CN107718236A - 蜂窝结构体成形用模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够高质量地成形中央部和外周部的隔室结构不同的蜂窝成形体的蜂窝结构体成形用模具。该蜂窝结构体成形用模具具备：具有坯土排出面(18)侧的中央部(15)朝向坯土的挤压方向(X)的下游侧突出的凸部(16)的第一模具(10)、呈与第一模具的凸部互补的形状的环状的第二模具(20)、以及配设于第一模具和第二模具之间的网状部件(30)，在第一模具形成第一坯土导入孔(12)，并且在凸部的坯土排出面侧形成格子状的第一狭缝(11)，且在第二模具形成第二坯土导入孔(22)以及与该第二坯土导入孔连通的格子状的第二狭缝(21)，构成为经由网状部件的网眼，坯土在第一坯土导入孔和第二坯土导入孔的相互之间进行移动。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体成形用模具。进一步详细而言，涉及能够高质量地成形中央部和外周部的隔室结构不同的蜂窝成形体的蜂窝结构体成形用模具。
背景技术
以往，为了对从汽车等的发动机排出的废气中所含的HC、CO、NOx等有害物质进行净化处理，使用在蜂窝结构体担载催化剂的技术。另外，蜂窝结构体通过在由多孔质的隔壁划分形成的隔室的开口部实施封孔，从而也被使用为废气净化用的过滤器。
蜂窝结构体是具有划分形成成为废气的流路的多个隔室的隔壁的柱状的结构体。这样的蜂窝结构体在与隔室延伸的方向正交的面中，具有多个隔室以规定的周期规则地排列的隔室结构。以往，在一个蜂窝结构体中，上述面内的隔室结构虽为一种，但近年来，以提高废气净化效率等为目的，而提出了在上述面内具有两种以上的隔室结构的蜂窝结构体。例如，提出了在与隔室延伸的方向正交的面的中央部分和外周部分，使隔室密度、隔室形状不同，从而上述面内具有两种隔室结构的蜂窝结构体。
这样的蜂窝结构体利用挤压成形用的模具对包含陶瓷成形原料的坯土进行成形而制造蜂窝成形体，对制成的蜂窝成形体进行干燥、烧成，而被制成。作为蜂窝结构体成形用模具，例如通过在金属制的模具基材形成用于导入坯土的背孔以及与该背孔连通的狭缝来制成(例如，参照专利文献1～4)。以下，存在将蜂窝结构体成形用模具简称为“成形用模具”或者“模具”的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-096310号公报
专利文献2：日本特开2013-132879号公报
专利文献3：日本特开2013-132881号公报
专利文献4：日本特开平4-332604号公报
发明内容
发明所要解决的问题
例如，专利文献1所记载的模具具备位于原料的挤压方向的上游侧的第一金属模具和位于下游侧的第二金属模具。上述第一金属模具具有从周围向挤压方向的下游侧突出的凸部，另外，上述第二金属模具具有与凸部嵌合的贯通孔。而且，在专利文献1所记载的模具中，第一金属模具的凸部插入第二金属模具的贯通孔，使第一金属模具和第二金属模具一体化。
然而，在专利文献1所记载的模具在成为用于成形制成具有两种隔室结构的蜂窝结构体的蜂窝成形体的模具的情况下，存在设计上的制约的问题。即，通常，在用于成形蜂窝成形体的模具中，在模具基材的坯土排出面侧形成有与蜂窝成形体的隔室结构对应的“格子状的狭缝”。而且，在这样的模具中，以与格子状的狭缝的交点部分连通的方式形成有作为原料供给孔的背孔。在专利文献1所记载的模具中，在第一金属模具和第二金属模具中，在各自的狭缝的形状不同的情况下，很难使第一金属模具的全部的背孔(即，第一原料供给孔)和第二金属模具的全部的背孔(即，第二原料供给孔)完全一致。若全部的背孔不一致，则在将第一金属模具和第二金属模具一体化后的情况下，坯土在模具内的移动受阻，很难均匀的挤压成形。因此，在专利文献1所记载的模具中，形成于第一金属模具和第二金属模具的各自的狭缝的形状需要选择不使上述的坯土的移动受阻的形状，从而设计上的自由度非常低。
专利文献2以及3所记载的模具不是用于成形具有两种隔室结构的蜂窝成形体的模具，而是以提高仅最外周部的隔室质量为目的的模具。而且，专利文献2以及3所记载的模具存在无法应对两种隔室结构的形状以及其形成范围在大范围内变化的各种蜂窝成形体的成形的问题。例如，在具有两种隔室结构的蜂窝结构体中，存在在中央部分的隔室结构和外周部分的隔室结构的边界具有以围绕中央部分的隔室结构的方式配设的边界壁的情况。边界壁在挤压成形时，与构成中央部分以及外周部分的隔室结构的隔壁相比，需要大量作为成形原料的坯土。利用专利文献2以及3所记载的模具来成形具有上述边界壁的蜂窝成形体时，来不及供给用于形成边界壁的坯土，从而存在在边界壁及其附近引起成形不良的情况。另外，专利文献2以及3所记载的模具以提高仅最外周部的隔室质量为目的，因此外壳部的强度存在问题，仅扩张外壳部的形成范围，担心导致外壳部变形等的问题。
专利文献4所记载的模具是利用挤压压力并用楔子使邻接的冲模体(die body)紧固或者啮合的结构，因此存在对坯土的耐压性较低，而容易产生模具的破损的问题。另外，专利文献4所记载的模具也存在容易引起背孔的位置偏移，而容易产生成形不良的问题。
另外，具有两种隔室结构的蜂窝成形体存在在蜂窝成形体的中央部和外周部的边界具有划分两种隔室结构的边界壁的情况。这样的边界壁与形成于该边界壁的周围的隔壁相比，在挤压成形时所消耗的坯土的量不同。因此，具有两种隔室结构的蜂窝成形体存在在边界壁周边特别容易产生成形不良的问题。另外，例如，在变更作为成形原料的坯土的种类等进行挤压成形的情况下，坯土的流动性变化，因此用于挤压成形具有边界壁的蜂窝成形体的模具的通用性非常匮乏。
本发明是鉴于上述的问题而完成的。本发明提供一种能够高质量地成形中央部和外周部的隔室结构不同的蜂窝成形体的蜂窝结构体成形用模具。
用于解决上述问题的方案
通过本发明，提供一种以下的蜂窝结构体成形用模具。[1]一种蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，具备：
第一模具，该第一模具配置于作为成形原料的坯土的挤压方向的上游侧，并具有坯土排出面侧的中央部朝向所述挤压方向的下游侧突出的凸部；以及
环状的第二模具，该第二模具配置于所述第一模具的下游侧，并呈与所述凸部互补的形状，
在所述第一模具的所述中央部形成第一坯土导入孔以及与该第一坯土导入孔连通的格子状的第一狭缝，
在所述第一模具的包围所述中央部的外周部以贯通该第一模具的所述外周部的方式形成所述第一坯土导入孔，
在环状的所述第二模具形成：供从形成于所述第一模具的所述外周部的所述第一坯土导入孔排出的所述坯土导入的第二坯土导入孔；以及与该第二坯土导入孔连通的格子状的第二狭缝，并且
在所述第一模具的凸部的外周面和环状的所述第二模具的内周面之间具有用于将所述坯土挤压成形为环状的间隙部，
进一步具备配设于所述第一模具和所述第二模具之间的网状部件，并构成为经由所述网状部件的网眼，所述坯土在所述第一坯土导入孔和所述第二坯土导入孔的相互之间进行移动。
[2]根据上述[1]所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，所述第一狭缝的形状和所述第二狭缝的形状不同。
[3]根据上述[1]或[2]所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，构成所述网状部件的线材的直径为0.030～0.500mm。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，所述网状部件的每1cm的网眼的个数为3.9～130个。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，具备两个以上的所述网状部件，并构成为通过更换配设于所述第一模具和所述第二模具之间的所述网状部件，从而能够变更所述挤压方向上的所述第一模具和所述第二模具之间的距离。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，具备所述第二狭缝的形状不同的两种以上的所述第二模具，并构成为能够更换所述第二模具。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，所述第一模具的所述中央部的面积相对于进行挤压成形的蜂窝成形体的端面的面积的比例为30～70％。
[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，所述第一狭缝中的包围一个隔室的狭缝和所述第二狭缝中的包围一个隔室的狭缝沿相互交叉的方向延伸。
[9]根据上述[1]～[8]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，被所述第一狭缝挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向和被所述第二狭缝挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向沿相互交叉的方向延伸。
[10]根据上述[1]～[9]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，进一步具备配设于所述第一模具和所述第二模具之间的环状的空间确保用部件，在环状的所述空间确保用部件的内侧部分配设有所述网状部件。
[11]根据上述[1]～[10]中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，所述第一模具在所述中央部和所述外周部，使所述第一坯土导入孔的开口径以及各自的所述第一坯土导入孔的相互之间的间隔相同。
本发明的效果如下。
本发明的蜂窝结构体成形用模具具备具有坯土排出面侧的中央部朝向坯土的挤压方向的下游侧突出的凸部的第一模具以及呈与第一模具的凸部互补的形状的环状的第二模具。而且，在本发明的蜂窝结构体成形用模具中，其特征在于，进一步具备配设于第一模具和第二模具之间的“网状部件”。通过配设这样的网状部件，从而利用网状部件的网眼，在第一模具的外周部的下游侧的面和第二模具的上游侧的面之间形成有供坯土在第一坯土导入孔和第二坯土导入孔的相互之间进行移动的流路。
根据本发明的蜂窝结构体成形用模具，能够高质量地成形中央部和外周部的隔室结构不同的蜂窝成形体。即，就本发明的蜂窝结构体成形用模具而言，第一坯土导入孔和第二坯土导入孔经由网状部件的网眼相互连通。因此，即使第一模具的第一坯土导入孔和第二模具的第二坯土导入孔的位置在挤压方向不一致，坯土也经由网状部件的网眼在第一坯土导入孔和第二坯土导入孔的相互之间进行移动。特别地，除了网状部件的线材重叠的部分以外，即使在网状部件的网眼之间坯土也进行移动，因此在坯土经由网眼进行移动时，能够使导入第二坯土导入孔的坯土的流量分布均匀化。因此，根据本发明的蜂窝结构体成形用模具，能够使来自第二模具的第二狭缝的坯土的排出量均匀化，能够高质量地成形蜂窝成形体成形。
另外，根据本发明的蜂窝结构体成形用模具，即使在模具更换时、冲压成形(rammolding)停止时，在模具产生背压(Back Pressure)，也能够有效地抑制第二模具的变形。
另外，在本发明的蜂窝结构体成形用模具中，网状部件是与第一模具以及第二模具独立的另设部件，因此能够简便地变更由网状部件形成的空间的大小。即，通过变更网状部件的厚度，从而能够调整空间的挤压方向的距离。而且，通过调整空间的挤压方向的距离，从而能够调节导入用于挤压成形边界壁的间隙部的坯土的量。例如，在变更坯土的种类的情况下、将第二模具更换成第二狭缝的形状不同的其他的第二模具的情况下，适当地调整导入上述的间隙部的坯土的量，能够高质量地成形蜂窝成形体。本发明的蜂窝结构体成形用模具的通用性极其优越。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一实施方式的坯土排出面侧的俯视图。
图2是图1所示的蜂窝结构体成形用模具的坯土导入面侧的俯视图。
图3是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第一模具的坯土排出面侧的俯视图。
图4是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第二模具的坯土排出面侧的俯视图。
图5是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第二模具的坯土导入面侧的俯视图。
图6是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的网状部件的俯视图。
图7是示意性地表示图1所示的蜂窝结构体成形用模具的A－A’剖面的剖视图。
图8是放大图7的一部分的放大剖视图。
图9是表示在图8所示的蜂窝结构体成形用模具中更换网状部件的状态的放大剖视图。
图10是示意性地表示由本发明的蜂窝结构体成形用模具制成的蜂窝结构体的一个例子的立体图。
图11是示意性地表示图10所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。
图12是示意性地表示图11的B－B’剖面的剖视图。
图13是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其他的实施方式的坯土排出面侧的俯视图。
图14是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的又一其他的实施方式所使用的网状部件以及空间确保用部件的俯视图。
符号的说明
10—第一模具，11—第一狭缝，12—第一坯土导入孔，13—第一模具基材，14—下游面(第一模具的外周部的下游面)，15—第一模具10的中央部，16—凸部，17—第一模具10的外周部，18—坯土排出面(第一模具的坯土排出面)，19—坯土导入面，20—第二模具，21—第二狭缝，22—第二坯土导入孔，23—第二模具基材，24—上游面(第二模具的上游面)，25—第二模具20的中央部，26—空隙部，27—第二模具20的外周部，28—坯土排出面(第二模具的坯土排出面)，30、30A—网状部件，31、31A—流路，33、33A—线材，36—空隙部，40—空间确保用部件，41—空间，43—基材，55—间隙部(边界壁成形用的间隙部)，100、300—蜂窝结构体成形用模具(模具)，201—隔壁，202—隔室，202a—隔室(中央隔室结构的隔室)，202b—隔室(外周隔室结构的隔室)，203—外周壁，204—蜂窝结构部，208—边界壁，211—流入端面，212—流出端面，215—中央隔室结构，216—外周隔室结构，200—蜂窝结构体，X—挤压方向。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式具体地进行说明。本发明不限定于以下的实施方式，应该理解为能够在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识，可施加适当设计的变更、改进等。
(1)蜂窝结构体成形用模具：
对本发明的蜂窝结构体成形用模具的一实施方式进行说明。此处，图1是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一实施方式的坯土排出面侧的俯视图。图2是图1所示的蜂窝结构体成形用模具的坯土导入面侧的俯视图。图3是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第一模具的坯土排出面侧的俯视图。图4是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第二模具的坯土排出面侧的俯视图。图5是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第二模具的坯土导入面侧的俯视图。图6是构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的网状部件的俯视图。图7是示意性地表示图1所示的蜂窝结构体成形用模具的A-A’剖面的剖视图。图8是放大图7的一部分的放大剖视图。此外，在图3、图5以及图6中，分别标注阴影线表示第一模具、第二模具以及网状部件的表面。
如图1～图8所示，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具100具备第一模具10、第二模具20以及网状部件30。第一模具10配置于作为成形原料的坯土的挤压方向X的上游侧，并具有坯土排出面18侧的中央部15朝向挤压方向的下游侧突出的凸部16。第二模具20是配置于第一模具10的下游侧，并呈与第一模具10的凸部16互补的形状的环状的模具。网状部件30配设于第一模具10和第二模具20之间。网状部件30作为用于在第一模具10的外周部17的下游侧的面(下游面14)和第二模具20的上游侧的面(上游面24)之间形成空间的隔离件(spacer)发挥功能。以下，存在将本实施方式的蜂窝结构体成形用模具100简称为“模具100”的情况。坯土的挤压方向X是使用本实施方式的模具100进行挤压成形时的挤压方向，且是从坯土导入面19朝向坯土排出面18的方向。
在本实施方式的模具100中，在第一模具10的中央部15形成有第一坯土导入孔12以及与该第一坯土导入孔12连通的格子状的第一狭缝11。第一坯土导入孔12与格子状的第一狭缝11的交点相对于挤压方向X形成在同轴上。即，第一坯土导入孔12与格子状的第一狭缝11的交点连通。另外，在第一模具10的包围中央部15的外周部17以贯通该第一模具10的外周部17的方式形成有第一坯土导入孔12。
在环状的第二模具20形成有供从形成于第一模具10的外周部17的第一坯土导入孔12排出的坯土导入的第二坯土导入孔22以及与该第二坯土导入孔22连通的格子状的第二狭缝21。第二坯土导入孔22与格子状的第二狭缝21的交点相对于挤压方向X形成在同轴上。即，第二坯土导入孔22与格子状的第二狭缝21的交点连通。另外，在本实施方式的模具100中，第一模具10的外周部17的第一坯土导入孔12的开口位置和第二模具20的第二坯土导入孔22的开口位置构成为至少在一部分不一致。
在本实施方式的模具100中，用第一模具10与第二模具20以夹持网状部件30的方式组合。以下，存在将第一模具10的外周部17的挤压方向X的下游侧的端面称为“第一模具10的外周部17的下游面14”，将环状的第二模具20的挤压方向X的上游侧的端面称为“第二模具20的上游面24”的情况。另外，以下，在简称为上游侧的情况下，意味着挤压方向X的上游侧，在简称为下游侧的情况下，意味着挤压方向X的下游侧。
本实施方式的模具100在第一模具10的外周部17的下游面14和第二模具20的上游面24之间具有由网状部件30的网眼形成的、供坯土在第一坯土导入孔12和第二坯土导入孔22的相互之间进行移动的流路31。在图6～图8中，附图标记33表示构成网状部件30的线材33。如图6所示，在网状部件30的中央部分具有将相当于第一模具10的凸部16的部分挖成圆形的空隙部36。
本实施方式的模具100在第一模具10的凸部16的外周面和环状的第二模具20的内周面之间具有用于将坯土挤压成形为环状的间隙部55。即，在本实施方式的模具100中，第二模具20的中央部25的空隙部26形成为比第一模具10的凸部16的周缘稍大。通过如上构成，从而在将第一模具10的凸部16以插入环状的第二模具20的空隙部26的方式组合时，在第一模具10的凸部16和第二模具20之间形成有环状的间隙部55。该环状的间隙部55成为用于成形蜂窝成形体的边界壁的间隙部35。在本发明中，“呈与第一模具10的凸部16互补的形状的环状的第二模具20”意味着具有比第一模具10的凸部16的空隙部26稍大的环状的模具。
在本实施方式的模具100中，第一模具10的挤压方向X的上游侧的端面成为模具100整体的坯土导入面19。因此，在挤压成形时，首先，将作为成形原料的坯土导入在第一模具10的坯土导入面19开口的第一坯土导入孔12。导入第一模具10的中央部15的第一坯土导入孔12后的坯土向与第一坯土导入孔12连通的格子状的第一狭缝11移动，从第一模具的坯土排出面18排出为与第一狭缝11的形状对应的成形体。另一方面，导入第一模具10的外周部17的第一坯土导入孔12后的坯土从第一模具10的下游面14侧排出，经由网状部件30的网眼，导入第二模具20的第二坯土导入孔22。因此，即使第一模具10的第一坯土导入孔12和第二模具20的第二坯土导入孔22的位置不一致，坯土的移动也在第一坯土导入孔12和第二坯土导入孔22的相互之间良好地进行。网状部件30例如将沿横向延伸的线材33和沿纵向延伸的线材33编织而形成，因此除了编织的线材33重叠的部分以外，即使在网状部件30的网眼之间也进行坯土的移动。因此，在经由网状部件30的网眼进行坯土的移动时，能够使导入第二坯土导入孔22的坯土的流量分布均匀化。导入第二模具20的第二坯土导入孔22后的坯土向与第二坯土导入孔22连通的格子状的第二狭缝21移动，并从第二模具的坯土排出面28排出为与第二狭缝21的形状对应的成形体。因此，根据本实施方式的模具100，能够使来自第二模具20的第二狭缝21的坯土的排出量均匀化，从而能够高质量地成形蜂窝成形体。另外，由网状部件30的网眼形成的流路31也与用于将坯土挤压成形为环状的间隙部55连通，因此导入第一模具10的外周部17的第一坯土导入孔12后的坯土经由网状部件30的网眼也还导入间隙部55。因此，也能够使导入间隙部55的坯土的流量分布均匀化，从而也能够特别有效地抑制在所要挤压成形的蜂窝成形体的边界壁周边处的成形不良的产生。因此，本实施方式的模具100能够高质量地成形中央部和外周部的隔室结构不同，并且在中央部和外周部的边界具有边界壁的蜂窝成形体。
在本说明书中，“隔室结构”意味着以隔壁厚度、隔室密度以及隔室形状规定的蜂窝结构体的结构。另外，“狭缝的形状”意味着以形成于模具的狭缝的宽度、深度、长度以及狭缝相互的连接形态规定的狭缝的形状。
另外，在第一模具10和第二模具20之间不配设网状部件30，若欲要在第一模具10和第二模具20之间设置空间，则导致第二模具20成为悬臂梁的状态。如上，若第二模具20成为悬臂梁的状态，则存在在模具更换时、冲压成形停止时，在模具100产生背压时，导致第二模具20变形的情况。本实施方式的模具100由于在第一模具10和第二模具20之间配设有网状部件30，因此由网状部件30承受在第二模具20产生的背压，而能够使该背压分散。
另外，虽省略图示，但在本实施方式的模具中，也能够另外准备第二狭缝的形状不同的多个种类的第二模具，与所要成形的蜂窝成形体的隔室结构一致地更换并使用第二模具。第二模具的第二坯土导入孔与格子状的第二狭缝的交点相对于挤压方向形成在同轴上，因此第二模具的上游面的第二坯土导入孔的开口位置会因第二模具的第二狭缝的形状而分别不同。即便是使用了第二狭缝的形状不同的第二模具的情况，通过在第一模具和第二模具之间配设网状部件，从而模具内的坯土的移动也不会受阻，而能够在中央部和外周部实现始终均匀的挤压成形。
另外，在本实施方式的模具100中，网状部件30是与第一模具10以及第二模具20独立的另设部件，因此通过更换网状部件30，从而能够简便地变更网状部件30的厚度、网眼的大小等。例如，通过变更网状部件30的挤压方向X的厚度，从而能够调整第一模具10和第二模具20的挤压方向X的距离。而且，通过调整上述的挤压方向X的距离，从而能够调节导入间隙部55的坯土的量。例如，能够使用图9所示的网状部件30A来调节第一模具10和第二模具20的挤压方向X的距离。图9所示的网状部件30A是使用直径比图8所示的网状部件30的线材33大的线材33A形成的网状部件30A。此处，图9是在图8所示的蜂窝结构体成形用模具中，表示更换网状部件的状态的放大剖视图。在图9所示的模具100中，存在对与图8所示的模具100构成为相同的构成要素标注与图8相同的附图标记，并省略说明的情况。在图9中，附图标记31A表示由网状部件30A的网眼形成的流路。
例如，若在使用图8所示的模具100时，变更作为成形原料的坯土的种类，则存在坯土的流动性发生变化，而使导入间隙部55的坯土的流量分布变化的情况。因此，在变更坯土的种类的情况下，存在第二狭缝21和间隙部55的坯土消耗量的平衡破坏的情况。另外，在将第二模具20更换成第二狭缝的形状不同的其他的第二模具(未图示)的情况下，也存在从第二模具20的第二狭缝21排出的坯土的量发生变化，而使第二狭缝21和间隙部55的坯土消耗量的平衡破坏的情况。在第二狭缝21和间隙部55的坯土消耗量的平衡破坏的情况下，通过调整网状部件30的厚度，而调节导入间隙部55的坯土的量，从而能够有效地抑制在蜂窝成形体的边界壁周边的成形不良的产生。另外，除了调整网状部件30的厚度以外，例如也调整网状部件30的网眼的大小，也能够调节导入间隙部55的坯土的量。本实施方式的模具100即使在进行坯土的种类的变更、第二模具的变更等的情况下，也能够通过调整网状部件30的厚度、网眼的大小，从而使模具100内的坯土的流量分布变得适当。因此，本实施方式的模具100不仅起到能够变更第二模具的效果，还起到通用性极其优越的特别显著的效果。
此处，对由本实施方式的蜂窝结构体成形用模具制成的蜂窝结构体进行说明。图10是示意性地表示由本发明的蜂窝结构体成形用模具制成的蜂窝结构体的一个例子的立体图。图11是示意性地表示图10所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。图12是示意性地表示图11的B-B’剖面的剖视图。
图10～图12所示的蜂窝结构体200具备具有多孔质的隔壁201以及以围绕隔壁201的外周的方式配设的外周壁203的柱状的蜂窝结构部204。蜂窝结构部204的隔壁201划分形成成为从流入端面211延伸至流出端面212的流体的流路的多个隔室202。而且，该蜂窝结构部204具有中央隔室结构215、外周隔室结构216以及配设于外周隔室结构216和中央隔室结构215的边界部分的边界壁208。在蜂窝结构部204中，中央隔室结构215和外周隔室结构216是不同的隔室结构。
此处，中央隔室结构215是在与蜂窝结构部204的隔室202延伸的方向正交的面中，由形成于蜂窝结构部204的中央部分的多个隔室202a构成的隔室结构。外周隔室结构216是在上述面中，由形成于比蜂窝结构部204的中央部分更靠外周的多个隔室202b构成的隔室结构。
“隔室结构”是指在与隔室202延伸的方向正交的面中，由隔壁201划分的隔室202的一个或者多个隔室202的组合成为一个重复单位，由该重复单位的集合形成的结构。例如，在相同形状的隔室在上述面规则地排列的情况下，相同形状的隔室存在的范围成为一个隔室结构。另外，即便是不同的隔室形状的隔室，在多个隔室的组合成为一个重复单位的情况下，该重复单位存在的范围成为一个隔室结构。
两个隔室结构是“不同的隔室结构”意味着在将两个隔室结构进行比较的情况下，隔壁厚度、隔室密度、隔室形状的任一个不同。此处，“隔壁厚度不同”是指在将两个隔室结构的隔壁厚度进行比较的情况下，具有25μm以上的差。另外，“隔室密度不同”是指在将两个隔室结构的隔室密度进行比较的情况下，具有7个/cm2以上的差。
本实施方式的模具能够适当地使用于用于制造图10～图12所示的蜂窝结构体200的蜂窝成形体的成形。以下，对本实施方式的模具的更加优选的方式进行说明。
如图1～图8所示，本实施方式的模具优选第一狭缝11的形状和第二狭缝21的形状不同。第一狭缝11的形状以及第二狭缝21的形状不特别地限制，能够与所要成形的蜂窝成形体的隔室结构一致地适当选择。另外，也可以构成为具备第二狭缝21的形状不同的两种以上的第二模具20，并能够更换第二模具20。再有，也可以构成为具备第一狭缝11的形状不同的两种以上的第一模具10，并能够更换第一模具10。
网状部件30能够列举将多条线材33编织而形成的网状的部件。但是，网状部件30只要是构成为网眼交叉的部位的厚度较厚，与该交叉的部位相比其他的部位相对较薄的网眼状的部件即可。例如，作为网状部件30，也可以是通过模制成形等将多条线材33预先形成为一体的网眼状的布局。此外，作为网状部件的替代，也能够使用对板状部件穿孔多个孔的冲孔板等开孔部件。但是，这种开孔部件是各个孔独立地形成的孔，因此在多个孔的相互之间的坯土的移动变得困难。因此，冲孔板等开孔部件与本实施方式的模具100的网状部件30相比，难以获得使坯土的流量分布均匀化的效果。
构成网状部件30的线材33的直径不特别地限制，例如，优选为0.030～0.500mm。若线材33的直径不足0.030mm，则存在网状部件30的厚度过薄，而难以使坯土的流量分布的均匀化的情况。另外，存在线材33变细，而使网状部件30的强度降低的情况。若线材33的直径超过0.500mm，则由于网眼相对于坯土导入孔过大，从而在各导入孔产生流速差，从而在成形性恶化这点不优选。此外，网状部件30的厚度大致成为上述的线材33的直径的2倍的值。
网状部件30的网眼的大小不特别地限制。例如，优选每1cm的网眼的个数为3.9～130个。若每1cm的网眼的个数不足3.9个，则存在网状部件30的强度降低，网状部件30容易变形的情况。特别地，在线材33的直径较小的情况下，网状部件30的变形变得更加显著。另一方面，若每1cm的网眼的个数超过130个，则网状部件30的网眼过密，存在坯土通过时的阻力增大的情况。另外，伴随着每1cm的网眼的个数增多，能够使用的线材33的直径产生限制，与此相伴，导致网状部件30的厚度的上限受限。
本实施方式的模具100也可以具备两个以上的网状部件30。例如，也可以预先准备图8以及图9所示的厚度不同的两个以上的网状部件30、30A。而且，也可以根据挤压成形时的成形条件，从两个以上的网状部件30、30A中适当地选择并使用第一模具10和第二模具20的挤压方向X的距离成为最佳的部件。另外，虽省略图示，但两个以上的网状部件的每1cm的网眼的个数，换言之，网眼的大小也可以不同。
第一模具10的中央部15的面积相对于所要挤压成形的蜂窝成形体的端面的面积的比例能够与所要成形的蜂窝成形体的中央部以及外周部的隔室结构(例如，参照图10～图12)对应地适当决定。此外，在本实施方式的模具中，上述比例优选为30～70％，特别地优选为40～60％。
如上所述，在模具100中，第二模具20的中央部25的空隙部26形成为比第一模具10的凸部16的周缘稍大，在第一模具10的凸部16和第二模具20之间形成有环状的间隙部55。上述的环状的间隙部55的间隔不特别地限制，能够与所要成形的蜂窝成形体的边界壁的厚度对应地适当选择。例如，环状的间隙部55的间隔优选为0.04～0.50mm。
第一模具10优选在中央部15和外周部17中，第一坯土导入孔12的开口径以及各自的第一坯土导入孔12的相互之间的间隔相同。通过如上构成，从而例如能够简便且低成本地制造第一模具10。
另外，本实施方式的模具也可以使第一狭缝中的包围一个隔室的狭缝和第二狭缝中的包围一个隔室的狭缝沿相互交叉的方向延伸。此处，“隔室”意味着在成形的蜂窝成形体中，由隔壁划分形成的空间。例如，图13所示的模具300制成为相对于图1所示的模具100成为第一模具10的第一狭缝11绕顺时针方向旋转45°的状态。因此，在模具300中，第一狭缝11中的包围一个隔室的狭缝和第二狭缝21中的包围一个隔室的狭缝不具有平行的位置关系。如上所述，本实施方式的模具即便在第一狭缝以及第二狭缝中，包围各隔室的狭缝相互交叉的情况也能够使坯土的流量分布均匀化。因此，能够使来自第二模具的第二狭缝的坯土的排出量均匀化，而能够高质量地成形蜂窝成形体。
如图1所示，就本实施方式的模具100而言，使由第一狭缝11挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向和由第二狭缝21挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向成为平行。即，第一模具10的第一狭缝11延伸的方向和第二模具20的第二狭缝21延伸的方向成为平行。但是，如图13所示的模具300那样，也可以是由第一狭缝11挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向和由第二狭缝21挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向沿相互交叉的方向延伸。图13是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其他的实施方式的坯土排出面侧的俯视图。在图13所示的模具300中，存在对与图1所示的模具100相同的构成要素标注相同的附图标记并省略说明的情况。
即使在图13所示的模具300中，也在第一模具10和第二模具20之间具备网状部件30(参照图8)。因此，如图13所示的模具300那样，即便在第一模具10的第一狭缝11延伸的方向和第二模具20的第二狭缝21延伸的方向相互交叉的情况下，也能够使坯土的流量分布均匀化。因此，能够使来自第二模具20的第二狭缝21的坯土的排出量均匀化，而高质量地成形蜂窝成形体。
另外，图13所示的模具300预先制成为成为第一模具10的第一狭缝11绕顺时针方向旋转45°的状态。但是，例如，在图1所示的模具100中，也能够使第一模具10绕顺时针方向旋转45°来使用。即便在使图1所示的模具100的第一模具10绕顺时针方向旋转45°的情况下，也如图7以及图8所示，在第一模具10和第二模具20之间存在网状部件30，因此不存在模具100内的坯土的移动受阻的情况。不具备网状部件30的以往的模具例如设计为第一模具的第一坯土导入孔和第二模具的第二坯土导入孔在坯土的挤压方向一致。因此，在仅使第一模具旋转来使用的情况下，导致模具内的坯土的移动受阻。
在图1～图8所示的本实施方式的模具中，第一模具10的厚度、第一模具10的凸部16的突出高度以及第二模具20的厚度不特别地限制。作为第一模具10的厚度，优选为10～50mm。作为第一模具10的凸部16的突出高度优选为10～30mm。作为第二模具20的厚度，优选为10～30mm。此外，第一模具10的凸部16的突出高度和第二模具20的厚度可以相同，也可以不同。例如，在向环状的第二模具20的空隙部26内插入第一模具10的凸部16时，第一模具10的坯土排出面18的位置和第二模具20的坯土排出面28的位置可以一致，也可以不一致。
另外，本发明的模具也可以进一步具备图14所示的环状的空间确保用部件40。此处，图14是示意性地表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的又一其他的实施方式所使用的网状部件以及空间确保用部件的俯视图。空间确保用部件40通过将基材43的中央部分挖成为圆形，从而在空间确保用部件40的中央部分形成有空间41。空间确保用部件40配设于第一模具10(参照图8)和第二模具20(参照图8)之间被使用。因此，空间确保用部件40作为用于在第一模具的外周部的下游侧的面(下游面)和第二模具的上游侧的面(上游面)之间形成空间的隔离件(spacer)发挥功能。优选在空间确保用部件40的内侧部分，即形成于基材43的空间41配设有至此说明的网状部件30。图14所示的网状部件30例如是使图6所示的网状部件30的外周部分为圆形的圆圈状的部件。在图14中，圆圈状的网状部件30收纳于空间确保用部件40的空间41内，网状部件30和空间确保用部件40的双方配设于第一模具10(参照图8)和第二模具20(参照图8)之间。
进一步具备图14所示的空间确保用部件40，从而在挤压成形时，能够缓和施加于网状部件30的压缩应力，能够有效地抑制网状部件30的变形、破损。图14所示的网状部件30除了是将图6所示的网状部件30的外周部分成为圆形的圆圈状以外，优选构成为与图6所示的网状部件30相同。在图14所示的网状部件30中，对与图6所示的网状部件30相同的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。
作为构成第一模具10的第一模具基材13以及构成第二模具20的第二模具基材23的材料，能够列举作为蜂窝结构体成形用的模具的材料而通常被使用的金属或者合金。以下，存在将第一模具基材以及第二模具基材总称为“模具基材”的情况。例如，作为模具基材的材料，能够列举包含选自由铁(Fe)、钛(Ti)、镍(Ni)、铜(Cu)以及铝(Al)组成的组中的至少一个金属的金属或者合金。
作为被用作模具基材的材料的合金的一个例子，能够列举不锈钢合金，更具体而言为SUS630。这样的不锈钢合金的加工比较容易，并且为廉价的材料。另外，作为构成模具基材的合金的其他例子，能够列举耐磨损性优越的碳化钨基超硬合金等。使用由碳化钨基超硬合金等构成的模具基材，从而能够制造狭缝的磨耗少的蜂窝结构体成形用模具。
作为网状部件30的材料，不被特别地限定，但例如能够列举各种金属或者合金。
制造本实施方式的模具的方法不特别地限制。例如，本实施方式的模具能够依据以往公知的模具的制造方法进行制造。
关于第一坯土导入孔以及第二坯土导入孔，能够对第一模具基材以及第二模具基材使用钻孔加工、放电加工、电解加工以及激光加工等公知的机械加工形成。
关于第一狭缝以及第二狭缝，能够对第一模具基材以及第二模具基材使用磨削加工、放电加工、电解加工、激光加工等公知的机械加工形成。
构成第一模具的中央部的凸部能够通过磨削加工、放电加工或者两部件的接合形成。
网状部件例如能够通过准备将多个线材编织而制成的金属丝网，在准备好的金属丝网的中央部分穿孔相当于第一模具的凸部的大小的孔而制造。
【实施例】
以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但本发明丝毫不被这些实施例所限定。
(实施例1)
在实施例1中，制造用于制成图10～图12所示的蜂窝结构部204的中央隔室结构215和外周隔室结构216不同的隔室结构的蜂窝结构体200的模具。更具体而言，在实施例1中，制成作为最终产品的蜂窝结构体成为如以下那样构成的蜂窝结构体的模具。作为最终产品的蜂窝结构体是端面的直径为100mm的圆柱状，该端面的中央隔室结构的直径为70mm。在中央隔室结构和外周隔室结构的边界具有厚度0.1mm的边界壁。中央隔室结构的隔室的形状呈四边形，隔壁厚度为0.09mm，隔室密度为93个/cm2。外周隔室结构的隔室的形状呈四边形，隔壁厚度为0.11mm，隔室密度为62个/cm2。此外，在上述的蜂窝结构体中，各尺寸不含制造公差。
首先，在实施例1中，准备纵200mm、横200mm、厚度20mm的板状的第一模具基材。模具基材为不锈钢制。将准备好的第一模具基材的一个表面作为坯土排出面，在该坯土排出面侧的中央部分通过放电加工以突出长度为10mm的方式形成凸部。
接下来，在第一模具基材的凸部的坯土排出面形成格子状的第一狭缝。格子状的第一狭缝成为能够挤压成形构成作为上述的最终产品的蜂窝结构体的中央隔室结构的隔壁的狭缝形状。第一狭缝的形成通过磨削加工而进行。
接下来，在第一模具基材的坯土导入面以与第一狭缝的交点部分连通的方式形成开口径为1.2mm的第一坯土导入孔。另外，第一模具基材在不具有凸部的外周部也以与具有凸部的中央部相同的间距形成第一坯土导入孔。第一模具基材的外周部的第一坯土导入孔成为从第一模具基材的坯土导入面连通至该外周部的下游面的贯通孔。以上，制成实施例1的模具的第一模具。
接下来，准备纵200mm、横200mm、厚度10mm的板状的第二模具基材。模具基材为不锈钢制。将准备好的第二模具基材的中央部分挖成圆形状，将第二模具基材形成环状。
接下来，在第二模具基材的凸部的坯土排出面形成格子状的第二狭缝。格子状的第二狭缝成为能够挤压成形构成作为上述的最终产品的蜂窝结构体的外周隔室结构的隔壁的狭缝形状。第二狭缝的形成通过磨削加工进行。
接下来，在第二模具基材的与坯土排出面相反一侧的面以与第二狭缝的交点部分连通的方式形成开口径为1.2mm的第二坯土导入孔。
接下来，准备将直径为0.2mm的线材以每1cm的网眼的个数为7个的方式编织而制成的金属丝网。该金属丝网为不锈钢制。将准备好的金属丝网的中央部分挖成直径80mm的圆形状，而制成在相当于第一模具的中央部的部分具有空间的网状部件。
接下来，在比第一模具的外周部更靠外侧的坯土排出面侧配置网状部件的状态下，向第二模具的中央部的空隙部插入第一模具的中央部的凸部，以由第一模具和第二模具夹持网状部件的方式制造实施例1的模具。
表1表示“模具结构”、“第二狭缝的间距(mm)”、以及“边界部成形用的间隙部的间隔(mm)”。另外，表1表示网状部件的“有无”、构成网状部件的“线材的直径(mm)”以及网状部件的“每1cm的网眼的个数(个)”。此外，如实施例1的模具那样，关于以由第一模具和第二模具夹持网状部件的方式组合而制造一个模具的结构，在“模具结构”一栏记为“二体组装”。另一方面，关于针对一个模具基材，以狭缝的形状在中央部和外周部不同的方式制造的模具，在“模具结构”一栏记为“一体结构”。
实施例1的模具的制造所需的总作业时间为70小时。使用实施例1的模具，并以以下所示的方法，进行“成形品质量”以及“第二模具的变形的有无”的评价。结果示于表1。
[成形品质量]
使用制成的模具，对由堇青石组成构成的蜂窝结构体进行了挤压成形。通过目视观察确认挤压成形的蜂窝结构体，以以下的评价基准评价蜂窝结构体的质量。将无外观不良的情况设为“良”。将有外观不良的情况或者为成形不合格的情况设为“不合格”。此处，“外观不良”是指构成蜂窝结构体的隔壁因模具各部的挤压速度差别而弯曲。
[第二模具的变形的有无]
使用制成的模具，进行三次与成形品质量的评价相同条件的挤压成形，在挤压成形结束的阶段，目视观察确认第二模具的变形的有无。将在第二模具确认了变形的情况设为“有”，将在第二模具未确认变形的情况设为“无”。
【表1】
请见下页
(实施例2、3)
除了将使网状部件的“线材的直径(mm)”以及“每1cm的网眼的个数(个)”变更成为表1所示的值的以外，以与实施例1相同的方法制造模具。使用实施例2、3的模具，以与实施例1相同的方法，进行“成形品质量”以及“第二模具的变形的有无”的评价。结果示于表1。
(比较例1)
在比较例1中，准备纵200mm、横200mm、厚度20mm的板状的模具基材。模具基材为不锈钢制。将准备好的模具基材的一个表面作为坯土排出面，在该坯土排出面侧的中央部分形成与实施例1的模具的第一狭缝为相同形状的狭缝。接下来，在模具基材的坯土排出面侧的外周部分形成与实施例1的模具的第二狭缝为相同形状的狭缝。接下来，形成在相当于实施例1的间隙部的位置使第一狭缝和第二狭缝的端部接合的环状的狭缝。接下来，以从模具基材的坯土导入面侧与各狭缝的交点部分连通的方式形成开口径为1.2mm的坯土导入孔。以上，制造了比较例1的模具。
比较例1的模具的制造所需的总作业时间为100小时。使用比较例1的模具，以与实施例1相同的方法，进行“成形品质量”以及“第二模具的变形的有无”的评价。结果示于表1。
(比较例2)
在比较例2中，首先，制成了构成为与实施例1的模具的第一模具以及第二模具相同的第一模具以及第二模具。接下来，在比较例2中，以向制成的第二模具的中央部的空隙部插入第一模具的中央部的凸部的方式组合第二模具和第一模具，而制造比较例2的模具。即，在比较例2中，在第一模具与第二模具之间不配置网状部件而制成模具。
比较例2的模具的制造所需的总作业时间为70小时。使用比较例2的模具，以与实施例1相同的方法，进行“成形品质量”以及“第二模具的变形的有无”的评价。结果示于表1。
(比较例3)
在比较例3中，首先，制成构成为与实施例1的模具的第一模具相同的第一模具。接下来，在比较例3中，制成从第二模具基材的上游面通过磨削加工除去挤压方向的0.1mm的范围的第二模具。以向这样的第二模具的中央部的空隙部插入第一模具的中央部的凸部的方式组合第二模具和第一模具，制造了比较例3的模具。比较例3的模具在第一模具的外周部的下游面和第二模具的上游面不抵接，而第二模具以悬臂梁的状态与第一模具组合。
比较例3的模具的制造所需的总作业时间为80小时。使用比较例3的模具，以与实施例1相同的方法，进行“成形品质量”以及“第二模具的变形的有无”的评价。结果示于表1。
(结果)
实施例1～3的模具与比较例1的模具相比能够缩短制造时间，并且成形品质量的评价也良好。另外，实施例1～3的模具也未确认有第二模具的变形。
比较例1的模具在成形品质量的评价中，成为不合格的结果。作为其理由推测为，若狭缝的形状在模具的中央部和外周部不同，则模具内的坯土的流量分布容易变得不均匀，从而来自狭缝的坯土的排出量变得不均衡。特别地，在使用比较例1的模具进行挤压成形的情况下，来不及供给用于形成边界壁的坯土，在边界壁及其附近成形不良被确认为较多。
比较例2的模具在第一模具的第一坯土导入孔和第二模具的第二坯土导入孔的位置不一致的部位，坯土的移动受阻，在成形品质量的评价中，成为不合格的结果。另外，在使用比较例2的模具进行挤压成形的情况下，来不及供给用于形成边界壁的坯土，即使在边界壁及其附近成形不良也被显著地确认。
比较例3的模具的成形品质量的评价为良好，但在第二模具的变形的有无的评价中，确认了第二模具的变形。若第二模具的变形变得显著，则存在对成形品质量产生影响的情况。另外，若容易产生第二模具的变形，则担心伴随着模具的更换等，而使产品的制造成本增大。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体成形用模具能够利用于中央部与外周部的隔室结构不同的蜂窝成形体的制造。
Claims (11)
1.一种蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，具备：
第一模具，该第一模具配置于作为成形原料的坯土的挤压方向的上游侧，并具有坯土排出面侧的中央部朝向所述挤压方向的下游侧突出的凸部；以及
环状的第二模具，该第二模具配置于所述第一模具的下游侧，并呈与所述凸部互补的形状，
在所述第一模具的所述中央部形成第一坯土导入孔以及与该第一坯土导入孔连通的格子状的第一狭缝，
在所述第一模具的包围所述中央部的外周部以贯通该第一模具的所述外周部的方式形成所述第一坯土导入孔，
在环状的所述第二模具形成：供从形成于所述第一模具的所述外周部的所述第一坯土导入孔排出的所述坯土导入的第二坯土导入孔；以及与该第二坯土导入孔连通的格子状的第二狭缝，并且
在所述第一模具的凸部的外周面和环状的所述第二模具的内周面之间具有用于将所述坯土挤压成形为环状的间隙部，
进一步具备配设于所述第一模具和所述第二模具之间的网状部件，并构成为经由所述网状部件的网眼，所述坯土在所述第一坯土导入孔和所述第二坯土导入孔的相互之间进行移动。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
所述第一狭缝的形状和所述第二狭缝的形状不同。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
构成所述网状部件的线材的直径为0.030～0.500mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
所述网状部件的每1cm的网眼的个数为3.9～130个。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
具备两个以上的所述网状部件，并构成为通过更换配设于所述第一模具和所述第二模具之间的所述网状部件，从而能够变更所述挤压方向上的所述第一模具和所述第二模具之间的距离。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
具备所述第二狭缝的形状不同的两种以上的所述第二模具，并构成为能够更换所述第二模具。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
所述第一模具的所述中央部的面积相对于进行挤压成形的蜂窝成形体的端面的面积的比例为30～70％。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
所述第一狭缝中的包围一个隔室的狭缝和所述第二狭缝中的包围一个隔室的狭缝沿相互交叉的方向延伸。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
被所述第一狭缝挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向和被所述第二狭缝挤压的蜂窝成形体的隔室结构的排列方向沿相互交叉的方向延伸。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
进一步具备配设于所述第一模具和所述第二模具之间的环状的空间确保用部件，在环状的所述空间确保用部件的内侧部分配设有所述网状部件。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于，
所述第一模具在所述中央部和所述外周部，使所述第一坯土导入孔的开口径以及各自的所述第一坯土导入孔的相互之间的间隔相同。
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