶50的重量比例混合在一起而得到的混合粉末以92％的重量比与重量比为8％的烧结促进剂混合后得到的混合物再进一步与有机造孔剂(固态腊)以下表所示的比例混合，并且通过在以50至1500kg/cm2的压力调平顶表面时施加振动而均匀地填塞到由陶瓷材料形成的模具内，所述模具插有不锈钢穿孔板3。
具有穿孔板3并填塞有粉末混合物的模具以1230℃在裂化氨气环境下在推压型高温炉中烧结60分钟。
下面的表格示出使用将20至40目的不锈钢粉末和其经处理后的粉末以50∶50的重量比例混合在一起而得到的混合粉末以92％的重量比与重量比为8％的烧结促进剂混合后得到的混合物再进一步与有机造孔剂以下表所示的重量比例混而组成的金属粉末4来制备的过滤器2的性能。
工业实用性
根据本发明，通过用加工碎屑制备用于过滤器中的所使用金属粉末可以降低生产成本。另外，由于粉末在低压下填塞并烧结，所以可以降低金属粉末的密度，以改善过滤器的气体通透性并减轻所述过滤器。
特别地，通过使用铸铁加工碎屑，烧结可以使用网带型常规炉在1170℃或更低的温度下进行，从而可以大批量生产所述过滤器。

Claims (8)

1.一种制造用在汽车气囊的气体发生装置中的过滤器的方法，所述过滤器包括烧结在穿孔板上的金属粉末，所述方法包括以下步骤：
通过使用框架模具在金属板上均匀地形成1mm至8mm的孔并将所述板卷起1至2次而制备筒形的穿孔板；
通过处理加工碎屑来制备20目至50目的金属粉末；
将所述穿孔板放入烧结模具中，并振动填塞所述金属粉末使之均匀地分布；以及
在1000℃至1350℃下烧结所述金属粉末15分钟至120分钟。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
在所述烧结步骤之前，在所述金属粉末上施加50至1500kg/cm2的压力。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末包括重量百分比为50至70％的20目至50目的不锈钢粉末以及重量百分比为30至50％的再利用粉末，所述再利用粉末通过处理不锈钢加工碎屑而制备。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末包括重量百分比为10至90％的20目至50目的用于粉末冶金的铁粉以及重量百分比为10至90％的再利用粉末，所述再利用粉末通过处理钢切削粉末而制备。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末包括重量百分比为10至90％的20目至50目的用于粉末冶金的铁粉以及重量百分比为10至90％的再利用粉末，所述再利用粉末通过处理铸铁切削粉末而制备。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末包括通过处理在加工粉末冶金制品时所产生的加工碎屑从而使之尺寸为20目至50目而制备的粉末。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末与造孔剂一起烧结，基于总重量，所述造孔剂的重量百分比为1至20％。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末与作为烧结促进剂的Cu3P一起烧结，基于金属粉末的重量，所述Cu3P的重量百分比为2至20％。
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