DE10314084A1 - Production of metallic layer, used e.g. as catalyst support body, comprises forming structures in longitudinal direction so that both regions have parallel upper and/or lower support surfaces in longitudinal direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine strukturierte metallische Lage, die Bereiche unterschiedlicher Materialdicken aufweist, ein Verfahren zur Herstellung solcher metallischer Lagen, sowie einen Wabenkörper, der zumindest teilweise aus solchen metallischen Lagen aufgebaut ist.The The invention relates to a structured metallic layer, the areas has different material thicknesses, a method for manufacturing such metallic layers, and a honeycomb body, at least partially is built up from such metallic layers.
Wabenkörper werden
verbreitet eingesetzt, beispielsweise als Katalysatorträgerkörper zur
Umsetzung von Abgasen von Verbrennungsmotoren, als Abgasfilter zur
Herausfilterung von Partikeln im Abgasstrom von Verbrennungskraftmaschinen
oder ähnlichem.
Solche Wabenkörper
sind beispielsweise aus der
Metallische Lagen können beispielsweise Blechlagen sein oder auch zumindest teilweise aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigem Material ausgebildet sein.Metallic Can lay For example, be sheet metal layers or at least partially from one at least in part for a fluid permeable Material be formed.
Zur Herstellung eines Wabenkörpers werden unterschiedlich strukturierte metallische Lagen oder abwechselnd im wesentlichen glatte und zumindest teilweise strukturierten metallischen Lagen gestapelt und/oder zu einer Wabenstruktur gewickelt. Bei Verwendung von Blechlagen weisen diese typischerweise Dicken von weniger als 0,08 mm, insbesondere weniger als 0,04 mm oder sogar weniger als 0,025 mm auf. Die Wabenstruktur wird in ein Mantelrohr eingebracht. Mit einem thermischen Fügeverfahren werden die metallischen Lagen der Wabenstruktur miteinander und die Wabenstruktur mit dem Mantelrohr verbunden. Hierbei finden oft Lötverfahren Anwendung. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Lot auf die zu verbindenden Bereiche der metallischen Lagen aufzutragen, unter anderem kann dies durch Auftragen eines Haftmittels auf die entsprechenden Bereiche der metallischen Lagen erfolgen, die daraufhin mit pulverförmigem Lot versehen werden, das an dem Haftmittel anhaftet. Beim Erhitzen der Strukturen verflüchtigt sich das Haftmittel, eine Lötverbindung entsteht in den gewünschten Bereichen. Bei der Auftragung des Haftmittels und/oder des Lots kann die durch das Aufeinanderliegen von Blechlagen entstehende Kapillarwirkung in engen Spalten ausgenutzt werden. Auch andere thermische Fügeverfahren, wie zum Beispiel das Ausbilden von Diffusionsanbindungen, sind anwendbar.to Production of a honeycomb body are differently structured metallic layers or alternately essentially smooth and at least partially structured metallic Layers stacked and / or wound into a honeycomb structure. Using of sheet metal layers, these typically have thicknesses of less than 0.08 mm, especially less than 0.04 mm or even less than 0.025 mm. The honeycomb structure is placed in a tubular casing. With a thermal joining process the metallic layers of the honeycomb structure with one another and the honeycomb structure connected to the casing tube. Soldering processes are often used here Application. There are several ways to plumb the towards connecting areas of the metallic layers to be applied under this can be done by applying an adhesive to the corresponding areas of the metallic layers, which are then made with powdered solder provided that adheres to the adhesive. When heating the Structures evaporated the adhesive, a solder joint arises in the desired Areas. When applying the adhesive and / or the solder can arise from the stacking of sheet metal layers Capillary action in narrow gaps can be exploited. Others too thermal joining processes, such as the formation of diffusion bonds are applicable.
In
Wabenkörpern
ergibt sich bei manchen Bauformen das Problem, dass die metallischen
Lagen, aus denen die Wabenkörper
hergestellt werden, Bereiche mit unterschiedlichen Materialdicken
aufweisen. So ist beispielsweise aus der
Diese Umfalzungen fuhren an ihren Grenzen zur Bildung von Hohlräumen, in denen bei einer Beschichtung der Blechlagen beispielsweise mit einem Washcoat sich dieser absetzt. Im Falle der Verwendung des Wabenkörpers als Katalysatorträgerkörper enthält der Washcoat unter anderem den Edelmetallkatalysator. Das heißt, durch das Füllen der Hohlräume mit Washcoat entsteht keine für das Abgas anströmbare katalytisch aktive Oberfläche, jedoch steigt der Verbrauch von Washcoat und Edelmetallkatalysatoren. Dies erhöht die Herstellungskosten des Katalysatorträgerkörpers.This Folds lead to the formation of voids at their limits those when coating the sheet layers, for example with a washcoat this sets itself apart. In the case of using the honeycomb body as The washcoat contains the catalyst carrier body including the precious metal catalyst. That is, by filling the cavities with washcoat none for the exhaust gas can flow catalytically active surface, however, the consumption of washcoat and precious metal catalysts is increasing. This increases the manufacturing cost of the catalyst carrier body.
Oftmals werden Wabenkörper vor Einbringen in ein Mantelrohr vorgespannt. Werden Blechlagen oder metallische Lagen mit umgefalzten Enden verwendet, so können diese nicht gleichmäßig vorgespannt werden, denn es bildet sich am axialen Rand eine Vorspannung aus, jedoch nicht im Mittelbereich der metallischen Lagen. Dies wirkt sich beispielsweise beim Diffusionslöten und anderen Verbindungstechniken negativ auf die Verbindung der metallischen Lagen aus.often become honeycomb bodies pre-stressed in a jacket pipe. Become sheet metal layers or metallic layers with folded ends are used, so these can not evenly biased because a pretension forms at the axial edge, but not in the middle of the metallic layers. This works diffusion soldering and other connection techniques negatively on the connection of the metallic layers.
Weiterhin werden entsprechend ausgebildete Wabenkörper auch als Partikelfilter eingesetzt. Bei diesen Partikelfiltern kann zumindest ein Teil der metallischen Lagen zumindest teilweise aus einem porösem Material, beispielsweise einem Fasermaterial ausgebildet sein. Bei der Verbindung dieser Filterlagen mit z. B. Blechlagen zur Verstärkung vor allem im Randbereich der Filterlagen entsteht auch hier eine metallische Lage, die Bereiche unterschiedlicher Materialdicke aufweist und die die oben genannten Nachteile beim Aufbau eines Wabenkörpers in Bezug auf die Vorspannung und die Verteilung von Haftmittel bzw. Lotmaterial aufweist.Correspondingly designed honeycomb bodies are also used as particle filters. In the case of these particle filters, at least some of the metallic layers can be formed at least partially from a porous material, for example a fiber material. When connecting these filter layers with z. B. sheet metal layers for reinforcement, especially in the edge region of the filter layers, a metallic layer is also produced here, which has regions of different material thickness and which have the above-mentioned disadvantages in relation to the construction of a honeycomb body on the bias and the distribution of adhesive or solder material.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine zumindest teilweise Strukturen aufweisende metallische Lage vorzuschlagen, die die oben dargelegten Probleme vermeiden hilft, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen metallischen Lage und einen Wabenkörper, der zumindest teilweise aus mindestens einer solchen metallischen Lage aufgebaut ist, anzugeben.Of these, starting from it is an object of the invention, at least partially To propose structures having a metallic layer, the ones set out above Avoiding problems helps, as well as a process for making one such a metallic layer and a honeycomb body, which is at least partially is constructed from at least one such metallic layer.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Blechlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 24. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.This Task is solved by a method with the features of claim 1, a sheet metal layer with the features of claim 12 and a honeycomb body the features of claim 24. Advantageous further developments are Subject of each dependent Expectations.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer zumindest in Teilbereichen Strukturen mit Wellentälern und Wellenbergen aufweisenden metallischen Lage mit einer zumindest teilweise aus den Wellenbergen gebildeten oberen Anlagefläche und einer zumindest teilweise aus den Wellentälern gebildeten unteren Anlagefläche, die zumindest einen ersten Bereich mit einer ersten Materialdicke und einen zweiten Bereich mit einer von der ersten Materialdicke verschiedenen zweiten Materialdicke aufweist, erfolgt das Ausbilden der Strukturen in Längsrichtung so, dass unabhängig von der jeweiligen Materialdicke beide Bereiche in Längsrichtung im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler im wesentlichen fluchtende obere und/oder untere Anlageflächen aufweisen.at the inventive method for producing structures with wave valleys and at least in some areas Metallic layer with wave crests with at least one upper contact surface and partially formed from the wave crests an at least partially formed from the troughs lower contact surface, the at least a first area with a first material thickness and a second area with a different from the first material thickness has a second material thickness, the structures are formed longitudinal so that regardless of the respective material thickness both areas in the longitudinal direction in Area of the wave crests and / or the wave troughs essentially aligned upper and / or lower contact surfaces exhibit.
Eine nach dem Verfahren hergestellte metallische Lage weist in den Bereichen, in denen sie beim Wickeln eines Wabenkörpers mit benachbarten metallischen Lagen aneinander liegt, eine fluchtende, insbesondere durchgängige obere und/oder untere Anlagefläche auf. Hierbei wird die obere Anlagefläche zumindest teilweise von der äußeren Fläche der Wellenberge und die untere Anlagefläche zumindest teilweise von der äußeren Fläche der Wellentäler gebildet. Beim Aufbau eines Wabenkörpers durch eine abwechselnde Stapelung von glatten und gewellten Blechlagen berühren sich benachbarte metallische Lagen im wesentlichen im Bereich der Anlageflächen, wobei die glatten metallischen Lagen an den jeweils äußeren Flächen der Wellentäler und Wellenberge anliegen. Eine im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung fluchtende Anlagefläche ohne Stufen wird dadurch erreicht, dass die Wellenberge in beiden Bereichen mit unterschiedlichen Materialdicken jeweils im wesentlichen die gleiche äußere Höhe aufweisen und/oder die Wellentäler beider Bereiche mit unterschiedlichen Materialdicken jeweils im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe aufweisen.A Metallic layer produced by the process has in the areas in which when winding a honeycomb body with neighboring metallic Layers lie against each other, an aligned, in particular continuous upper and / or lower contact surface on. Here, the upper contact surface is at least partially from the outer surface of the wave crests and the lower contact surface at least partially from the outer surface of the troughs educated. When building a honeycomb body by an alternating one Stack of smooth and corrugated sheet metal layers touch Adjacent metallic layers essentially in the area of the contact surfaces, whereby the smooth metallic layers on the outer surfaces of the troughs and Mountains of waves. One in the area of the wave crests and / or the troughs longitudinal aligned contact surface without steps is achieved in that the wave crests in both Areas with different material thicknesses essentially each have the same external height and / or the wave valleys both areas with different material thicknesses in each essentially the same outer depth exhibit.
Dies gestattet unabhängig von der Materialdicke in den beiden Bereichen eine gleichmäßige Anlagefläche zur benachbarten metallischen Lage, so dass zum Beispiel bei einem Beloten nach bekannten Verfahren eine gleichmäßige Lot- oder Haftmittelverteilung erreicht wird, die nicht durch Unterbrechung der Kapillarwirkung beeinträchtigt wird. Auch die Bildung von gleichmäßig ausgebildeten Diffusionsanbindungen ist so möglich.This allowed independently of the material thickness in the two areas a uniform contact surface adjacent metallic layer, so for example when soldering an even distribution of solder or adhesive by known methods is achieved by not interrupting the capillary action impaired becomes. The formation of evenly formed diffusion connections is possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Bereich mit der kleineren Materialdicke zumindest teilweise strukturiert, während der andere Bereich im wesentlichen glatt ist.According to one The advantageous embodiment of the method is the area with the smaller material thickness at least partially structured during the other area is essentially smooth.
Dies gestattet in vorteilhafter Weise die Ausbildung von metallischen Lagen mit im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung durchgehenden Anlageflächen, da der Dickenunterschied zwischen dem Bereich mit der größeren Materialdicke und dem Bereich mit der kleineren Materialdicke durch das Ausbilden von Strukturen in dem Bereich mit der kleineren Materialdicke ausgeglichen werden kann.This advantageously allows the formation of metallic Layers in the area of the wave crests and / or the wave troughs in the longitudinal direction continuous contact surfaces, because the difference in thickness between the area with the greater material thickness and the area with the smaller material thickness by the formation compensated for by structures in the area with the smaller material thickness can be.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weisen der erste Bereich und der zweite Bereich Strukturen auf. Dies ermöglicht beispielsweise den Auf bau von strukturierten Blechlagen mit Umfalzungen, die im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler fluchtende, insbesondere durchgehende Auflageflächen aufweisen.According to one The first region has an advantageous embodiment of the method and the second area structures. This enables, for example, construction of structured sheet metal layers with folds in the area of Wave crests and / or the wave valleys have aligned, in particular continuous, contact surfaces.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist zumindest einer der Bereiche aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material, bevorzugt einem metallischen Fasermaterial, ausgebildet. Die Ausbildung von metallischen Lagen zumindest teilweise aus zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbarem Material gestattet in vorteilhafter Weise den Aufbau von offenen Partikelfiltern.According to one Another advantageous embodiment of the method is at least one of the regions made of a material through which a fluid can flow at least partially, preferably a metallic fiber material. The training of metallic layers at least partially from at least partially for a fluid durchströmbarem Material advantageously allows the construction of open ones Particulate filters.
Ein Partikelfilter wird dann als offen bezeichnet, wenn er grundsätzlich von Partikeln vollständig durchlaufen werden kann, und zwar auch von Partikeln, die erheblich größer als die eigentlich auszufilternden Partikel sind. Dadurch kann ein solcher Filter selbst bei einer Agglomeration von Partikeln während des Betriebes nicht verstopfen. Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Offenheit eines Partikelfilters ist beispielsweise die Prüfung, bis zu welchem Durchmesser kugelförmige Partikel noch durch einen solchen Filter rieseln können. Bei vorliegenden Anwendungsfällen ist ein Filter insbesondere dann offen, wenn Kugeln von größer oder gleich 0,1 mm Durchmesser noch hindurchrieseln können, vorzugsweise Kugeln mit einem Durchmesser oberhalb von 0,2 mm.A particle filter is said to be open if it can basically be traversed completely by particles, including particles that are considerably larger than the particles that are actually to be filtered out. As a result, such a filter cannot become blocked even during agglomeration of particles during operation. A suitable method for measuring the openness of a particle filter is, for example, testing the diameter up to which spherical particles can still flow through such a filter. In the present application, a filter is particularly preferred when balls with a diameter greater than or equal to 0.1 mm can still trickle through wise balls with a diameter above 0.2 mm.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der Strukturen zumindest teilweise durch Prägen. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass das Ausbilden der Strukturen durch Wellen und anschließendes Prägen erfolgt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Wellen der metallischen Lage in beiden Bereichen erfolgen, wobei dann in dem Bereich, der die dünnere Materialdicke aufweist, eine Anpassung der äußeren Höhe der Wellenberge und/oder der äußeren Tiefe der Wellentäler durch Prägen erfolgt.According to one another advantageous embodiment of the method Forming the structures at least partially by embossing. Especially In this context, it is advantageous that the formation of the structures through waves and subsequent Shape he follows. In this way, for example, waves of metallic Location take place in both areas, then in the area that the thinner Has material thickness, an adjustment of the outer height of the wave crests and / or the outer depth the wave valleys by embossing he follows.
Dies ermöglicht die Ausbildung einer im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung durchgehenden oberen und/oder unteren Anlagefläche.This allows the formation of one in the area of the wave crests and / or the wave troughs in the longitudinal direction continuous upper and / or lower contact surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der Strukturen durch gestuftes Wellen.According to one another advantageous embodiment of the method Forming the structures by stepped waves.
Gestuftes Wellen gestattet es in einfacher Weise, Strukturen so in die metallische Lage einzubringen, dass diese eine im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler im wesentlichen durchgehende obere und/oder untere Anlagefläche aufweisen. So kann beispielsweise bei Blechlagen mit Umfalzungen in mindestens einem der Endbereiche gewährleistet werden, dass eine im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung im wesentlichen durchgehende Anlagefläche ausgebildet wird.stepped Waves allow it to easily structure into metallic structures Able to bring in that this one in the area of the wave crests and / or the wave valleys have essentially continuous upper and / or lower contact surface. For example, in sheet metal layers with folds in at least guaranteed one of the end areas be that one in the area of the wave crests and / or the wave troughs in the longitudinal direction essentially continuous contact surface is formed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden durch das Wellen Sinus-, Rechteck- und/oder Dreieckswellen ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, durch unterschiedliche Zellformen in verschiedenen Bereichen Dickenunterschiede auszugleichen.According to one further advantageous embodiment of the method are by the waves formed sine, square and / or triangular waves. In particular, it is possible due to different cell shapes in different areas compensate.
Diese Wellformen gestatten es in vorteilhafter Weise, metallische Lagen auszubilden, aus denen eine Vielzahl verschiedener Wabenkörper mit unterschiedlichen Zellformen und/oder -dichten aufgebaut werden kann.This Corrugated shapes advantageously allow metallic layers train from which a variety of different honeycomb bodies with different cell shapes and / or densities can be built can.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich einander in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise überlappen. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass der erste Bereich und der zweite Bereich in dem Überlappungsbereich fügetechnisch miteinander verbunden werden, bevorzugt durch thermische Fügever fahren, insbesondere Schweißen und/oder Löten, und/oder mechanische Fügeverfahren, insbesondere Nieten.method according to one of the preceding claims, characterized in that the first area and the second area overlap each other at least partially overlap. In this context, it is preferred that the first region and the second area in the overlap area joining techniques are connected to each other, preferably by thermal joining processes, especially welding and / or soldering, and / or mechanical joining processes, especially rivets.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verbindung der beiden Bereiche, wenn diese nicht nur unterschiedliche Materialdicken aufweisen, sondern auch zusätzlich aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise ist es so auf einfache Art und Weise möglich, ein Fasermaterial als ersten Bereich mit einer Blechfolie als zweiten Bereich zu verbinden.This allows advantageously connecting the two areas when these not only have different material thicknesses, but also additionally consist of different materials. For example it is so easily possible a fiber material as the first area with a sheet metal foil as the second Connect area.
Beispielsweise ist es erfindungsgemäß möglich, einer Fasermatte aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigem Material mit einer Blechfolie durch ein thermisches Fügeverfahren zu einer metallischen Lage zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung einer Lotverbindung oder auch einer Schweißverbindung erfolgen. Ein solches mechanisches Fügeverfahren kann auch in vorteilhafter Weise mit einem thermischen Fügeverfahren kombiniert werden, so dass die beiden Bereich sowohl durch ein thermisches, als auch durch ein mechanisches Fügeverfahren miteinander verbunden sind.For example it is possible according to the invention, one Fiber mat made of a material which is at least partially permeable to a fluid with a sheet metal foil by a thermal joining process to a metallic Able to connect. This can be done, for example, by training a Solder connection or a welded connection. Such a mechanical joining methods can also be advantageously combined with a thermal joining process so that the two areas are both thermal, as well as connected by a mechanical joining process.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine metallische Lage vorgeschlagen, die zumindest in Teilbereichen Strukturen mit Wellenbergen und Wellentälern aufweist, insbesondere zum Aufbau eines Wabenkörpers, wobei die Wellenberge zumindest teilweise eine obere Anlagefläche und die Wellentäler zumindest teilweise eine untere Anlagefläche bilden und die Blechlage mindestens einen ersten Bereich mit einer ersten Materialdicke und einen zweiten Bereich mit einer von der ersten Materialdicke verschiedenen zweiten Materialdicke aufweist. Bei der erfindungsgemäßen metallischen Lage sind die Strukturen so ausgebildet ist, dass unabhängig von der jeweiligen Materialdicke beide Bereiche im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung im we sentlichen durchgehende obere Anlageflächen und/oder untere Anlageflächen aufweisen.According to one Another aspect of the invention proposes a metallic layer, which has structures with wave crests and wave valleys, at least in some areas, in particular for the construction of a honeycomb body, the wave crests at least partly an upper contact surface and the wave valleys at least partially form a lower contact surface and the sheet metal layer at least a first region with a first material thickness and a second area with a different from the first material thickness second material thickness. In the metallic according to the invention The structures are designed to be independent of the respective material thickness, both areas in the area of the wave crests and / or the wave valleys in longitudinal direction essentially we have continuous upper contact surfaces and / or lower contact surfaces.
Eine erfindungsgemäße metallische Lage weist in vorteilhafter Weise in Längsrichtung im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler im wesentlichen durchgehende Anlageflächen auf, so dass beim Aufbau eines Wabenkörpers zumindest teilweise aus solchen metallischen Lagen eine gleichmässige Anlagefläche zu benachbarten metallischen Lagen erreicht wird. Dies ermöglicht eine Verbindung benachbarter metallischer Lagen beispielsweise durch Löten, wobei die Verbindungsstellen gleichmässig ausgebildet sind. Zudem ist das Ausbilden eines Wabenkörpers unter gleichmässiger Vorspannung möglich.A metallic according to the invention Location advantageously shows in the longitudinal direction in the area of Wave crests and / or the wave valleys essentially continuous contact surfaces, so that when building a honeycomb body at least partially from such metallic layers a uniform contact surface to neighboring metallic layers is reached. This enables a connection between neighboring ones metallic layers, for example by soldering, the connection points being formed uniformly are. In addition, the formation of a honeycomb body is evenly pretensioned possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage ist der Bereich mit der kleineren Materialdicke zumindest teilweise strukturiert, während der andere Bereich im wesentlichen glatt ist.According to an advantageous embodiment of the metallic layer, the area with the smaller one Material thickness at least partially structured, while the other area is essentially smooth.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Strukturierung in dem dünneren Bereich der metallischen Lage zum Ausgleich des Dickenunterschiedes zum dickeren, im wesentlichen unstrukturierten Bereich verwendet werden.hereby can advantageously structuring in the thinner area the metallic layer to compensate for the difference in thickness thicker, essentially unstructured area can be used.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage weisen der erste Bereich und der zweite Bereich Strukturen auf. Auf diese Weise können strukturierte metallische Lagen mit Bereichen unterschiedlicher Dicke ausgebildet werden.According to one have a further advantageous embodiment of the metallic layer the first area and the second area structures. To this Way can structured metallic layers with areas different Thickness are formed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage ist die Blechlage in zumindest einem stirnseitigen Endbereich umgefalzt.According to one Another advantageous embodiment of the metallic layer is Sheet metal layer folded over in at least one end area.
Eine solche Umfalzung kann vorteilhafterweise zur Verstärkung der metallischen Lage dienen. Die Ausbildung einer Verstärkungsstruktur besonders in einem stirnseitigen Endbereich dient als mechanischer Schutz zum Beispiel auf der Gaseintrittseite eines Wabenkörpers im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine. Abgasströme sind oft pulsierend und bewirken zudem eine hohe thermische Belastung des Wabenkörpers, vor allem der Gaseintrittsseite. Bei einem Wabenkörper aus erfindungsgemäßen metallischen Lagen ist das Ausbilden im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler durchgehender Anlageflächen mit benachbarten Blechlagen besonders vorteilhaft, da es sonst zu einer ungleichmäßigen Vorspannung über die axiale Länge des Wabenkörpers kommen würde.A such folding can advantageously be used to reinforce the serve metallic layer. The formation of a reinforcement structure especially in a front end area serves as a mechanical one Protection, for example on the gas inlet side of a honeycomb body in the Exhaust system of an internal combustion engine. Exhaust gas flows are often pulsating and also cause a high thermal load the honeycomb body, especially the gas inlet side. With a honeycomb body metallic according to the invention Laying is the formation in the area of the wave crests and / or Continuous valleys contact surfaces with neighboring sheet metal layers particularly advantageous, as it would otherwise an uneven bias across the axial length of the honeycomb body would come.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage ist zumindest einer der Bereiche aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material, bevorzugt einem metallischen Fasermaterial, ausgebildet.According to one Another advantageous embodiment of the metallic layer is at least one of the areas at least partially for a fluid through which Material, preferably a metallic fiber material, formed.
Hierbei ist es möglich, sowohl Metallfasern, speziell auch gesinterte Metallfasern, als auch andere Fasermaterialien zu verwenden. Solche Fasermaterialien werden bei Partikelfiltern zur Filterung der Abgase von Verbrennungsmotoren eingesetzt, beispielsweise bei der Filterung von Rußpartikeln im Abgas von Dieselmotoren. Diese Fasermaterialien können vorteilhafterweise z. B. mit Blechfolien verstärkt werden. Dadurch lassen sich auf einfache Art und Weise Partikelfilter zumindest teilweise aus metallischen Lagen aus Fasermaterialien und anderen Blechen herstellen.in this connection Is it possible, both metal fibers, especially sintered metal fibers, as well to use other fiber materials. Such fiber materials are used in particle filters to filter the exhaust gases of internal combustion engines used, for example in the filtering of soot particles in the exhaust gas of diesel engines. These fiber materials can advantageously z. B. be reinforced with metal foils. In this way, particle filters can at least be simple partly from metallic layers of fiber materials and others Manufacture sheets.
Gemäß einer weitern vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage überlappen der erste Bereich und der zweite Bereich einander zumindest teilweise in einem Überlappungsbereich.According to one another advantageous embodiment of the metallic layer overlap the first area and the second area at least partially to each other in an overlap area.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verbindung der beiden Bereiche, wenn diese nicht nur unterschiedliche Materialdicken aufweisen, sondern auch zusätzlich aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise ist es so auf einfache An und Weise möglich, eine Fasermaterial als ersten Bereich mit einer Blechfolie als zweitem Bereich zu verbinden.This allows advantageously connecting the two areas when these not only have different material thicknesses, but also additionally consist of different materials. For example it is so easily possible a fiber material as the first area with a sheet metal foil as the second Connect area.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage sind die Bereiche im Überlappungsbereich durch ein thermisches Fügeverfahren, bevorzugt Schweißen, insbesondere Rollnahtschweißen, und/oder Löten miteinander verbunden.According to one are a further advantageous embodiment of the metallic layer the areas in the overlap area through a thermal joining process, prefers welding, especially roller seam welding, and / or soldering connected with each other.
Beispielsweise ist es erfindungsgemäß möglich, eine Fasermatte mit einer Blechfolie durch ein thermisches Fügeverfahren zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung einer Lotverbindung oder auch einer Schweißverbindung erfolgen. Rollnahtschweißen hat sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft herausgestellt, da gleichzeitig mit dem Ausbilden der Schweißverbindung noch eine Kompression der Fasermatte erfolgt. Dies kann bei entsprechender Verfahrensführung im Überlappungsbereich die Ausbildung einer im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler in Längsrichtung im wesentlichen durchgehenden oberen und/oder unteren Anlagefläche vereinfachen.For example it is possible according to the invention, a Fiber mat with a sheet metal foil using a thermal joining process connect to. This can be done, for example, by forming a solder connection or a welded joint respectively. Seam welding has proven to be advantageous in this context, since there is still compression at the same time as the weld connection is formed the fiber mat is done. This can be done in the overlap area with the appropriate procedure the formation of one in the area of the wave crests and / or the wave troughs in the longitudinal direction simplify essentially continuous upper and / or lower contact surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallische Lage sind die Bereiche im Überlappungsbereich durch ein mechanisches Fügeverfahren, bevorzugt Nieten, miteinander verbunden.According to one Another advantageous embodiment of the metallic layer are Areas in the overlap area through a mechanical joining process, preferably rivets, joined together.
Ein solches mechanisches Fügeverfahren kann auch in vorteilhafter Weise mit einem thermischen Fügeverfahren kombiniert werden, so dass die beiden Bereich sowohl durch ein thermisches, als auch durch ein mechanisches Fügeverfahren miteinander verbunden sind. So kann beispielsweise durch Nieten eine Art Vorfixierung erfolgen, an die sich ein Lot- oder Schweißverfahren anschließt.On such mechanical joining process can also advantageously with a thermal joining process can be combined so that the two areas can be as well as connected by a mechanical joining process are. For example, a kind of pre-fixation can be achieved by riveting which are followed by a soldering or welding process.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage sind die Strukturen zumindest teilweise geprägt. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass die Strukturen durch Wellen und anschließendes Prägen ausgebildet sind.According to one are a further advantageous embodiment of the metallic layer the structures at least partially shaped. Is particularly advantageous in this context that the structures are formed by waves and subsequent embossing are.
Gemäß einer weitern vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage sind die Strukturen durch gestuftes Wellen ausgebildet. Gestuftes Wellen gestattet es in vorteilhafter Weise, metallische Lagen auszubilden, die im Bereich der Wellenberge und/oder der Wellentäler eine in Längsrichtung im wesentlichen durchgehende obere und/oder untere Anlagefläche aufweisen.According to one Another advantageous embodiment of the metallic layer are Structures formed by stepped waves. Graduated waves advantageously allows metallic layers to be formed, those in the area of the wave crests and / or the wave valleys longitudinal have essentially continuous upper and / or lower contact surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der metallischen Lage sind die Wellen Sinus-, Dreiecks- und/oder Rechteckwellen. Unterschiedliche Wellformen in unterschiedlichen Bereichen können dabei auch zum Ausgleich unterschiedlicher Materialdicken eingesetzt werden.According to one are a further advantageous embodiment of the metallic layer the waves sine, triangular and / or square waves. different Corrugated shapes in different areas can also be used to compensate different material thicknesses can be used.
Die Ausbildung von Sinus-, Dreiecks- und/oder Rechteckwellen gestattet in vorteilhafter Weise beim Aufbau entsprechender Wabenkörper eine Vielzahl von unterschiedlichen Hohlraumgeometrien und Zelldichten des Wabenkörpers. Die Ausbildung von Rechteckwellen ist in diesem Verfahren besonders vorteilhaft, da die gleiche Wellform mit identischer Wellamplitude und Wellenlänge beibehalten werden kann, es kommt lediglich zur sprunghaften Änderung der Nulllage der Wellen am Übergang vom ersten Bereich zum zweiten Bereich. Dies lässt sich auf einfache Weise bei der Gestaltung der Strukturierwerkzeuge realisieren.The Formation of sine, triangular and / or square waves allowed in an advantageous manner in the construction of corresponding honeycomb bodies Variety of different cavity geometries and cell densities of the honeycomb body. The formation of square waves is special in this process advantageous because the same wave shape with identical wave amplitude and wavelength can be maintained, there is only a sudden change the zero position of the waves at the transition from first area to second area. This can be done easily realize in the design of the structuring tools.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Wabenkörper vorgeschlagen, der zumindest teilweise aus metallischen Lagen aufgebaut ist, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, oder zumindest teilweise aus erfindungsgemäßen metallischen Lagen aufgebaut ist.According to one Another aspect of the inventive idea proposes a honeycomb body which is at least partially made up of metallic layers by the method according to the invention have been produced, or at least partially from metallic according to the invention Layers is built up.
Alle für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für eine erfindungsgemäße metallische Lage und einen erfindungsgemäßen Wabenkörper und umgekehrt.All for the inventive method Advantages described apply in the same way for a metallic according to the invention Location and a honeycomb body according to the invention and vice versa.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die dort gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:Further Embodiments and advantages of the invention are described below closer to the drawing explained. However, the invention is not limited to the exemplary embodiments shown there limited. Show it:
Beim Aufbau eines Wabenkörpers mit aus dem Stand der Technik bekannten Blechlagen mit Umfalzungen an den Stirnseiten der Blechlagen ergeben sich mehrere Effekte.At the Structure of a honeycomb body with sheet metal layers with folds known from the prior art There are several effects on the end faces of the sheet metal layers.
Erstens bildet sich, falls der Wabenkörper unter Vorspannung hergestellt wird, diese in axialer Richtung ungleichmäßig aus. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Lots durch die axial ungleichmäßige Kapillarwirkung bei einer Belotung nach herkömmlichen Verfahren. Auch zum Beispiel beim Ausbilden von Diffusionsanbindungen ergibt sich ebenfalls eine ungleichmäßige Anbindung der Blechlagen.First is formed if the honeycomb body is under Preload is produced, this unevenly in the axial direction. this leads to to an uneven distribution of the solder due to the axially uneven capillary action at one According to conventional Method. Also, for example, when creating diffusion connections there is also an uneven connection of the sheet layers.
Zweitens kommt es regelmäßig bei der Beschichtung dieser Blechlagen mit Washcoat dazu, dass sich in den Umfalzspalten Washcoat mit Edelmetallkatalysator einlagert. Dieser trägt jedoch nicht zur Vergrößerung der Oberfläche, die von einem Abgas angeströmt werden kann, bei. Insofern tragen die Edelmetallkatalysatoren in den Umfalzspalten auch nicht zur Steigerung der Effektivität der katalytischen Umsetzung bei. Folglich ist dieser Washcoat mit eingelagerten Edelmetallkatalysatoren im Bereich der Umfalzspalten als Verlust anzusehen.Secondly it happens regularly coating these sheet layers with washcoat means that Washcoat with precious metal catalyst stored in the folds. This carries however not to enlarge the Surface, which is flown by an exhaust gas can be at. In this respect, the precious metal catalysts in the folding gaps also not to increase the effectiveness of the catalytic conversion at. Consequently, this washcoat with embedded precious metal catalysts to be regarded as a loss in the area of the folding gaps.
Zumindest der erste Nachteil tritt generell dann auf, wenn ein Wabenkörper zumindest teilweise aus metallischen Lagen mit Bereichen unterschiedlicher Dicke aufgebaut wird.At least the first disadvantage generally occurs when a honeycomb body at least partly from metallic layers with areas different Thickness is built up.
Diese
Effekte werden durch die Verwendung erfindungsgemäßer strukturierter
metallischer Lagen überwunden.
Beim
Strukturieren der strukturierten Blechlage
Weiterhin
ist es erfindungsgemäß möglich, die
Umfalzung
Erfindungsgemäß ist es gleichfalls möglich, eine mechanische Fügeverbindung oder auch die Kombination einer mechanischen Fügeverbindung, z. B. Nieten, mit einer thermischen Fügeverbindung im Bereich der Umfalzung auszubilden. Vorteilhafterweise kann so zum Beispiel durch Nieten eine erste Fixierung durchgeführt werden, woran anschließend ein thermisches Fügeverfahren durchgeführt wird. So kann die Nietverbindung als eine Art Vorfixierung genutzt werden, die durch Ausbildung der thermischen Fügeverbindung weiter verstärkt wird.It is according to the invention likewise possible one mechanical joint connection or the combination of a mechanical joint connection, e.g. B. rivets, with a thermal joint connection in Form the area of the fold. Advantageously, the An initial fixation can be carried out by riveting, followed by a thermal joining process carried out becomes. So the rivet connection can be used as a kind of pre-fixation be, which is further reinforced by the formation of the thermal joint connection.
Die
Strukturen der erfindungsgemäßen strukturierten
Blechlage
Durch
die Ausbildung von Strukturen mit Wellenbergen
Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße metallische
Lage
- 11
- metallische Lagemetallic location
- 22
- erster Bereichfirst Area
- 33
- zweiter Bereichsecond Area
- 44
- UmfalzungUmfalzung
- 55
- UmfalzspalteUmfalzspalte
- 66
- Wabenstrukturhoneycomb structure
- 77
- glatte Blechlagesmoothness sheet metal layer
- 88th
- strukturierte Blechlagestructured sheet metal layer
- 99
- Kanalchannel
- 1010
- WellenbergWellenberg
- 1111
- Wellentaltrough
- 1212
- Stufestep
- 1313
- NulldurchgangZero-crossing
- 1414
- erste innere Höhefirst inner height
- 1515
- zweite innere Höhesecond inner height
- 1616
- äußere Höheouter height
- 1717
- obere Anlageflächeupper contact surface
- 1818
- Filterlagefilter layer
- 1919
- Blechfoliemetal sheet
- 2020
- Überlappungsbereichoverlap area
- 2121
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 2222
- untere Anlageflächelower contact surface
- 2323
- Abstanddistance
- 2424
- Oberseitetop
- 2525
- Unterseitebottom
- D1D1
- Dicke des ersten Bereichsthickness of the first area
- D2D2
- Dicke des zweiten Bereichsthickness of the second area
- L2L2
- Länge des zweiten BereichsLength of second area
Claims (24)
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