DE4241100C2 - Verfahren zum Zusammenbau einer Katalysatoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Katalysatoranordnungen finden bekannt­ lich Einsatz in den Abgassystemen von Kraftfahrzeug-Brennkraftma­ schinen zum Zwecke der Beseitigung giftiger Abgasbestandteile.

Einen Überblick über bekannte gattungsgemäße Verfahren gibt die DE-PS 37 26 502, B23K 31/02. Unabhängig davon, auf welche Weise das Lot auf Bestandteile der Katalysatoranordnung aufgebracht wird, handelt es sich stets um pulverförmiges Lot, und in allen Fällen wird zunächst ein Haft- oder Bindemittel aufgebracht. Da die Wärme­ behandlung zum Verflüssigen des Lots unter Vakuum bei Temperaturen bis zu 1200°C erfolgt, haben diese bekannten mit einem Bindemittel arbeitenden Verfahren den grundsätzlichen Nachteil, daß während dieses Aufheizens Gase durch Verbrennung des Bindemittels frei wer­ den, den Raum des Vakuumofens verschmutzen und so verhindern, daß das für die Erzielung einwandfreier Lötverbindungen erforderliche saubere hohe Vakuum zumindest während der gesamten Zeit dieser Wärmebehandlung vorliegt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge­ mäßes Verfahren so auszugestalten, daß während der Wärmebehandlung ein sauberes Vakuum vorliegt und demgemäß einwandfreie Lötverbin­ dungen sowohl zwischen den einzelnen Lagen oder Windungen des Trä­ gerkörpers als auch zwischen diesem und dem ihn aufnehmenden Mantel erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreiben die Unteransprüche.

In Abweichung von dem beschriebenen Stand der Technik verwendet das erfindungsgemäße Verfahren also kein pulverförmiges Lot, das grund­ sätzlich mit Oxidschichten überzogen ist, sondern eine Lotfolie, die keine merkliche Oxidschicht aufweist. Derartige Lotfolien mit einer Dicke zwischen etwa 2 und 5 µm sind beispielsweise unter der Bezeichnung MBF50/50A (Hersteller: Allied Signals-Metglas) im Handel; ihre Zusammensetzung ist 19 Cr 7 Si 1.5 B, Rest Ni. Je nach der Querschnittsform des Trägerkörpers (Kreis- oder Ovalfläche, Polygonfläche) wird die Lotfolie mit Übermaß gestanzt, gleichzeitig oder anschließend zweckmäßigerweise mit radialen Ein- oder Aus­ schnitten versehen und auf eine obere Stirnfläche des Trägerkörpers aufgelegt; anschließend wird der überstehende Randbereich der Lot­ folie durch Überschieben des Mantels über den Trägerkörper umgelegt und zwischen diesen beiden Teilen radial eingespannt. Verständ­ licherweise ist es auch möglich, die Lotfolie in Längsschnitten bereits topfähnlich vorzuformen, so daß sie bereits einen parallel zur ihrer Achse weisenden Randbereich besitzt. Falls erforderlich, muß durch zusätzliche Maßnahmen für die radiale Einspannung des umgelegten Randbereichs der Lotfolie zwischen der Umfangsfläche des Trägerkörpers und der Innenfläche des Mantels gesorgt werden.

Dieses Verfahren ist nicht nur in technischer Hinsicht durch Ver­ meidung eines Bindemittels auf Kunststoffbasis und damit einer Verschmutzung der Atmosphäre im Vakuumofen von Vorteil, sondern auch insofern wirtschaftlich günstig, als exakt die erforderliche Lotmenge verwendet wird und nicht, wie beim eingangs diskutierten Stand der Technik, mit einem Überschuß an Lotpulver gearbeitet werden muß. Da weiterhin das Arbeiten mit einem Lotpulver-Binde­ mittel-Gemisch (Lotpaste) stets mit umweltbelastenden Emissionen behaftet ist, die kostspielige Einrichtungen zum. Absaugen erfor­ dern, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch umweltfreundlicher.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 in Draufsicht eine vorbereitete Lotfolie und deren Fig. 2 in einem Axialschnitt die zum Einbringen in den Vakuumofen vorbereitete Katalysatoranordnung wiedergibt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist dort die Lotfolie 1 aus einem einige µm dicken Material gezeigt. Es handelt sich um eine beispielsweise nach dem Verfahren des Splat-Cooling hergestellte Folie der oben angegebenen Legierung. In einem Randbereich 2 ist die Folie mit radialen Einschnitten 3 und/oder radialen Ausschnit­ ten 4 versehen, die das spätere Umlegen dieses Randbereichs 2 nach Auflegen der Lotfolie 1 auf die Stirnfläche des Trägerkörpers er­ leichtern.

Die hier interessierenden Bestandteile der Katalysatoranordnung zeigt schematisch Fig. 2: Der Trägerkörper 5 an sich bekannten und daher im einzelnen nicht zu erläuternden Aufbaus ist aus mehreren beispielsweise gewickelten Metallagen hergestellt, deren Zusammen­ halt durch stirnseitiges Verlöten benachbarter Lagen gewährleistet werden muß. Er ist teilweise aufgenommen von dem Mantel 6, der nach Herstellen der aus diesen Teilen bestehenden Katalysatoranordnung beispielsweise durch Verschweißen in einem nicht dargestellten Ge­ häuse festgelegt wird, das seinerseits Bestandteil der Abgasanord­ nung einer Brennkraftmaschine ist. Wie gesagt, ist in Fig. 2 der Zustand der Katalysatoranordnung gezeigt, in dem sie in den Vaku­ umofen eingebracht wird, d. h. die Teile 5 und 6 haben ihre endgül­ tige Relativlage eingenommen. Der Mantel 6 besitzt den über die Stirnfläche 7 des Trägerkörpers 5 für das Katalysatormaterial über­ stehenden Bereich 8, der zur Festlegung des Mantels 6, beispiels­ weise über eine Schweißverbindung, an dem Gehäuse dient. Zwischen Mantel 6 und Umfangsfläche des Trägerkörpers 5 erkennt man wieder die Lotfolie 1, deren Gestalt bereits anhand Fig. 1 erläutert wur­ de. Der Randbereich 2 ist beim Überschieben des Mantels 8 über den Trägerkörper 5 umgelegt, so daß er einen parallel zur Achse der Anordnung verlaufenden Zylinderring bildet. Damit ist der Randbe­ reich 2 eingespannt zwischen Trägerkörper 5 und Mantel 6, und bei der nunmehr anschließenden, im Vakuumofen erfolgenden Erwärmung auf Temperaturen bis zu 1200°C dringt auch das Material des mitt­ leren, in Fig. 2 auf der Stirnfläche 7 aufliegenden Folienbereichs zwischen die Lagen des Trägerkörpers 5, so daß an seiner Stirnseite eine Verbindung zwischen den verschiedenen Lagen hergestellt wird. Es kann zweckmäßig sein, mittels eines bei 9 angedeuteten Stempels, der einer Axialkraft 10 unterworfen wird, den mittleren Bereich der Lotfolie 1 gegen die Stirnfläche 7 des Trägerkörpers 5 zu drücken.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß ggf. auf die radialen Ein­ schnitte 3 bzw. die radialen Ausnehmungen 4 verzichtet werden kann. Auch ist es möglich, die aus Fig. 2 ersichtliche topfähnliche Form der Lotfolie 1 bereits vor dem Auflegen derselben auf den Stirnbe­ reich des Trägerkörpers 5 zu formen.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, nach dem Erwärmen der Kataly­ satoranordnung im Vakuumofen auf Temperaturen bis 1200°C unter Va­ kuum eine Kühlung bis unter den Soliduspunkt vorzunehmen und dann beschleunigt durch umgewälzten Stickstoff, ggf. unter Überdruck, bis zum Erreichen der Umgebungstemperatur abzukühlen.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein zuverlässige Lötverbindungen lieferndes, kostengünstiges und umweltfreundliches gattungsgemäßes Verfahren geschaffen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Zusammenbau einer einen mehrlagigen Trägerkörper für katalytisch aktives Material und einen diesen zumindest über einen Teil seiner Länge aufnehmenden Mantel enthaltenden Kataly­ satoranordnung durch Löten, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Stirnseite (7) des Trägerkörpers (5), dessen Lagen noch unver­ bunden sind, unter Verzicht auf Bindemittel eine Lotfolie (1) mit überstehendem Randbereich (2) aufgelegt, der Mantel (6) un­ ter Einpressen dieses Randbereichs (2) zwischen dem Umfang des Trägerkörpers (5) und dem Mantel (6) um ein vorgegebenes Maß über den Trägerkörper (5) geschoben und dann im Vakuumofen eine Erwärmung auf Löttemperatur vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand­ bereich (2) der Lotfolie (1) mit Ein- und/oder Ausschnitten (3, 4) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) nur so weit über den Trägerkörper (5) geschoben wird, daß ein überstehender Mantelbereich (8) zur Befestigung in einem Gehäuse verbleibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Schiebens des Mantels (6) über den Träger­ körper (5) ein mittlerer Bereich der Lotfolie (1) mittels eines Stempels (9) an der einen Stirnseite (7) des Trägerkörpers (5) arretiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Umlegen des Randbereichs (2) beim Überschieben des Mantels (6) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Randbereich (2) bereits vor dem Überschieben des Mantels (6) umgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (2) bereits vor dem Auflegen der Lotfolie (1) umgelegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß nach der Erwärmung im Vakuumofen auf Temperaturen bis 1200°C eine Abkühlung unter den Soliduspunkt und dann beschleu­ nigt durch umgewälzten Stickstoff erfolgt