KR960001590B1 - 금속 촉매 운반체 제조 방법 및 그 장치 - Google Patents

금속 촉매 운반체 제조 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

금속 촉매 운반체 제조 방법 및 그 장치
제1도는 레이저 비임 작용의 가능한 종류와 촉매 운반체 제조동안의 감음공정을 나타내는 개략적인 사시도.
제2도는 레이저 비임의 작용을 받는, 촉매 운반체의 단부면의 일부에 대한 부분 확대 측단면도.
제3도는 경납땜 재료-조사기 및 롤러장치의 구조와 가능한 종류의 레이저 비임 작용을 나타내는 부분적인 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 촉매운반체 2 : 주름진 박판-금속 스트립
3 : 평탄한 박판 금속-스트립 5, 6 : 접촉점
7a, 7b : 레이저 8a, 8b, 12 : 레이저 비임
10 : 채널 21 : 주름진 금속박판
23, 30 : 분사장치 24 : 수집기
26 : 평탄한 금속박판
본 발명은 교번층으로 구조용 금속박판을 감거나 적층하여 형성된 벌집형 경납땜 금속 촉매 운반체를 제조하는 방법과 그 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
금속 촉매 운반체의 경납땜은 예를 들어 유럽 특허출원 00 49 489호에 기재되어 있으며, 다양한 경납땜 재료의 접합기술도 종래기술에 공지되어 있다. 하지만, 산화를 방지하기 위해서 보호가스로 또는 진공내에서 사용재료가 가열되기 때문에, 이러한 촉매 운반체는 지금까지는 경납땜 오븐내에서만 항상 경납땜되어 왔다.
독일연방공화국 특허 제DE-PS 27 27 967호에는 촉매 운반체의 레이저 비임 용접법이 기재되어 있다. 하지만, 이러한 종류의 용접 연결부는 촉매 운반체에 부여되는 교번 열응력을 견디는데 필요한 인장강도에 대한 엄격한 요구조건을 만족시키지 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 지금까지 알려진 촉매 운반체의 단점과 이러한 일반적인 종래 방법 및 장치의 단점을 극복하고, 경납땜의 장점과 레이저 용접의 장점을 겸비한, 촉매 운반체와 그 운반체를 경납땜하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적과 다른 목적에 입각하면, 벌집형 경납땜 금속 촉매 운반체를 제조하는 본 발명의 방법은, (a) 경납땜 재료를 전방면을 갖는 구조용 금속 박판에 접합시키는 단계와; (b) 교번층으로 상기 금속박판을 감거나 적층하여 금속박판 사이에 벌집형체를 형성시키는 단계와; (c) 정상온도 보다 높은 온도에서 경납땜된 연결부를 만드는 레이저 비임으로 경납땜될 지역을 가열하는 단계와; (d) 하나의 벌집형체의 높이보다 큰 지역을 덮기 위해 레이저 비임의 촛점을 이탈시키는 단계와; (e) 가열된 지역의 깊이를 조절하기 위해 레이저 비임을 일정한 각도로 금속박판의 전방면을 향해 정향시키는 단계를 포함한다. 한편, 본 발명의 방법은 매우 신속하게 실시되고, 진공 오븐 내에서의 고온 경납땜 보다 설비에 대해서 훨씬 더 적은 비용이 필요하다.
본 발명의 한 특징에 의하면, 본 발명의 방법은, 감음단계 또는 적층 단계전에 일반적인 방법으로 경납땜 재료를 금속박판에 접합시키는 단계; 및 감음 또는 적층단계 동안 또는 그 단계후에 금속박판 사이에 주어진 다수의 접촉점에 경납땜 연결부를 만드는 단계(한번에 주어진 수 중에서 하나 또는 소수의 접촉점에 경납땜 연결부를 만듬)를 제공한다. 감음단계 전에 경납땜 재료를 접합시키는 동안에 재료는 개개층 사이에 빠져들게 된다. 오븐내에서 수행되는 상기 경납땜 방법에서 이것은 모든 경납땜 재료층을 동시에 용융시켜, 형상을 바람직하지 못한 형태로 변화시키므로 불리한 것으로 밝혀져 있다. 하지만, 본 발명에 따른 방법에서는 이러한 불리한 점이 더 이상 발생하지 않는다. 그래서, 종래기술에 의해서 경납땜 재료를 접합시키는 모든 방법은 감음 또는 적층단계 동안 또는 그 단계전에 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 특성에 의하면, 본 발명의 방법은 감음단계 또는 적층단계 후에, 레이저 비임에 의해 경납땜 연결부를 만들기에 앞서, 종래 방법으로 경납땜 재료를 박판의 적어도 하나의 외부표면에 선택적으로 접합시키는 단계를 제공한다. 대응하는 경납땜 재료 접합기술은 예를 들어 유럽특허 01 36 514호 및 미합중국 특허출원 제897, 753호에 기재되어 있다.
의도한 목표점에 이르기 위해서, 경납땜 동안에 촉매 운반체에 레이저 비임을 지향할 수 있는 방법에는 여러가지가 있다. 작업을 매우 미세한 레이저 비임 및 따라서 짧은 작용시간으로 행할 것인가는 레이저의 정확한 위치 조절에 의해서 결정한다. 본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명의 방법은 금속박판에 형성되는 벌집형체의 높이보다 약간 더 큰 지역을 덮기 위해서 레이저 비임의 촛점을 이탈시키는 단계를 제공한다. 이것에 의해 측표면을 강타하는 레이저 비임이 정확하게 조절되지 않아도 개개의 박판금속층 사이에 놓인 접촉점과 반드시 만난다.
본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명의 방법은 금속박판의 벌집형체의 높이보다 더 작은 직경으로 레이저 비임을 경납땜될 지역에 조절하는 단계를 제공한다. 레이저 비임의 정확한 조절에 의하여 훨씬 더 작은 직경의 레이저 비임으로 작업할 수 있으며, 따라서 경납땜 위치에서 작업시간이 단축될 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명의 방법은, 부가되는 층을 경납땜하기 위해서 금속박판 구조의 크기를 증가시킴에 따라서, 감음 또는 적층단계 동안에 레이저 비임을 이동시키는 단계를 포함한다. 경납땜 공정이 촉매 운반체의 감음 또는 적층 동안에 이루어진다면, 이 단계는 필요하다.
본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명의 방법은, 경납땜 연결부를 만들때 레이저 비임을 금속박판의 외부면, 단부면 및/또는 측면 위에 적어도 부분적으로 조사하므로, 금속박판과 레이저 비임을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 이것은 어느 특별한 조절장치 또는 레이저를 위한 다른 제어기를 필요로 하지 않는 특히 간단한 방법이다.
본 발명의 방법은 또한 가열된 영역의 깊이를 조절하기 위해 레이저 비임을 박판의 단부면을 향해 일정한 각도로 지향시키는 단계를 포함한다. 따라서, 레이저 비임에 의해서 둘러싸인 지역의 깊이뿐 아니라 경납땜될 지역의 크기도 조절할 수 있다. 적당한 입사각이 선정되면, 레이저 비임이 금속박판에 의해서 부분적으로 반사되어 촉매 운반체의 개개의 채널로 더 깊이 침투될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한, 감음단계에서 금속박판 층이 최초로 접촉하는 지역에 레이저 비임을 지향시키는 단계를 포함한다. 이 경우에도 레이저 비임의 방향에는 많은 가능성이 있다. 도면과 관련하여 더 상세히 설명될 것과 같이, 레이저 비임이 투사되는 각도는 롤러에 대해서 접선을 이루거나 또는 소정각도로 단부면을 향하여 정향된다.
본 발명의 방법은 또한 감음속도에 따라서 레이저 비임의 세기를 조절하는 단계를 포함한다. 이 단계는 경납땜 동안에 최적조건을 얻기 위해 행해져서 지나치게 낮은 감음속도에서는 금속박판이 용융되지 않게 한다.
본 발명의, 다른 방법은 또한, 접촉점이 박판사이에 접촉점이 발생함과 동시에 레이저 비임을 펄스하는 단계를 포함한다. 레이저 비임을 펄스하는 동안에 새로운 접촉점이 금속박판층 사이에 만들어질 때마다 펄스가 보강되는 방법으로 펄스가 동기화된다.
본 발명의 방법은 또한 보호가스가 없는 비진공의 통상의 분위기에서 접합, 가열 및 감음 또는 적층단계를 행하는 것을 포함한다.
본 발명의 고려중인 목적에 의하면, 본 발명은 교번층으로 감아진 구조용 금속박판으로부터 경납땜 촉매 운반체를 제조하는 장치를 제공하는데, 이 장치는 (a) 감음 공정동안에 금속박판이 처음으로 서로 접촉하는 지역에 하나 이상의 고에너지 레이저를 지향시켜서, 박판이 처음으로 서로 접촉하는 지역에서부터 금속박판을 감아서 구조물 크기의 증가에 따라 롤(roll)을 형성하기 위한 수단; 및 (b) 롤의 구조물 크기를 증가시킴에 따라 레이저 비임을 추적하기 위한 추적장치를 포함한다.
본 발명은 또한 경납땜 재료를 금속박판에 접합하기 위한 수단을 제공한다.
이 장치는 감음공정 동안에 금속박판층이 처음으로 서로 접촉하는 지역에 지향되는 적어도 하나의 고에너지를 레이저를 갖는다. 촉매 운반체의 구조물 크기가 증가함에 따라 레이저를 재조절하는 추적장치가 제공된다. 이러한 종류의 장치는 원리에 있어서 용접을 위해서 레이저가 사용되는 종래의 장치와 유사하다; 하지만, 이 경우에는 레이저가 때리는 촉매 운반체는 적당한 방법에 의해 촉매 운반체에 경납땜 재료가 접합되도록 하여야 한다.
본 발명의 목적에 따라 레이저 비임으로 가열하여 제조된 금속박판 사이의 경납땜 연결부를 포함하는, 교번층으로 구조용 금속박판을 감거나 적층하여 제조된 촉매 운반체가 제공된다.
본 발명의 다른 특성들은 첨부된 청구범위에 기술될 것이다.
촉매 운반체 및 그 운반체를 경납땜하는 방법 및 장치를 구현함으로써 본 발명이 예시 및 설명되지만, 본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서 청구범위의 범주내에서 다양한 변경과 구조적 변화가 가능하므로 본 명세서에 제시한 실시예에만 제한되지 않는다.
본 발명의 목적 및 장점과 더불어 본 발명의 구성 및 방법은 첨부된 도면에 관련하여, 다음의 특정 실시예의 설명에 의해서 잘 이해될 것이다. 하나의 주름진 박판-금속 스트립(2)과 하나의 평탄한 박판금속 스트립(3)으로 형성되는 부분적으로 감긴 촉매 운반체(1)가 제1도에 도시되어 있다. 감음공정에 앞서, 주름진 박판-금속 스트립(2)의 파형의 소정구역(4)은 종래 기술에서 공지된 접촉성 접착제와 같은 것을 사용함으로써 경납땜 재료를 구비한다. 감길 때, 박판-금속 스트립은 우선 화살표(9)로 표시된 접촉점(5, 6)에서 접촉하여 레이저 비임의 작용에 의해 거기서 경납땜될 수 있다. 레이저 비임(8a, 8b)의 여러 작용 방향이 예로써 도시되어 있다. 레이저(7a, 7b) 그 자체는 감음장치 밖의 적당한 위치에 설치될 수 있는데, 그 이유는 레이져 비임은 적당한 광학 수단에 의해 반사될 수 있기 때문이다. 도시된 바와같이, 레이저 비임은 박판-금속 스트립(2, 3)이 도달하는 방향으로부터 작용하거나 촉매 운반체(1)의 전방 표면쪽 방향으로 작용할 수 있다.
경납땜 재료가 접합되는 지역의 길이와 경납땜될 지역의 길이에 따라 다양한 각과 방향이 가능하다. 통상적으로 선택된 배열에 따라서 둘 또는 네 개의 레이저 비임이 필요하다.
제2도는 주름진 박판-금속 스트립(2) 및 평탄한 박판-금속 스트립(3)으로 만들어지는 촉매운반체의 전방표면을 확대해서 나타내고 있다. 따라서, 이러한 종류의 촉매운반체는 다수의 채널(10)을 가진다. 개개 접촉점을 가지는 소정지역(4)이 경납땜 재료로 접합되고, 경납땜되고 레이저 비임에 의해 조사받도록 하기 위해 여러 설비가 마련될 수 있다. 레이저를 정확히 조절하는 어떠한 설비도 없다면, 원(11)으로 표시된 바와 같이 개개 접촉점이 이격되는 거리보다 더 큰 정도로 레이저 비임의 촛점이 이탈된다. 이러한 레이저 비임(1)이 촉매 운반체의 전방 표면위에 조사된다면, 이때 어떤 위치에서도 비임은 경납땜될 접촉점과 반드시 만나게 된다. 타켓의 정확도를 향상시키는 것이 가능하다면, 작은 원(12)으로 표시된 바와 같이 레이저 비임의 직경이 또한 매우 작아져, 이 경우에 레이저 비임(12)이 경납땜될 지역(4)과 정확하게 만난다면 경납땜 작업이 발생할 수 있게 한다.
제3도는 경납땜 재료의 접합을 포함하는 감음공정의 개략도이다. 사다리꼴 또는 주름진 금속박판(21)은 먼저 제1점결제 적용장치(34)를 지나 분사장치(23)를 지난다. 그것을 지나서, 과도하게 적용된 경납땜 분말은 디플렉터 롤러(25)의 바로 밑에 배치된 수집기(24)내로 떨어진다. 이어서, 또 하나의 평탄한 금속박판(26)은 디플렉터 롤러(27)상으로 인도되고, 주름된 금속박판(21)과 함께 디플렉터 롤러(28)상으로 운반되며, 제2접착제 적용장치(29)를 통과한다. 이어서 밴드는 또 하나의 분사장치(30)에 의해 경납땜 분말로 피복되며, 분사장치 밑에 또 하나의 수집기(31)가 과도하게 분사된 경납땜 분말을 받기 위해 배치된다. 이어서 주름진 금속박판(21)와 평탄한 금속박판(26)을 함께 말아서 촉매 운반체를 제조한다. 이 장치를 사용함으로써 경납땜 연결부는 두 박판-금속 스트립이 처음으로 서로 접합하는, 화살표(36, 37)로 표시된 점에서 레이저 비임의 작용에 의해서 만들어질 수 있다.
바로 앞의 설명은 1985년 10월 25일 출원된 독일연방공화국 출원 제35 38 080.2호에 기재되어 있는 것으로서 본 출원의 우선권의 기초가 되었다. 전술한 명세서와 앞서 언급한 독일연방공화국 특허출원 사이의 차이점은 본 출원에 의하여 명백해질 것이다.

Claims (9)

  1. 경납땜된 벌집형 금속 촉매 운반체를 제조하는 방법에 있어서, (a) 경납땜 재료를 전방면을 갖는 구조용 금속박판에 접합시키는 단계와; (b) 교번층으로 상기 금속박판을 감거나 적층하여 금속박판 사이에 벌집형체를 형성시키는 단계와; (c) 정상온도 보다 높은 온도에서 경납땜된 연결부를 만드는 레이저 비임으로 경납땜될 지역을 가열하는 단계와; (d) 하나의 벌집형체의 높이보다 큰 지역을 덮기 위해 레이저 비임의 촛점을 이탈시키는 단계와; (e) 가열될 지역의 깊이를 조절하기 위해 레이저 비임을 일정한 각도로 금속박판의 전방면을 향해 정향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 감음 또는 적층단계 전에 경납땜 재료를 금속박판에 접합시키는 단계와, 늦어도 감음 또는 적층단계 동안에 금속박판들 사이에 주어진 다수의 접촉점에서 경납땜 연결부를 만드는 단계와, 동시에 상기 주어진 수 이하의 접촉점에서 경납땜 연결부를 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 감음 또는 적층단계 후 및 레이저를 사용하여 경납땜되는 연결부를 만들기 전에, 경납땜 재료를 금속박판의 적어도 하나의 외부면에 선택적으로 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 부가되는 층을 경납땜하기 위해 금속박판의 구조적 크기가 증가함에 따라, 감음 또는 적층단계 동안에 레이저를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 레이저 비임을 금속박판의 단부면과 전방면위에 적어도 부분적으로 조사하기 위해 경납땜 연결부를 만드는 동안 레이저 비임과 금속박판을 서로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 감음단계 동안에 상기 레이저 비임을 금속박판층이 처음으로 접촉하는 지역에 정향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 감음속도에 따라서 레이저 비임의 세기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 박판들 사이에 접촉점이 발생함과 동시에 레이저 비임을 펄스시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 교번층으로 감긴 구조용 금속박판으로 경납땜되는 촉매 운반체를 제조하는 장치에 있어서, 구조용 금속박판이 처음으로 서로 접촉하는 지역에서부터 상기 금속박판을 적어도 부분적으로 감고 구조크기의 증가에 따라서 롤과 상기 금속박판들 사이에 벌집형체를 형성하기 위한 장치와 고온의 정상 분위기에서 벌집형체 하나의 높이보다 더 큰 지역을 덮는 이탈된 레이저 비임을 만들며, 가열된 지역의 깊이를 조절하기 위해 감음중에 금속박판이 처음으로 서로 접촉하는 지역에서 금속박판의 단부표면에 일정한 각도로 정향되는 레이저에 의해 경납땜 재료를 금속박판에 접합시키기 위한 장치와 롤의 구조크기가 증가함에 따라 레이저 비임을 추적하는 추적장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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