JP2002503554A - 硬質金属シートを用いたハニカム体の製造工程 - Google Patents
硬質金属シートを用いたハニカム体の製造工程Info
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Abstract
Description
ム体の製造プロセスに関する。
化されたものを積み重ねる、および/または巻くことによって形成されることが
公知である。こうしたハニカム体は、たとえば触媒活性のあるコーティングに対
する支持体として用いられる。
も1枚の金属シートが用いられる。その金属シートまたは金属シート部分は、ハ
ニカム体の構造に依存して積み重ねられる、および/または巻かれる。触媒担体
支持体としてのハニカム体の異なる設計構成は、たとえばEP−A1−0 24
5 738に記載されている。
ト金属層は一緒にろう付けされる。このシート金属層のろう付け処理は、特に真
空ろう付け炉において実現される。
公知である。金属シートは、冷間圧延工程の後にソフトアニーリング処理を受け
ることによってある程度の弾性を与えられ、この弾性のために金属シートは損傷
を受けることなく構造を与えられることが公知である。これに関する構造として
は、特に波形構成があり、それは適切な波形用ローラによって金属シートに形成
される。金属シートが熱処理工程およびソフトアニーリング処理を受けると、成
形ツールも過剰な負荷を受けずにすむこととなる。
作られることが公知である(ステファン・ぺルタース(Stephan Pelters)ら著 、「ポルシェ911カレラ4のための金属支持触媒の開発および応用(The Deve
lopment and Application of a Metal Supported Catalyst for Porsche's 911
Carrera 4)」SAEテクニカル・ペーパー・シリーズ(Technical Paper Serie
s)890488)。こうした金属シートもまたソフトアニーリング処理を受け る。
費用を減少できる、ハニカム体の製造プロセスを提供することである。この発明
のさらなる狙いは、製造がより簡単な半製品のハニカム体を提供することである
。この発明のさらなる狙いは、ハニカム体の供給に特に適した金属シートを提供
することである。
達成される。有利な構成および開発はそれぞれの従属請求項の主題である。
プロセスを変更し、厚さ最大80μmの少なくとも1枚の硬質金属(hard metal
)シートに、予めソフトアニーリングを行なわずに少なくとも部分的に冷間成形
処理を与えることによって構造を与えることが提案される。少なくとも部分的に
構造化された硬質金属シートは、層をなした配置に配されて巻かれるか、または
単に巻かれる。
機械的な冷間成形加工を与えなくても硬質金属シートに構造を与える冷間成形加
工が実現できる性質を有することが見出され、また他方で、こうした硬質金属シ
ートに関しては、硬質金属シートに導入された構造は巻く工程の間実質的に保た
れることが見出された。このことはソフトアニーリングされたより薄いシートに
関しては確実ではなかった。これは、特に排気触媒コンバータとしてのハニカム
体の使用に関して特に重要なことである。なぜなら、排気触媒コンバータにおい
てハニカム体が有する流路は、流量特性に重大な影響をもたらすと同時に、排気
触媒コンバータの触媒性能にも重大な影響をもたらすためである。
ニカム体を形成するということは、セル密度の変化の度合いが著しく低くなると
いうことにもなる。これは、硬質金属シートの構造が巻く操作中に保たれること
のためであり、冷間成形加工の前にソフトアニーリング処理を受けた金属シート
を用いた場合とは異なる。この発明に従った製造プロセスのさらなる利点は、硬
質金属シートをつなぎ合わせるろう付け操作の後に、より高レベルのろう付け品
質を持つハニカム体が提供されることである。硬質金属シートは比較的強度が高
いことから、層をなす配置に配されて巻かれたか、または単に巻かれたハニカム
体は、ソフトアニーリング処理を受けた薄い金属シートを用いる場合よりも高度
なプレストレスを与えて管状ケーシングに導入できる。高レベルのプレストレス
効果によって、硬質金属シート間により高レベルの接触力が得られる。2枚の隣
り合う硬質金属シートの間に平滑金属シートが導入された場合も同じである。
形態にされ、次に金属シートは巻かれるかまたはコイルにされた場所から適切な
移送ローラによって冷間成形ステーションへ移送されることが公知である。その
場合、金属シートの巻きまたはコイルは解かれてしまう。金属シートは、冷間成
形ステーションへ移送される間、およびそこから運び出される間に引っ張り負荷
を受ける。この発明に従ったハニカム体の製造プロセスは、金属シートが冷間成
形ステーションへ移送されるとき、およびそこから運び出されるときの伸びをも
減少させる。これは、硬質金属シートを巻くかまたはコイル状にする操作の間も
同じである。
は約60μmから80μmの厚さの硬質金属シートは、少なくとも2段階の冷間
成形加工を受けることが提案される。このプロセスの実現例のその代替方式を用
いることによって、構造形成、たとえば適切な波形用ローラを用いた金属シート
の波形構成などに用いられるツールは過度の負荷に晒されることがなく、またそ
れに伴う摩耗レベルが低くなる。また多段階冷間成形処理によって、硬質金属シ
ートは冷間成形加工の間過度の負荷に晒されることがなくなり、したがって硬質
金属シートは損傷を受けたり破壊されることがなくなる。
ましくは20μmの硬質金属シートは、少なくともその一部が予めソフトアニー
リング処理を受けずに冷間成形加工を受けることが提案される。最大50μmの
厚さの硬質金属シートには冷間成形加工によって構造が与えられるが、その際に
は1段階の冷間成形加工中に構造が形成される。この場合の冷間成形加工は、金
属シートの厚さにも適合した刃形の適切なツールによって実現される。
めには、冷間成形加工の後に硬質金属シートをいくつかの部分に分割し、その部
分を層をなす配置に配してから巻くか、またはコイル状にすることが提案される
。
2枚の隣り合う金属シートの間に少なくとも1枚の平滑金属シートを配置するこ
とが提案される。
製品のハニカム体は、少なくとも部分的に構造化された少なくとも1枚の硬質金
属シートを含む。硬質金属シートの構造は冷間成形加工により造られ、この冷間
成形加工の前に硬質金属シートのソフトアニーリングは行なわれない。硬質金属
シートの厚さは最大80μmである。少なくとも部分的に構造化された金属シー
トは、層をなす配置に配されて巻かれるか、または単に巻かれる。このような半
製品のハニカム体は、特に排気触媒コンバータの形成に適している。この半製品
は、さらなる製造ステップにおいて継続する製造処理を受けてもよい。特に、ろ
う付け物質コーティング操作の後に、ろう付け処理を受けてもよい。ろう付け処
理の間に硬質金属シートのソフトアニーリングも行なわれ得るため、金属シート
が不均質になる可能性は実際のろう付け処理によって取除かれ得る。
ることから、半製品ハニカム体はより経済的に製造できる。特に、実施に大量の
エネルギーを要するソフトアニーリング処理は、硬質金属シートに関して実現さ
れない。
厚さ50μmから80μm、好ましくは約60μmから80μmであり、その構
造は少なくとも1回の2段階冷間成形加工により形成される。厚さが最大50μ
m、特に35μm、好ましくは20μmの硬質金属シートの場合は、冷間成形加
工は1段階の処理でもたらされることが可能であり、したがって硬質金属シート
の構造は単一の冷間成形ステップにおいて造られる。硬質金属シートは再生可能
な通路の断面サイズおよび形を有する半製品のハニカム体を提供する。これは、
硬質金属シートの材質の性質によって、半製品のハニカム体の製造中、硬質金属
シートの構造が保持されるためである。
的に構造化された金属シートの間に、少なくとも1枚の平滑金属シートを配する
ことが提案される。
、ソフトアニーリング処理を受けていない金属シートを用いることが提案される
。このような金属シートは十分な強度を持っており、金属シートに構造を形成し
て、たとえば螺旋状ハニカム体を形成するためにその金属シートを巻くか、また
はコイル状にした時にも構造は破壊されない。また、硬質金属シートを用いるこ
とによって、ハニカム体の製造中の冷間成形ステーションへの移送および巻く操
作の間に、硬質金属シートの伸びが起こらない。このことによる利点は、冷間成
形加工の前に硬質金属シートが激しく伸ばされないため、冷間成形加工による硬
質金属シートの形成物の割れが起こらないことである。硬質金属シートを巻く操
作中の伸びの影響が避けられるということはまた、硬質金属シートに造られる構
造が保持されるという利点を生じる。したがって、この発明に従った硬質金属シ
ートを含むハニカム体の場合にはセル密度の変化の度合いが極めて低くなり、す
なわち硬質金属シートを用いて製造されるハニカム体の品質が一貫することにな
る。また特に、硬質金属シートを使用することによってろう付け品質が改善され
得る。これは、ハニカム体を管状のケーシングに導入する間に、適度のプレスト
レス効果によって硬質金属シートと平滑シート金属層との構造の間により高い接
触力が生じるためである。
、ハニカム体の形成には約25μmの厚さの硬質金属シートを用いることが提案
される。
ニカム体の形成に用いることが提案される。その金属シートはソフトアニーリン
グ処理を受けていないものである。
のであってよい。特に、その構造は波形タイプの構造を含んでもよい。
っている。ここには、波形の軟質金属(soft metal)シート1および平滑金属シ
ート2が含まれる。波形の軟質金属シート1および平滑金属シート2は、ハニカ
ム体の軸方向に実質的に延びる流路3を定める。
有する破断伸びは、15%よりも大きい。軟質金属シート1のエリクセンカッピ
ング(cupping)は、3mmよりも大きい。
に螺旋状構成に巻かれた波形の硬質金属シート4により形成される。この平滑金
属シート2および硬質金属シート4は、ハニカム体の軸方向に延びる流路3を定
める。
で、同じ結合構造のツールを用いて製造されたものである。軟質金属シート1と
同様に、硬質金属シート4は平滑金属シート2とともに螺旋状構成に巻かれたも
のである。図1および図2に示されるハニカム体の流路3の断面ジオメトリを比
較して明らかとなるのは、特に、硬質金属シート4を用いて製造されたハニカム
体中の平滑金属シート2の隣接した層の間隔が、軟質金属シート1を用いて製造
されたハニカム体の場合における平滑金属シート2の区切られた層の間隔よりも
大きいことである。言い換えると、軟質金属シート1を用いたハニカム体製造の
操作の間に、軟質金属シート1の波形構成のジオメトリが変化したのである。こ
のような波形構成のジオメトリの変化は、硬質金属シート4の場合には起こらな
かった。
クセンカッピングは約1mmである。
面図である。
面図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 特に排気触媒コンバータのためのハニカム体の製造プロセス
であって、最大80μmの厚さの硬質金属シートの少なくとも1枚が、予めソフ
トアニーリング処理を受けずに冷間成形加工を受け、その冷間成形加工によって
硬質金属シートが少なくとも部分的に構造化され、少なくとも部分的に構造化さ
れた硬質金属シートは、層をなす配置に配されて巻かれるか、または巻かれる、
プロセス。 - 【請求項2】 50μmから80μm、好ましくは約60μmから80μm
の厚さの硬質金属シートが、少なくとも2段階の冷間成形加工を受ける、請求項
1に記載のプロセス。 - 【請求項3】 最大50μm、特に35μm、好ましくは20μmの厚さの
少なくとも1枚の硬質金属シートが、予めソフトアニーリング処理を受けずに少
なくとも部分的に冷間成形加工を受ける、請求項1に記載のプロセス。 - 【請求項4】 硬質金属シートが部分に分けられ、その部分が層をなす配置
に配されて巻かれる、請求項1から3のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項5】 少なくとも1枚の平滑金属シートが、2枚の隣接する、少な
くとも部分的に構造化された硬質金属シートの間に配置される、請求項1から4
のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項6】 予めソフトアニーリング処理を受けない冷間成形加工によっ
て構造形成された、少なくとも部分的に構造化された少なくとも1枚の硬質金属
シートを含む半製品のハニカム体であって、その硬質金属シートの厚さは最大8
0μmであり、少なくとも部分的に構造化された硬質金属シートは、層をなした
および巻かれた構成で、または巻かれた構成で管状のケーシングに配置される、
半製品のハニカム体製品。 - 【請求項7】 少なくとも1枚の硬質金属シートの厚さは50μmから80
μmであり、好ましくは約60μmから80μmであり、その構造は少なくとも
1回の2段階冷間成形加工によって形成されることを特徴とする、請求項6に記
載の半製品のハニカム体。 - 【請求項8】 少なくとも1枚の硬質金属シートの厚さは最大50μm、特
に35μm、好ましくは20μmであり、その硬質金属シートは予めソフトアニ
ーリング処理を受けずに少なくとも部分的に冷間成形加工を受けることを特徴と
する、請求項6に記載の半製品のハニカム体。 - 【請求項9】 少なくとも1枚の平滑金属シートが、2枚の隣接する、少な
くとも部分的に構造化された硬質金属シートの間に配置されることを特徴とする
、請求項6から8のいずれかに記載の半製品のハニカム体。 - 【請求項10】 ハニカム体を形成するための、ソフトアニーリング処理を
受けない、厚さ最大80μmの硬質金属シートの用法。 - 【請求項11】 硬質金属シートの厚さは20μmから80μmである、請
求項10に記載の硬質金属シートの用法。 - 【請求項12】 ソフトアニーリング処理を受けない、少なくとも部分的に
構造化された、厚さ最大80μmの硬質金属シートの、ハニカム体を形成するた
めの用法。 - 【請求項13】 硬質金属シートの厚さは50μmから80μm、好ましく
は約60μmから80μmであり、その構造は少なくとも1回の2段階冷間成形
加工によって形成される、少なくとも部分的に構造化された硬質金属シートの、
請求項12に記載の用法。 - 【請求項14】 硬質金属シートの有する弾性限度Rp0.2は950N/mm 2 よりも大きい、請求項10から13のいずれかに記載の硬質金属シートの用法 。
- 【請求項15】 硬質金属シートの有する引っ張り強度Rmは900から1 250N/mm2である、請求項10から14のいずれかに記載の硬質金属シー トの用法。
- 【請求項16】 硬質金属シートの有する破断伸びは約1%である、請求項
10から15のいずれかに記載の硬質金属シートの用法。 - 【請求項17】 硬質金属シートの有するエリクセンカッピング(cupping )は約1mmである、請求項10から16のいずれかに記載の硬質金属シートの
用法。
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