DE3726502A1 - Verfahren zur herstellung eines metall-traegerkoerpers - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines metall-traegerkoerpers

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Träger­ körpers für einen Konverter zur Abgasreinigung, insbesondere bei Brennkraftma­ schinen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen Verfahren (DE-OS 36 882) sollte der Lotauftrag vorzugsweise durch Aufsprühen eines Gemisches aus festen Lotpartikeln und einem Binder auf die zu verlötende Stirnseite des Trägerkörpers erfolgen. Darüberhinaus war auch vorgeschlagen worden, das Lot mittels eines Pinsels oder dgl. aufzutragen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, dieses Verfahren weiterzubilden und dabei insbesondere ein auch für Großserienfertigung geeignetes, nach Möglichkeit automatisierbares Herstellungsverfahren zu schaffen, das eine sichere Verlötung der einzelnen Stahlblechlagen des Trägerkörpers untereinander und mit einem gegebenenfalls vorgesehenen umgebenden Gehäuse bei geringem Ausschuß gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 erreicht. Erfindungsgemäß wird also der Lotauftrag durch Aufbringen von Lot­ pulver auf die mit einem Bindemittel benetzte Stirnseite des Trägerkörpers er­ reicht. Diese Art der Auftragung des Lotes ermöglicht eine einfachere, besser kontrollierbare und ausschußärmere Lötung des Trägerkörpers, die zudem in einem automatisierten Verfahren durchgeführt werden kann.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen Lötverfahrens dargestellt, bei dem die einzelnen Figuren die aufeinanderfolgenden Schritte des Herstellungs­ verfahrens andeuten.
In der Zeichnung ist jeweils mit 1 der Trägerkörper bezeichnet, der aus einem aus übereinandergeschichteten Lagen von glatten und gewellten, hitzebeständigen Stahlblechen oder -folien besteht, die an wenigstens einer Stirnseite 2 durch Lötung miteinander verbunden werden sollen. Dabei kann der Trägerkörper zweckmäßigerweise zylindrisch ausgeführt sein, indem in an sich bekannter Weise zwei Folienbänder, nämlich ein glattes und ein mit parallel zur Aufwickelachse verlaufenden Wellen ausgebildetes Folienband, spiralförmig übereinander gewickelt werden. Es ergibt sich dann ein etwa wabenförmiger Körper mit in Längsrichtung durchlaufenden Kanälen, deren Form im wesentlichen durch die Wellenform des gewellten Folien­ bandes bestimmt wird. Die durchlaufenden Kanäle sind in der Zeichnung jeweils mit 5 bezeichnet.
Der auf diese Weise hergestellte Rohträger wird zweckmäßigerweise durch eine Punktschweißung oder durch andere Mittel in seiner Form fixiert und zunächst, wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, mit der zu verlötenden Stirnseite 2 in eine Bindemittellösung 4 eingetaucht, die beispielsweise in einem Behälter 3 be­ findlich ist. Die Eintauchtiefe t des Trägerkörpers 1 soll dabei der gewünschten Löttiefe entsprechen, die zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise bei etwa 5 mm, liegen soll. Als Bindemittel kann zweckmäßigerweise ein Zement auf Kunststoff­ basis, verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, als Bindemittel einen Nitro­ klarlack oder einen anderen Binder, der bei der anschließenden Lötung nach Mög­ lichkeit restlos verbrennen sollte, zu verwenden.
Nach dem Eintauchen des Trägerkörpers 1 in das flüssige oder teigige Bindemittel wird der Bindemittelüberschuß, der die durchgehenden Kanäle 5 des Trägerkörpers 1 im Bereich der Stirnseite 2 verstopfen könnte, dadurch entfernt, daß ein unter Druck stehendes Gas, vorzugsweise Druckluft, durch den Innenraunn des Trägerkörpers, also durch die Kanäle 5 hindurchgeblasen wird. Dazu wird zum Beispiel eine Druck­ luftleitung 8 unter Zwischenschaltung einer elastischen, beispielsweise aus Gummi bestehenden Anschlußmanschette 6 an die der zu verlötenden Stirnseite 2 abgewandte Stirnseite des Trägerkörpers 1 angeschlossen und der Trägerkörper in Richtung der Pfeile 7 mit Druckluft durchblasen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur die die Durchgangskanäle 5 des Trägerkörpers 1 begrenzenden Wände der Stahlblech- oder -folienlagen bis zur Eintauchtiefe mit dem Bindemittel benetzt bleiben und eine Verstopfung der Kanäle ausgeschlossen wird. Am Außenumfang des Trägerkörpers 1 kann dagegen das Bindemittel in einer etwas dickeren Schicht aufgetragen bleiben, da dort eine Verstopfung nicht zu befürchten ist und anderer­ seits ein dort reichlicher aufgetragenes Bindemittel auch eine größere Menge an Lotpulver aufnehmen kann, das dann eine sicherere Verlötung mit dem Gehäuse gewährleistet.
Auf die von dem Bindemittel benetzte und von dem Bindemittelüberschuß befreite Stirnfläche 2 des Trägerkörpers 1 wird anschließend das Lot in Pulverform aufge­ bracht. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß der Trägerkörper 1 gemäß der Darstellung in der Fig. 3 in eine lose Lotpulverschüttung 10 eingetaucht wird. Diese Lotpulverschüttung kann dabei in einem Behälter 9 bereitgestellt sein. An den Stellen, an denen der Trägerkörper von Bindemittel benetzt ist, bleibt dann das Lotpulver haften, wobei überschüssiges Lotpulver, wiederum zur Vermeidung von Verstopfungen der Gasdurchtrittskanäle 5, durch Schütteln des Trägerkörpers oder durch Klopfen, beispielsweise mittels eines Hammers 12 aus Kunststoff oder dgl., beseitigt wird (Fig. 4).
Der so zur Lötung vorbereitete Trägerkörper 1 wird dann, wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, in ein ein Gehäuse bildendes zylindrisches Rohr 15 eingesteckt, dessen lichte Weise zunächst ein gegenüber dem Außendurchmesser des Trägerkörpers ausreichendes Spiel aufweist. Nach dem Einführen zumindest der zu verlötenden Stirnseite 2 des Trägerkörpers 1 in das rohrförmige Gehäuse 15 wird dieses durch radiales Zusammendrücken kalibriert, wodurch der Trägerkörper 1 in dem Gehäuse 15 durch Klemmsitz festgehalten wird (Fig. 6).
Der auf diese Weise in dem rohrförmigen Gehäuse 15 gehaltene Trägerkörper 1 wird dann in einem Vakuumlötofen einer Hochtemperaturlötung bei Temperaturen bis zu 1200°C unterworfen, wobei in dem mit 2 bezeichneten Stirnseitenbereich des Trägerkörpers aufgrund des zuvor erfolgten Lotauftrages eine Verlötung der miteinander in Berührung stehenden Stahlblech- oder -folienlagen des Trägerkörpers bzw. dessen Außenkontur mit der Innenkontur des Gehäuses 15, und zwar in einer Ebene, erfolgt. Als Endergebnis steht ein Metall-Katalysator zur Verfügung, der nach Beschichtung seiner inneren Oberfläche mit Washcoat und anschließend einem herkömmlichen, katalytisch wirksamen Material, wie zum Beispiel einem Edelmetall, als Konverter zur Abgasreinigung in der Auspuffanlage einer Fahrzeug-Brennkraft­ maschine eingebaut werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das für die Lötung erforderliche Lot verhältnismäßig genau in einer angestrebten Tiefe an der Stirnseite des Trägerkörpers aufgebracht werden kann. Die hier geschilderten Einzelschritte des Verfahrens lassen sich dabei in einfacher Weise automatisieren, so daß dieses Verfahren für eine Serienfertigung von Metallkatalysatoren eingesetzt werden kann.
Selbstverständlich kann die Benetzung der zu verlötenden Stirnseite des Träger­ körpers mit dem Bindemittel auch auf andere Weise als durch Eintauchen in eine Bindemittellösung erfolgen. So kann beispielsweise das Bindemittel auch aufge­ sprüht werden, jedoch ist hierbei das Erreichen einer gleichmäßigen Benetzungstiefe nicht so einfach möglich, wie dies beim Eintauchen des Trägerkörpers in die Binde­ mittellösunq der Fall ist.
Auch die Aufbringung des Lotpulvers auf die mit dem Bindemittel benetzte Stirn­ seite des Trägerkörpers kann auf eine andere als oben beschriebene Weise geschehen. Beispielsweise wäre es auch denkbar, das Lotpulver auf die benetzte Stirnseite des Trägerkörpers aufzublasen, aufzusteuern oder aufzusprühen.
Weiter liegt es innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens, den Trägerkörper unmittelbar nach seiner Benetzung mit dem Bindemittel und dem Aufbringen des Lotpulvers der Hochtemperatur-Vakuumlötung zu unterziehen, um ihn erst anschließend in einem Gehäuse zu lagern. In diesem Fall könnte die Anordnung zum Entfernen des überschüssigen Bindemittels so ausgestaltet sein, daß auch der sich am Außenumfang des Trägerkörpers befindende Bindemittel-Überschuß mitentfernt wird.
Schließlich können selbstverständlich, wenn dies erwünscht wird, in der gleichen zuvor beschriebenen Weise auch beide Stirnseiten des Trägerkörpers bis zu einer Tiefe von ca. 10 mm verlötet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Trägerkörpers für einen Konverter zur Abgasreinigung, insbesondere bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, der aus einem in einem Gehäuse gehaltenen, an seiner Oberfläche mit einer katalytisch wirksamen Schicht versehenen, wabenförmigen Körper aus abwechselnd übereinander geschichteten und miteinander durch Lötung verbundenen Lagen von glatten und gewellten, hitzebeständigen Stahlblechen oder -folien besteht, wobei zunächst der Trägerkörper durch Aufeinanderschichtung der einzelnen Stahlblechlagen gebildet wird, danach nur an wenigstens einer Stirnseite des Trägerkörpers bis zu einer Tiefe von mindestens 1 und höchstens 10 mm das Lot aufgetragen und anschließend der so behandelte Trägerkörper einer Hoch­ temperaturlötung unter Vakuum und bei Temperaturen bis zu 1200°C unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen des Lots die zu verlötende Stirnseite (2) des Trägerkörpers (1) zunächst mit einem Bindemittel (4) benetzt wird und daß anschließend das Lot in Form von Lotpulver (10) auf die benetzte Stirnseite des Trägerkörpers aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (2) des Trägerkörpers (1) zum Benetzen mit dem Bindemittel bis zur vorgegebenen Tiefe in eine Bindemittel-Lösung (4) eingetaucht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Benetzen das überschüssige Bindemittel aus dem lnnenraum des wabenförmigen Trägerkörpers (1) durch Ausblasen mit einem unter Druck stehenden Gas ent­ fernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des Lotpulvers die mit dem Bindemittel benetzte Stirnseite (2) des Trägerkörpers (1) in eine Lotpulverschüttung (10) eingetaucht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des Lotpulvers die mit dem Bindemittel benetzte Stirnseite (2) des Trägerkörpers (1) mit Lotpulver besprüht oder bestreut wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen des Lotpulvers der Überschuß durch Klopfen oder Schütteln des Trägerkörpers (1) beseitigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) nach dem Lotauftrag in ein aus hitzebeständigem Stahl­ blech bestehendes Gehäuse (15) eingebracht und bei der anschließenden Verlötung mit diesem verbunden wird, wobei das am Außenumfang des Trägerkörpers aufgetragene Lot die Verbindung mit dem Gehäuse herstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zunächst ein Spiel gegenüber dem Trägerkörper (1) aufweisende Gehäuse (15) nach dem Ein­ setzen des Trägerkörpers bis zur Verklemmung des Trägerkörpers zusammenge­ drückt wird.
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