WO1992008571A1 - Procede de soudure multipoint et support obtenu par ledit procede - Google Patents

Description

明 細 書 多点溶接方法およびその方法によって得られた担体 技術分野

本発明は、 溶接点が多数ある場合を短時間で溶接する多点溶接方法 及びこの方法によって得られる例えば排ガス浄化用触媒担体に関する ものである。 背景技術

従来、 溶接点が多数存在する対象物として、 排ガス浄化用触媒担体 がある。 この排ガス浄化用触媒担体においては、 金属製薄板の平板と 波板を交互に積層し、 渦巻き状に巻く こ とによって、 母体を形成し、 さらにこの母体の最外周部に母体部の固定と強度向上の為の外筒を具 備している。 そして、 この平板と波板との剥がれ防止するために、 平 板と波板とを溶接する必要があるが、 平板と波板とは多数の接触点が 存在し、 そのため溶接する箇所もその接触点に相対して多数存在する, そのため、 この平板と波板を接合する方法として特開昭 6 1 — 1 9 9 5 7 4号公報に開示されるようなろう付け接合法や、 特開昭 6 3 — 1 8 5 6 2 7号公報に示す様なレーザ一溶接法が考えられている。

また、 母体の最外周部と外筒との接合方法として、 特公昭 5 7 - 5 5 8 8 6号公報に開示されるるようなかしめ法が考えられている。

しかし、 特開昭 6 1 — 1 9 9 5 7 4号公報に開示されるようなろう 付け接合法を採用した場合には、 金属製平板または波板がろう材の接 合時に、 高温下で反応し、 耐熱性が劣化してしまう という問題が生じ てしまう。

さ らに、 特開昭 6 3 - 1 8 5. 6 2 7号公報のレーザ一溶接法を用い る方法では、 平板と波板との接触点全てを 1 0 0 %の確率で接合する ことが困難であり、 仮に、 1 0 0 %の接合を必要とする時には、 レー ザ一を母体の端面上ほぼ全域に走らせる必要があり、 時間が非常にか かるという問題が生じてしまう。

さらにまた、 母体と外筒との接合時に、 特公昭 6 1 — 1 9 9 5 7 4 号公報のかしめ接合の方法を採用したのでは、 母体の形成と母体と外 筒の接合とを別々に行う ことになり、 製造時間がかかるという問題が 生じてしまう。

そこで、 本発明では、 溶接箇所が多数存在していたとしても、 短時 間でかつ確実に溶接が行う ことのできる多点溶接方法を提供すること を目的とする。 また、 平板と波板の接合を短時間で確実に行う ことが できる排ガス浄化用触媒担体の製造方法を提供することを目的とする とともに、 単時間で触媒担体を得るこ とのできる排ガス浄化用触媒担 体の製造方法を提供する。 また、 短時間で確実に平板と波板どが镕接 された排ガス浄化用触媒担体を提供するものである。 発明の開示

そこで、 本発明の発明者らが、 鋭意研究した結果、 従来では、 型彫 りまたはワイ ヤカ ツ トの様に、 切断時のみにしか甩ぃられていなかつ た放電加工が、 短時間だけ生じる放電を多数発生することによって、 対象物のひつうめんを溶解し、 型彫りまたはワイ ヤカ ッ ト等を行って いたことにはじめて着目することによって、 この放電加工を接合に利 用することができないかを検討することとなった。

その結果、 対象物が溶けて切断する前に溶接箇所に存在する放電を 中断させることによって、 放電加工を放電溶接として用いることを新 たに発見し、 この手段を多点溶接方法として、 はじめて採用すること となった。 そこで、 本発明として、 電気的に導通可能な第 1 の対象物と電気的 に導通可能な第 2 の対象物との溶接すべき箇所どう しを接触させるェ 程と、 第 1 の対象物と第 2 の対象物の溶接する箇所には、 所定の間隔 を有して、 少な く とも溶接する箇所に対向するように電極を設けるェ 程と、 電極と少な く とも第 1 の対象物または第 2 のいずれか一方との 間に断続的に電流を印加させるこ とによって、 少な く とも電極と溶接 すべき箇所との間に断続的に放電を生じさせる工程とからなる多点溶 接方法とする。

また、 本発明としては、 排ガス浄化用触媒担体に採用される多点溶 接方法であって、 金属よりなる平板と金属よりなる波板とを、 交互に 重ね合わせ、 渦卷き状に巻く こ とによって、 略円筒状の母体を形成す る母体形成工程と、 母体の一端面より所定の間隔を有して、 一端面に 対向する電極を設ける電極設置工程と、 電極と母体との間に電流を断 続的に印加することによって、 電極と母体の一端面との間に断続的に 放電を生じせしめ、 平板と波板との接触箇所を溶融接合させる接合ェ 程とからなる排ガス浄化用触媒担体の製造方法。

さらに、 本発明としては、 排ガス浄化用触媒担体に採用される多点 溶接方法であって、 電気的導通可能な金属よりなる平板と、 電気的導 通可能な金属よりなり、 平板とほぼ同一形状を有する波板とを交互に 重ね合わせ、 渦巻き状に巻く こ とによって、 略円筒状の母体を形成す る第 1形成工程と、 母体の外周に最外筒を設ける第 2形成工程と、 母 体の一端面に所定の間隔を有して対向するように、 電極を設ける設置 工程と、 電極と母体との間に電流を断続的に印加することによって、 所定の間隔に放電を生じせしめ、 平板、 波板及び外筒を同時に溶融接 合を行う徘ガス浄化用触媒担体の製造方法とした。

また、 本発明と して、 平板と波板とが交互に積層された後、 渦巻き 状に巻かれるこ とによって形成された担体であって、 担体の一端面に 電極を対向させ、 電極と担体の一端面との間に、 断続的な放電を生じ せしめることによって、 波板と平板との接触箇所が溶融接合される多 点溶接方法によつて得られる担体を提供するものである。

本発明を採用するこ とによって、 第 1 の対象物と第 2 の対象物との 接触箇所に対して、 断続的に放電を発生せしめることによって、 この 放電が接触箇所を溶接する。

また、 溶接時に、 放電を一時的に切ると、 放電によって溶接された 箇所は、 放電によって、 溶融しているので、 電極との放電距離が他の 溶接すべき箇所における放電距離に比べて長く なつている。 そのため 放電は放電距離が短いところに生じやすいので、 再び放電を生じさせ た時には、 必ず他の放電すべき箇所にて放電を生じさせることができ、 る。 そして、 この放電の断続によって、 次々 と溶接すべき箇所を溶接 させ、 かつ、 一度溶接が終了した箇所においては、 2度と放電が生じ ないので、 接触箇所の過大な溶損という問題が生じることがなく、 か つ、 第 1 の对象物と第 2 の対象物との多数の接触箇所を、 放電を断銃 的に生じることのみで、 確実に溶接することができる。

また、 本発明を採用することによって、 平板と波板を巻き付けた状 態において、 その一端面を断続的に放電させることによって、 溶接す るようにしたので、 母体の一端面を断続的に放電することのみで、 溶 接が可能となったばかりでな く、 確実な溶接をも実現できるようにな つた。

さらに、 本発明を採用するこ とによって、 母体と外筒との接合をも 短時間にてできるばかりでな く、 波板、 平板および外筒との接合をも 同時に接合することができ、 短時間に排ガス浄化用触媒担体を製造す ることが可能となった。

さ らにまた、 本発明を採用するこ とによって、 平板と波板とを交互 に積層し、 この積層した平板と波板とを巻きつけるこ とによって得ら れる担体の端面を放電によって溶接したので、 従来、 波板と平板との 接着に使用したろう材が波板と平板とによって形成されるガス通路中 に、 はみ出すこ となく通気抵抗を確保するこ とができる。

また、 レーザ等を使用する時に比べて、 確実に波板と平板との接触 箇所に放電を生じさせるこ とができるので、 波板と平板とが確実に溶 接された担体を得ることができる。 図面の簡単な説明

第 1 図は母体の斜視図、 第 2図は第 1 実施例の形成工程を示す説明 図、 第 3図は第 1実施例の溶接工程を示す説明図、 第 4図はハニカム 担体の斜視図、 第 5図は第 2実施例の溶接工程を示す説明図、 第 6図 (a)および第 6図 (b)は第 2実施例を説明する説明図、 第 7図は第 3実施 例を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1図は、 本発明の排ガス浄化用触媒担体である排ガス浄化用ハニ 力ム触媒担体の母体を示すものである。

この母体を構成する第 1 の対象物である平板 2および第 2の対象物 である波板 3 は、 金属であるフヱライ ト系耐熱ステ ン レス （ 7 5 F e 一 2 0 C r — 5 A £ — R E M ) 製よりなり、 厚さ 5 0 / m、 波板 3 の ピッチ力 1 . 2 5 m mよりなつている。

そして、 この平板 2 と波板 3 とが交互に積層された後、 巻つけられ るこ とによって、 直径約 7 7 m m、 軸長 1 0 5 m mの円筒状であると ともに、 蚰方向において、 波板 2 と平板 3 とによって形成される多数 の通気孔を有する本発明によって得るこ とのできる母体を形成してい る。

この母体の製造は、 まず第 2図の如く、 母体形成工程として、 平板 2 と波板 3 とを渦巻き状に巻きつけるこ とにより、 平板 2 と波板 3の 接合されていない円筒状の母体 1 を形成する。 この時、 平板 2 と波板 3 とは、 波板 3 の頂点において平板 2に多数接触することになる。

第 3図は、 この接合前の母体 1 を構成する平板 2 と波扳 3 との溶接 ' を行う電極設置工程及び接合工程を説明する説明図である。

まず、 電極設置工程では、 電流を流したり、 電流を流さなかったり するこ とによって、 断続的に放電を生じさせるこ とのできる放電加工 機 1 0 (牧野製作製 E D— 2 8 ) をまず用意する。 この放電加工機 1 0には、 第 1 の電極板 1 1 として、 銅製よりなり、 1 0 0 m m角で厚 さ 2 0 m mの大きさのものを有している。 また、 この第 1 の電極 1 1 に対向する位置で加工液 1 2が満たされた容器 1 3 の底部 1 3 a に第 2の電極 1 4を有している。 そして、 この第 1 の電極 1 1 および第 2 の電極 1 4間に断続的に電流を流すことによって、 放電を断続的に生 じさせている。

この加工液 1 2 は、 放電溶接により生成される溶融物の放電箇所か らの除去及び、 加工物の温度上昇の防止の役目をしている。 さらに、 放電加工機 1 0 によって、 断続的に電流を流すこ とによって、 放電を 断続的に生じさせているが、 放電が電流を流さない時には、 瞬時に放 電が消滅するためにもこの加工液 1 2が用いられている。

また、 電極 1 1 と第 2 の電極 1 4 との間には、 電圧を供給する電源 部 1 5および電流の制櫛を行う電流制御部 1 6が設けられている。

そして、 この放電加工機 1 ひに、 母体形成工程によって得ることの できた円筒状の母体 1 の一方の端面 1 aを第 2の電極 1 4 に電気的に 接触させるとともに、 加工液 1 2 の中に浸漬させる。 この時、 第 1実 施例としては、 加工液 1 2 として、 主成分がケルシンであるタイ タ ン ク リーナ No. 6 Aを使用した。

その後、 溶接工程として、 電源 1 5 によって電極 1 1 と第 2 ©電源 1 4 との間に約 6 0 Vの電圧をかけた後、 母体 1 の他方の端面 1 bに、 電極 1 1 を近づけることにより、 母体 1 の他方の端面 1 b と電極 1 1 との間で放電が開始され、 2 4 Aの電流が流れるように設定した。 さ らに、 この時、 前述の電流制御部 1 6 によって、 電流の流れを断統的 に切り換えることによって、 2 0 O m s e c のパルス幅の範囲で断続 的に放電が生じるようにした。

この放電によつて、 平板 2 と波板 3 の接触箇所に放電が断続的に発 生する。

放電を受けた平板 2 と波板 3 の部分は、 放電による溶融によって溶 接されるとともに、 第 1 の電極 1 1 との放電距離が放電による溶融分 だけ長く なる。 放電は、 放電距離の短いところに生じやすいので、 次 の放電の時には、 一度放電が生じたところには生じず、 他の平板 2 と 波板 3 との接触箇所に放電される。 そして、 この放電によって、 母体 1 の他方の端面 1 bに数千箇所存在する平板 2 と波板 3 との溶接すベ き箇所を短時間にて溶接させることができる。

さらに、 母体 1 自体の強度をさ らに向上させるために、 本実施例で は、 母体 1 の一方の端面 1 a も上記と同様の方法にて平板 2 と波板 3 とを镕接させた。

次に、 平板と波板との溶接として、 本発明である放電加工を採用し た場合と、 従来より行われないろう付け接合法、 またはレーザ溶接法 との比較を行った。

その結果、 ろう付け接合法を採用したのでは、 波板と平板に高熱を 与えるため母体の耐熱性が劣化してしまつた。

また、 レーザ溶接法では、 直径が 8 6 c mの端面における平板と波 板との 1 0 0 %の溶接のため、 ピッチ 0 . 5 m mで溶接した場合には、 約 3 0分を必要とする結果となってしまった。

それに対して、 本発明の放電加工による平板と波板との接合では、 同様の母体の接合に 3分間という短時間にて、 ほぼ 1 0 0 %の確実な 溶接を可能とすることができた。

次に、 この母体 1 の平板 2 と波板 3 との接合と外筒 2 0 と母体 1 と からなるハニカム担体の製造方法について述べる。

第 4図は、 平板 2 と波板 3 とを積層後巻き付けることによって得ら れた母体 1 とこの母体 1の最外周に母体部の固定と強度向上の為の外 筒 2 0から形成されたハニカム担体を示している。

この第 2実施例におけるハニカム担体の製造方法を第 5図に従って、 以下に述べる。

はじめに、 母体形成工程によって、 平板 2 と波板 3 とが接合される 前の母体 1を得る。 ここで、 この時の母体 1 は、 軸長 1 0 5. 2 m m、 直径 7 7 m mの構成をなす。

その後、 平板 2の最外周に接するように、 平板より も厚い約 1. 5 m m , 軸長 1 0 5 m m , 内径 7 7 m m , 外径 8 0 m mの外筒を取りつけ る。 この時、 母体 1 の両端部において、 母体 1が外筒より約 0. 1 m m 突出するように形成する。

そして、 電極設置工程として、 第 1実施例と同様に放電加工機 1 0 の第 2 の電極 1 4にまだ溶接固定されていないハニカム担体 2 1 の一 端面を電気的に導通されるように設置する。 また、 第 1 の電極 1 1 を 母体 1 の他端面が対向するように設ける。

その後、 接合工程として、 電源 1 5によって、 電極 1 1 と第 2の電 極 1 4 との間に 6 0 V、 2 0〜 3 0 Aの電圧をかけるとともに、 電流 制御部 1 6 によって、 パルス幅 2 0 0 m s e c の範囲で断続的に放電 を生じさせ、 ハニカム担体 2 1 の他端面の溶接を行う。

第 6図は、 母体 1 の両端部において、 母体 1が外筒より約 0. 1 m m 突出するように形成する理由を説明する説明図である。

放電加工前のハニカム担体の形状は、 第 6図 （ a ) に示されるよう に、 母体 1 の端面が外筒 2 1 の端面より突出している。 これは、 母体 1 を構成する平板 2および波板 3 の厚さは、 外筒 2 0 の厚さ （約 1. 5 m m ) と比べて、 非常に薄いため （約 0. 0 5 m m ) 、 放電加工するこ とにより、 母体 1 の端面の溶融が外筒の溶融に比べて早いためである, 第 6図 （ b ) は、 放電加工後のハニカム担体を示す模式図であるが. このように、 母体 1 の端面を外筒 2 1 より突出させることにより、 放 電加工の終了時には、 母体 1 の端面と外筒 2 1 の端面とを揃えること ができることができる。

前記実施例において、 母体は円筒形状を有していたが特にこれに限 るものではな く、 例えば断面が楕円等の形状でもよい。

第 7図は、 本発明の第 3実施例を説明する説明図である。

前記実施例では、 放電を断続的に生じさせるために、 電流を断続的 に流すようにしたが、 放電は放電距離の短いところに発生しやすいこ とを利用して、 電極の溶接すべき箇所との対向面に第 7図の如く凹凸 を形成した。 '

そして、 この電極 3 0を採用する場合には、 母体 1 と電極 3 0 との 放電の際には、 電極 3 0を母体の軸方向を中心として画転させる。 こ の回転によって、 電極 3 0 と母体 1 との放電距離が変化する箇所が変 わるため、 断続的に放電が生じ、 この放電によって、 多数の溶接すベ き箇所を溶接させることができる。

放電加工時の条件は、 前記実施例に限られるものではな く、 母体を 構成する平板と波板とが確実に溶接され、 かつ所望の形状を得ること ができるならばならば、 どのような電圧、 電流および放電加工時間で あってもよい。

前記実施例では、 母体を外筒より突出させることにより、 放電加工 完了時には、 母体と外筒とのそれぞれの端面をそろえることができた が、 外筒の放電加工側の端部をテーパ状にすることによつても外筒の 端部において外筒の厚さを波板、 平板と同程度とすることができ、 同 様の効果を得ることができる。

前記実施例では、 排ガス浄化用触媒担体において、 本発明の多点溶 接方法を採用したが、 本発明は触媒担体の製造方法に限定されるもの ではなく、 溶接すべき箇所が多数有する対象物を短時間で確実に溶接 するためであれば、 どのような対象物であっても採用することができ る。

また、 前記実施例では、 電極を母体の軸方向を中心として、 回転さ せたが、 母体に対向する電極と母体との放電距離が変化するように、 電極を移動させることによって、 断続的に放電を生じさせてもよい。

また、 前記実施例において、 溶接する箇所に放電を- 度生じさせる のみであつたが、 本発明は特にこれに限定されるものではなく、 複数 の溶接箇所を溶接することができれば、 一箇所の溶接部分に複数の放 電が生じてもよい。 産業上の利用可能性

以上詳細に示したように、 本発明によれば、 例えば、 排ガス浄化用 触媒担体の平板と波板との溶接時のように、 複数の溶接箇所を短時間 に溶接する必要がある場合には、 非常に有効な方法である。

Claims

請求の範囲

1.電気的に導通可能な第 1 の対象物と電気的に導通可能な第 2 の対 象物との溶接すべき箇所どう しを接触させる工程と、

前記第 1 の対象物と前記第 2 の対象物の前記溶接する箇所には、 所 定の間隔を有して、 少な く とも前記溶接する箇所に対向するよう に電 極を設ける工程と、

前記電極と少な く とも前記第 1 の対象物または前記第 2 のいずれか 一方との間に断続的に電流を印加させるこ とによって、 少な く とも前 記電極と前記溶接すべき箇所との間に断続的に放電を生じさせる工程 と、

からなるこ とを特徴とする多点溶接方法。

2.前記第 1 の対象物及び前記溶接すべき箇所との間に生じる放電に よる加熱を防止する液体に、 前記第 1 の対象物、 前記第 2 の対象物及 び前記電極を浸漬させることを特徴とする請求項 1記載の多点溶接方 法。

3.前記所定の間隔が変化するように、 前記第 1 の電極が、 駆動され ることを特徴とする請求項 1記載の多点溶接方法。

4.排ガス浄化用触媒担体の製法に採用される多点溶接方法であって、 金属よりなる平板と金属よりなる波板とを、 交互に重ね合わせ、 渦 巻き状に卷く こ とによって、 略円筒状の母体を形成する母体形成工程 と、

前記母体の一端面より所定の間隔を有して、 前記一端面に対向する 電極を設ける電極設置工程と、

前記電極と前記母体との間に電流を断続的に印加するこ とによって、 前記電極と前記母体の一端面との間に断続的に放電を生じせしめ、 前 記平板と前記波板との接触箇所を溶融接合させる接合工程と、

からなることを特徴とする多点溶接方法。

5.前記電極及び前記母体は、 前記電極と前記母体間に生じる放電の 過剰加熱を防止するための加工液に浸漬されることを特徴とする請求 項 4記載の多点溶接方法。

6.前記電極の前記母体の一端面と対向する面には、 凹凸形状が形成 されており、 かつ前記放電工程時にば、 前記電極が前記母体の軸方向 を中心として回転することを特徴とする請求項 4記載の多点溶接方法。

7.前記平板および前記波板は長方形状をなし、 この長方形状の短辺 が前記母体の蚰長となるように、 前記平板および前記波板を渦卷き状 に巻く ことを特徴とする請求項 4記載の多点溶接方法。

8.排ガス浄化用触媒担体の製法に採甩される多点溶接方法であって、 電気的導通可能な金属よりなる平板と、 電気的導通可能な金属より なり前記平板とほぼ同一形状を有する波板とを交互に重ね合わせ、 渦 巻き状に巻く ことによって、 略円筒状の母体を形成する第 1形成工程 と、

前記母体の外周に最外筒を設ける第 2形成工程と、

前記母体の一端面に所定の簡隔を有して対向するように、 電極を設 ける設置工程と、

前記電極と前記母体との間に電流を断統的に印加するこ とによって、 前記所定の間隔に放電を生じせしめ、 前記平板、 前記波板及び外筒を 同時に溶融接合を行う ことを特徴とする多点溶接方法。

9.前記外筒は、 前記波板および前記平板が放電加工によって減少す る幅以下の前記母体が突出するように、 前記母体の最外周に形成され ていることを特徴とする請求項 8記載の多点溶接方法。

1 0.平板と波板とが交互に積層された後、 渦卷き状に巻かれることに よつて形成された担体であって、

前記担体の一端面に電極を対向させ、 前記電極と前記担体の一端面 との間に、 断続的な放電を生じせしめるこ とによって、 前記波板と前 記平板との接触箇所が溶融接合される こ とを特徴とする多点溶接方法 によって得られた担体。

1 1.少な く とも前記担体は、 加工液に浸漬される こ とを特徴とする請 * 求項 1 0記載の担体。

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