JP3778376B2

JP3778376B2 - Metal carrier manufacturing method

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Publication number: JP3778376B2
Application number: JP34958095A
Authority: JP
Inventors: 保司坂本; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JPH09174182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製かつハニカム構造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのハニカム構造体（以下、単にメタルハニカム体という。）、及び前記メタルハニカム体を外包する金属製のケーシング（以下、単にメタルケーシングという。）とからなる排気ガス浄化用のメタル担体の新規な製造方法に関する。
【０００２】
詳しくは、本発明は、メタルハニカム体とメタルケーシングの一体化固着手段として、プレス機によるダイス絞り加工法を採用した新しいメタル担体の製造方法に関する。
【０００３】
更に詳しくは、本発明は、メタルハニカム体とメタルケーシングの一体化固着手段として、両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）をプレス機によるダイス絞り加工法を採用して機械的に強固に一体化固着することを特徴としたメタル担体の製造方法に関する。本発明のメタル担体の製造方法は、両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）が機械的に強固に一体化するため、メタルハニカム体部及び／又はメタルハニカム体部とメタルケーシング部の当接面に適用されるろう接合や溶接などの付加的な固着作業の負荷を低減化し得るものであり、メタル担体の新規かつ経済的な製造方法である。
【０００４】
【従来の技術】
従来の典型的な排気ガス浄化用のメタル担体が図９〜図１０に示されている。図示されたように、この種のメタル担体（ＭＳ）は、薄肉金属板製の平板状帯材（平箔）（１）と波板状帯材（波箔）（２）を交互に重積したハニカム構造を有する排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム体（Ｈ）、及び前記メタルハニカム体（Ｈ）を外包するメタルケーシング（Ｃ´）、とから構成されるものである。
【０００５】
更に詳しくは、前記メタルハニカム体（Ｈ）は、耐熱性の薄肉金属板製の平板状帯材（平箔）（１）と波板状帯材（波箔）（２）を交互に重積するとともに、これを巻回成形して製作したハニカム構造体であって、排気ガス浄化用触媒（例えばＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒系）を担持するための母体となるものである。
そして、前記メタルハニカム体（Ｈ）は、図９〜図１０に示されるようにメタルケーシング（Ｃ´）の内部に収容され、固着されてメタル担体（ＭＳ）とされるものである。
【０００６】
前記したメタル担体（ＭＳ）は、当業界においては、メタルサポート（Metal Support ）またはメタルサブストレート（Metal Substrate ）などといわれており、略記号（ＭＳ）が使用されている。この意味で、図９〜図１０も略記号（ＭＳ）を使用している。
また、ハニカム構造体は、ハニカム構造（Honeycomb Structure ）に因んで、略記号（Ｈ）が使用されている。
更に、メタルケーシングは、ケーシング（Casing）に因んで、略記号（Ｃ）が使用されている。なお、本発明と従来技術を区別するために、従来技術のものはダッシュ付き記号（Ｃ´）で示されている。
【０００７】
前記した従来のメタル担体（ＭＳ）の主要な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ）としては、種々の構造のものが提案されている。
前記した図９〜図１０に示されるメタルハニカム体（Ｈ）は、平箔（１）と波箔（２）が巻回積層されて構成されていることから、当業界においては巻回タイプと俗称されている。
なお、図９は従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ）をメタルケーシング（Ｃ´）内に固定して製作したメタル担体（ＭＳ）の斜視図を示し、図１０は前記図９に示される従来のメタル担体（ＭＳ）の正面図を示す。
【０００８】
前記した従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ）は、例えば１００μｍ以下（好ましくは５０μｍ以下）の耐熱性のＦｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ５％系薄肉鋼板からなる平箔（１）と波箔（２）とを、交互に当接部を有するように重積し、これを一括渦巻状に巻回成形して軸方向に排気ガス通路のための多数の網目状通気孔路（セル）（３）を持つハニカム構造体としたものである。
【０００９】
このほか、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ）としては、前記した巻回タイプのもの以外に、平箔（１）と波箔（２）からハニカム構造体を製造する方法の相違により、各種の構造のものが提案されている。
【００１０】
図示しないが、例えば、平箔と波箔を階層状に相互に当接させて重積した構造の階層タイプのもの、このほか、特開昭６２−２７３０５０号、特開昭６２−２７３０５１号、特公表３−５０２６６０号、特開平４−２２７８５５号などに開示されている放射状タイプ、Ｓ字状タイプ、巴状タイプ、及びＸ−ラップ（卍状）タイプなどの形状構造とした各種のメタルハニカム体（Ｈ）が知られている。
【００１１】
また、前記した従来のメタル担体（ＭＳ）のメタルケーシング（Ｃ´）としては、内部に前記メタルハニカム体（Ｈ）を収容し、固着するための筒状体が使用されている。
前記メタルケーシング（Ｃ´）の正面（断面）形状は、図９〜図１０に示される円形のものに限定されず、メタルハニカム体（Ｈ）の正面（断面）形状に適合した形状のもの、例えば楕円形、長円形、レーストラック形状、多角形、その他の異形形状のものであってもよいものである。
【００１２】
そして、前記した従来のメタル担体（ＭＳ）は、排気ガス系統という過酷な熱的環境条件のもとで使用されるため、メタルハニカム体（Ｈ）を構成する両箔材（平箔と波箔）の当接部は強固に固着される。
これは、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ）が、排気ガス自体の高温度及び排気ガスと排気ガス浄化用触媒との発熱反応により発生する高温度にさらされ、このような高温雰囲気のもとで大きな熱応力を発生するためであり、前記熱応力に耐え得るように前記当接部はろう接合や溶接などの固着方式により強固に固着される。
【００１３】
即ち、メタルハニカム体（Ｈ）は、前記した過酷な使用条件下における耐久性の確保という観点から、その構成部材である平箔と波箔の当接部は、種々の方法及び方式により固着される。
例えば、メタルハニカム体（Ｈ）内部の所望部位の平箔と波箔との接続部が、ろう接合や溶接などの固着手段により固着される（特公昭６３−４４４６６号、特開平２−２１８４４２号参照）。
【００１４】
一方、メタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ´）の当接面も、両構成要素の前記熱応力及び振動に基づく離体の防止という観点などから強固に固着されるものである。なお、メタルハニカム体（Ｈ）内部には大きな熱応力が発生し、これが両構成要素の当接面に集中・集積し両構成要素の離体を誘発するが、前記した熱応力を吸収・緩和させるために、前記当接面の特定部位をろう接合などにより固着するという方式も提案されている（例えば、実開昭６２−１９４４３号参照）。
【００１５】
前記したように、メタル担体（ＭＳ）の製造において、メタルハニカム体（Ｈ）を構成する両箔材（平箔と波箔）の当接部、及びメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ´）の当接面は耐久性の観点からろう接合（ろう付け）や溶接などの固着手段が適用されて固着されるものである。
なお、前記固着手段としては、一般に生産性や固着強度の均一性などの観点から、ろう接合方式が広く採用されている。
【００１６】
しかしながら、前記した固着手段としてのろう接合方式は、改善すべき余地を残すものである。例えば、前記ろう接合方式において一般的に使用されているろう材は、メタル担体（ＭＳ）の高温雰囲気下での使用条件ということから、Ｎｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの高価な高温用ろう材であり、経済性の観点からその使用量の低減化が強く求められている。
また、前記したろう材使用量の低減化の点は、両箔材（波箔と平箔）の当接部の当接面積が大きいため、例えばろう材を両箔材の巻回成形前に適用する場合は使用されるろう材が多くなり、このためろう材成分と両箔材の金属成分との合金化反応や拡散反応による両箔材の耐熱性の低下、更には触媒の死活化などの問題が誘発され、この面からもろう材使用量の低減化が強く求められている。
なお、前記両箔材の当接部の面積は、波箔の波形構造にも依存するが、全面積の１０〜３０％にも及ぶものである。特に、両箔材相互の強固な固着のために、波箔の波形構造として、矩形波もしくは台形波を有するものにおいては、前記当接部の面積はより大きなものとなる。
【００１７】
当業界において、メタルハニカム体部とメタルケーシング部を一体化する固着技術は種々のものが知られている。
一般的には、メタルハニカム体（Ｈ）としてメタルケーシング（Ｃ´）の内径寸法よりも若干、大き目の外径寸法を有するものを調整し、前記メタルハニカム体（Ｈ）をメタルケーシング（Ｃ´）に圧入・填装する方式が採用されている。この方式の場合、メタルハニカム体の外径寸法にバラツキがあることなどから両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）の均一かつ強固な固着という観点からみると、改善の余地を残すものである。また、前記した方式以外に、例えば下記に示す方式が提案されている。
【００１８】
メタルケーシング（Ｃ´）内にメタルハニカム体（Ｈ）を所望位置にセットした状態で固定し、メタルケーシング（Ｃ´）の外周面に回転絞り手段を適用し、メタルケーシング（Ｃ´）の軸方向にみて所望幅の縮径部を形成して両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）を一体化固着する方式がある。この方式は図１１〜図１２に示されている。
前記回転絞り手段により縮径部を形成するためには、例えば両部材を位置決めするとともに、メタルケーシング（Ｃ´）の外周面に複数または複数組の回転絞りロールを配設するとともにメタルケーシング（Ｃ´）の半径方向に押圧し、かつメタルケーシング（Ｃ´）の軸方向に所望幅を変位させながら行なえばよい。
前記したことから明らかのように、この方式においては回転絞りのための専用機が必要であり、また加工精度（従って両部材の均一かつ強固な固着強度）に改善の余地を残すものである。
【００１９】
また、半割型を上下（または左右）から押圧して両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）を一体化する方式がある。この方式は図１３〜図１５に示されている。
前記方式は、図１５に示されるように、上型（Ｐ₁´ ）と下型（Ｐ₂´ ）を使用して両部材を押圧一体化するものであるが、単純に上型（Ｐ₁´ ）と下型（Ｐ₂´ ）に押圧力を印加する方式であるため、縮径加工後に両部材の押圧方向の戻り（復元力）により縮径部（Ｃ₁´ ）の、特に両型（Ｐ₁´ ，Ｐ₂´ ）の合わせ部付近（図１４〜１５のＣ₃´ 部付近）の締まりが弱いという問題点があり、改善を残すものである。
【００２０】
更にまた、図示しないが、特開平２−２６８８３４号公報には仕上り外径より大きなメタルケーシング（Ｃ´）内に、仕上がり外径より大きく、かつ前記メタルケーシング（Ｃ´）の内径より小さい外径を有するメタルハニカム体（Ｈ）を挿入し、前記挿入体を複数の金属製セグメント（例えば１０〜２０に分割されたもの）よりなる引込み用治具の内部に収容し、前記した状態の引込み用治具をダイス内に連通させメタルケーシング（Ｃ´）の全幅にわたりメタルケーシング（Ｃ´）とメタルハニカム体（Ｈ）を同時に絞り加工（縮径加工）し、更にろう付け加工を付加してなるメタル担体の製造方法が開示されている。
しかしながら、前記提案のものは、メタルハニカム体（Ｈ）の外周部全体を絞り加工（縮径加工）するものであり、メタルハニカム体（Ｈ）の熱応力の緩和特性の改善、高価なろう材の節約（低減化）という立場からメタルケーシング部を部分縮径するという技術思想を開示するものではなく、かつ絞り加工（縮径加工）のための引込用油圧シリンダーなどの専用機（設備）を強いるという問題点がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来のメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の一体化固着技術の改善を、次工程のメタルハニカム体（Ｈ）部に適用されるろう接合や溶接などの固着技術との関連で、即ち、例えばろう接合時のろう材使用量の低減化を図ることができる両部材の一体化固着手段を開発するという観点から創案されたものである。
また、本発明は、当然のことながら均一な固着力により両部材の一体化が図られる簡便な手段の開発という観点をも踏まえて創案されたものである。
【００２２】
その結果、本発明者らは、メタルケーシング（Ｃ）の軸方向にみて全領域でなく特定部位（特にメタルケーシング部の略中央部）を縮径すること、即ち部分縮径を採用すること、また、前記部分縮径を、汎用のプレス機を採用するとともに、プレス機の一方の型のメタルケーシング（Ｃ）の外周部に配置された縮径用工具（絞り工具）、及び、他方の型に配設され、かつ前記縮径用工具（絞り工具）と共働してメタルケーシング（Ｃ）の外周面を半径方向にメタルハニカム体（Ｈ）の外径を縮径する程度に絞り込むダイス、を前記プレス機に組込んで行なうことが極めて有効であることを見い出した。
【００２３】
本発明は前記知見をベースにして完成されたものである。本発明により特段の専用機を用いずに、かつメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の一体化固着強度を均一にすることができ、更にメタルハニカム体（Ｈ）部やメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接面部に適用される付加的なろう接合や溶接などの固着手段の作業負荷を低減化することができる、経済的で効率的なメタル担体（ＭＳ）の製造方法が提供される。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明は、薄肉金属板製の平板状帯材（平箔）と波板状帯材（波箔）を交互に重積したハニカム構造を有する排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム体、及び前記メタルハニカム体を外包するメタルケーシング、とから成るメタル担体の製造方法において、前記製造方法が、
(i) プレス機の一方の型に配設されたメタルハニカム体をメタルケーシング内の所望位置に位置決めする位置決め用ブロック、
(ii) メタルケーシングの軸方向にみて中間部位において、かつメタルケーシングの外周部から半径方向にプレス機の他方の型に配設されたダイスと共働してメタルケーシングを絞るためのメタルケーシングの外周部に配設された絞り工具、
(iii) プレス機の他方の型に配設され、かつ双方の型の間の相対距離が小さくなるときに前記絞り工具の外周面をメタルケーシングの半径方向にプレス力により変位させるダイス、
とから成るプレス機を用い、メタルハニカム体を収容したメタルケーシングの中間部位においてメタルハニカム体の外径を縮径する程度にメタルケーシングを絞り加工し、メタルハニカム体とメタルケーシングを一体化固着したことを特徴とするメタル担体の製造方法に関するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の技術的構成及び実施態様を図面を参照して詳しく説明する。
なお、本発明は図示のものに限定されないことはいうまでもないことである。また、説明の便宜上、メタルハニカム体（Ｈ）の構造としては、平箔と波箔を交互に重積したものを一括巻回成形して調製した巻回タイプのものについて説明するが、本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の構造はこのものに限定されない。
【００２６】
図１〜図６は、本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造方法を説明する図である。
図１は、汎用プレス機を使用し、かつ絞り工具（Ｚ）とダイス（Ｙ）の共働によりメタルハニカム体（Ｈ）を内部に収容するメタルケーシング（Ｃ）の外周部より絞り（縮径）加工する方法（以下、単にプレス絞り工法という場合がある。）により両部材（メタルハニカム体部とメタルケーシング部）を一体化固着してメタル担体（ＭＳ）を製造する方法の第一実施態様（プレス機採用のプレス絞り工法）を説明する図である。
図２は、前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）の平面図を示す。
図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図を示す。
図４は、前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造方法に適用された絞り工具（Ｚ）の正面図（上型側からみた図）である。
図５は、本発明のメタル担体（ＭＳ）の製造方法に適用される他の絞り工具（Ｚ）の一部断面図である。
図６は、本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）の一部断面図である。
【００２７】
本発明の第一実施態様のプレス絞り工法によりメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）を一体化固着してメタル担体（ＭＳ）を製造する方法は、図１に示されるように次の機器構成及びプロセスからなるものである。
(1).一方の型として下型（Ｐ₂）と他方の型として上型（Ｐ₁）とから成るプレス機（Ｐ）を採用する。
(2).前記プレス機（Ｐ）の下型（Ｐ₂）に、メタルハニカム体（Ｈ）をメタルケーシング（Ｃ）内の軸方向の所望位置に位置決めする位置決めブロック（Ｘ）を配設する。
(3).前記位置決めブロック（Ｘ）上に、メタルハニカム体（Ｈ）を内部に遊嵌させたメタルケーシング（Ｃ）を載置する。
(4).前記位置決めブロック（Ｘ）上に載置されたメタルケーシング（Ｃ）の外周部において、その軸方向の略中間部位に、かつ円周方向に、後述する上型（Ｐ₁）に配設されたダイス（Ｙ）と共働してメタルケーシング（Ｃ）を少なくともメタルハニカム体（Ｈ）の外径を縮径する程度に絞り込む（縮径する）絞り工具（Ｚ）を配設する。
(5).下型（Ｐ₂）に対して下降及び上昇する上型（Ｐ₁）に、前記絞り工具（Ｚ）と共働してメタルケーシング（Ｃ）の略中間部位をその半径方向に絞り加工するダイス（Ｙ）を配設する。
(6).前記構成のプレス機（Ｐ）において、上型（Ｐ₁）を下型（Ｐ₂）方向に下降させ、前記絞り工具（Ｚ）とダイス（Ｙ）の共働によりメタルケーシング（Ｃ）の略中間部を一工程（ワン・ストローク）で絞り加工（縮径加工）し、メタル担体（ＭＳ）を製造する。
【００２８】
前記第一実施態様の本発明のプレス絞り工法により製造されたメタル担体（ＭＳ）の構造は図２〜図３に示されている。
図２は、メタル担体（ＭＳ）の平面図を示し、メタルケーシング（Ｃ）は、中間部において絞り部（縮径部）（Ｃ₁）を有し、かつ両端部において非絞り部（非縮径部）（Ｃ₂）を有する。
なお、図中（Ｃ₃）は、後述の図４を引用して詳しく説明されるが、前記絞り工具（Ｚ）の構成上、メタルケーシング（Ｃ）の前記絞り部（縮径部）（Ｃ₁）の外周面の軸方向に形成される不完全縮径部、即ち、絞り工具（Ｚ）のセグメント間のスリット部（型の合せ目）に形成されたメタルケーシング（Ｃ）の突条部を示すものである。
【００２９】
本発明の前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスに適用されるプレス機（Ｐ）は、汎用の機構・構成のものを採用すればよい。即ち、上型（Ｐ₁）と下型（Ｐ₂）の間で押圧力を発生させ、被加工物を押圧処理する汎用のプレス機（Ｐ）を採用すればよい。
図１においては、上型（Ｐ₁）と下型（Ｐ₂）の位置関係が垂直方向になっているものが示されているが、これが水平方向のものであっても、斜め方向のものであってもよい。また、上型（Ｐ₁）と下型（Ｐ₂）の間の相対距離は、上型（Ｐ₁）の下降及び上昇方式により変化させるものに限定されず、その逆であったり、または両者の同時移動による方式のものであってもよい。
【００３０】
本発明の前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスに適用される絞り工具（Ｚ）は、図４に示されるようにメタルケーシング（Ｃ）の周方向に所望幅のスリット（Ｚ_S）を有して多分割されたもので構成される。即ち、図４には６個のセグメントＺ₁〜Ｚ₆から成る多分割型の絞り工具（Ｚ）が示されている。
絞り工具（Ｚ）とダイス（Ｙ）の共働によりメタルケーシング（Ｃ）の外周部を半径方向に絞り加工するとき、メタルケーシング（Ｃ）の縮径率との関連で各セグメント間のスリット（Ｚ_S）間隔、例えばＺ₁とＺ₂の間の間隔は狭まるものの、前記した不完全縮径部（Ｃ₃）（図３参照）が形成されることになる。
【００３１】
本発明において、前記絞り工具（Ｚ）の構造は、図１及び図４に示されるものに限定されない。
例えば、図５に示される構造のものを使用してもよい。
即ち、図５（１）は、メタルケーシング（Ｃ）の軸方向にみた中間部位に、軸方向にみて間欠的に２個の絞り部を一工程で形成させるために使用される絞り工具（Ｚ）の断面図である。また、図５（２）は、メタルケーシング（Ｃ）の軸方向にみた中間部位に、同様に間欠的に３個の絞り部を一工程で形成させるために使用される絞り工具（Ｚ）の断面図である。
本発明において、前記間欠的に絞られる絞り部の個数は所望に設定されて良いことはいうまでもないことである。
なお、前記二個以上の絞り部（縮径部）の間に形成される間欠部（非絞り部）は、メタルハニカム体（Ｈ）の内部に発生する大きな熱応力の吸収・緩和ゾーンとして作用することはいうまでもないことである。
【００３２】
また、本発明において、絞り工具（Ｚ）の構造は、メタル担体（ＭＳ）の断面形状、従ってメタルハニカム体（Ｈ）部及びメタルケーシング（Ｃ）部の断面形状に依存するが、図４（平面図）に示される円形状のものに限定されない。即ち、メタル担体（ＭＳ）の断面形状、例えば長円形またはレーストラック形状などの所望形状に対応した構造のものであってよいことはいうまでもないことである。
【００３３】
本発明の前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスに適用されるダイス（Ｙ）の構造は、前記絞り工具（Ｚ）と共働してメタルケーシング（Ｃ）を外周部から少なくともメタルハニカム体（Ｈ）の外径が縮径する程に絞り込み加工できるものであれば、何等の制約も受けない。
【００３４】
本発明の前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスにより製造されるメタル担体（ＭＳ）の構造の一部が、図６に示されている。
図６は、メタルハニカム体（Ｈ）の中間部の所望幅の外周部に対応するメタルケーシング（Ｃ）の領域において、前記部位のメタルハニカム体（Ｈ）の外周面が縮径されてメタルケーシング（Ｃ）がメタルハニカム体（Ｈ）に食込み、両部材が強固に一体化されて絞り部（Ｃ₁）が形成されることを示している。
また、前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスにおいては、メタルハニカム体（Ｈ）の外径がメタルケーシング（Ｃ）の内径より小さいものを使用しているため、メタルケーシング（Ｃ）の非絞り部（非縮径）（Ｃ₂）の内周面と対応する部位に位置するメタルハニカム体（Ｈ）の外周面との間には、図６に示されるように空間部（Ｓ）が形成される。
前記空間部（Ｓ）は、当該部位にあるメタルハニカム体（Ｈ）部において、熱応力の吸収、緩和ゾーンとして有用であり、かつ断熱シール効果の役割を果たすものである。
【００３５】
本発明のメタル担体（ＭＳ）の製造プロセスにおいて、製造されるメタル担体（ＭＳ）の構造は、前記図６に示されるものに限定されず、例えば図７〜図８に示される変形例が可能である。
図７（１）のメタル担体（ＭＳ）は、前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）（図６参照）と同様に空間部（Ｓ）を有するメタル担体（ＭＳ）であるが、
(i) メタルハニカム体（Ｈ）部の最外層が平箔で構成されること、かつ、
(ii)前記最外層の平箔が、排気ガス通過方向（Ｆ）の流入側空間部（Ｓ）の排気ガスをメタルハニカム体（Ｈ）部の内側層の波箔へ流入させるために、略円形状の穴部（ａ）を有するもので構成されていること、
の点で相違するものである。
なお、図７（１）のメタル担体（ＭＳ）は、メタルハニカム体（Ｈ）部が排気ガス流出側の空間部（Ｓ）へ排気ガスを導出する穴部（ｂ）を有するもので構成されていることを示しているが、前記穴部（ｂ）は配設してもあるいは配設しなくてもよいものである。
【００３６】
図７（２）のメタル担体（ＭＳ）は、前記図７（１）のメタル担体（ＭＳ）と比較して、穴部（ａ），（ｂ）の形状が相違するだけである。
即ち、図７（２）のメタル担体（ＭＳ）において、メタルハニカム体（Ｈ）部の最外層の平箔に形成される穴部（ａ），（ｂ）の形状は、図７（１）の略円形状のものに対し略矩形状のものである。
本発明において、前記穴部（ａ）、（ｂ）の形状、及び配設個数は適宜に決めればよいものである。
また、本発明において、前記した空間部（Ｓ）に滞留する排気ガスをメタルハニカム体（Ｈ）の内部に導くという観点から、メタルハニカム体（Ｈ）の最外層が波箔で構成される場合であって、かつ前記波箔が縮径により完全に圧潰されるような場合には、前記波箔に対しても前記した平箔と同様な穴部（ａ）、（ｂ）を形成することが好ましいことはいうまでもないことである。
【００３７】
図８は、絞り加工前のメタルハニカム体（Ｈ）の外径とメタルケーシング（Ｃ）の内径が略同一のメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）を使用して製造してメタル担体（ＭＳ）の構造を示すもので、前記図６に対応する図である。
図８のメタル担体（ＭＳ）は、図６のメタル担体（ＭＳ）（第一実施態様）と相違して空間部（Ｓ）をもたないことはいうまでもないことである。しかし、図８のメタル担体（ＭＳ）は、図６の空間部（Ｓ）が形成される部位においてメタルケーシング（Ｃ）が絞り加工（縮径加工）されないため、メタルハニカム体（Ｈ）の軸方向に熱応力を吸収・緩和させることができるものである。
【００３８】
本発明の前記第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）の製造方法、あるいは他の変形例の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）は、メタルケーシング（Ｃ）の中間部においてメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）がメタルケーシングの絞り加工（縮径加工）により強固に一体化固着されたものである。従って、本発明により、メタルハニカム体（Ｈ）の構成部材である平箔と波箔の当接部位、あるいはメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接面に付加的に適用されるろう接合や溶接などの固着工程の負荷を軽減化させることができる。具体的には、ろう接合においては高価なろう材の使用量を低減化することができ、また溶接においては溶接部位の低減化ができるため経済的なメタル担体（ＭＳ）が提供される。
【００３９】
また、本発明においては、メタルハニカム体（Ｈ）の平箔と波箔の当接部を予め拡散・ろう付・溶接の単独もしくは複数により固着しておく場合、絞り加工後のメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）との固着工程の負荷をより一層軽減化もしくは省略することが可能である。
更に、メタルハニカム体（Ｈ）を単体で予めろう付する場合、従来のメタルケーシング（Ｃ）内に挿入した状態でろう付する場合と比較して、熱容量の面から３０〜５０％程度の熱エネルギーの軽減化（省エネルギー）が可能であり、ろう付時間の短縮、ろう付炉の小型化など、優れた生産性の向上が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のメタルハニカム体（Ｈ）と前記メタルハニカム体（Ｈ）を外包するメタルケーシング（Ｃ）を主要な構成要素とするメタル担体（ＭＳ）の製造方法は、汎用のプレス機を採用してメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）を一工程の絞り加工（縮径加工）により強固、かつ均一な締付け力により一体化させることができる。
即ち、プレス機を使用した本発明のプレス工法により経済的かつ効率的に、高品質のメタル担体（ＭＳ）を製造することができる。
【００４１】
また、本発明の製造プロセスにより製造されるメタル担体（ＭＳ）は、メタルケーシング（Ｃ）の軸方向にみて中間部位の所望幅が半径方向に絞り加工（縮径加工）されたこと、別言すればメタルハニカム体（Ｈ）の両端部の外周部はメタルケーシング（Ｃ）の内周面により押圧されず（絞り加工されず）、自由端となるため、熱応力の吸収・緩和ゾーンとして作用し、耐久性の優れたものである。
【００４２】
更にまた、本発明のプロセスにより製造されるメタル担体（ＭＳ）は、メタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）がメタルケーシング（Ｃ）の絞り加工により強固かつ均一な締め力により一体化されるため、メタルハニカム体（Ｈ）に適用されるろう接合や溶接などを経済的に行なうことができる。
即ち、メタルハニカム体（Ｈ）の構成部材（平箔と波箔）の当接部及びメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接面部に適用される固着手段において、例えばろう接合の場合、適用される高価なろう材の使用量を低減化することができる。また、溶接の場合、溶接部位の低減化など溶接工程を効率化することができる。従って、本発明により高品質でかつ経済的なメタル担体（ＭＳ）が提供される。
【００４３】
また、本発明においては、メタルハニカム体（Ｈ）の平箔と波箔の当接部を予め拡散・ろう付・溶接の単独もしくは複数により固着しておく場合、絞り加工後のメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）との固着工程の負荷をより一層軽減化もしくは省略することが可能である。
【００４４】
更に、本発明においては、メタルハニカム体（Ｈ）を単体で予めろう付する場合、従来のメタルケーシング（Ｃ）内に挿入した状態でろう付する場合と比較して、熱容量の面から３０〜５０％程度の熱エネルギーの軽減化（省エネルギー）が可能であり、ろう付時間の短縮、ろう付炉の小型化など、優れた生産性の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタル担体（ＭＳ）の製造方法の第一実施態様（プレス機採用のプレス絞り工法）を説明する図である。
【図２】本発明の第一実施態様の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）の平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の第一実施態様の製造方法に適用された絞り工具の正面図である。
【図５】本発明のメタル担体（ＭＳ）の製造方法に適用される他の絞り工具の一部断面図である。
【図６】本発明の第一実施態様の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）の一部断面図である。
【図７】本発明の他の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）を説明する図であり、図６に対応する図である。
【図８】本発明の更に他の製造方法により製造されたメタル担体（ＭＳ）を説明する図であり、図６に対応する図である。
【図９】従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ´）とから成るメタル担体（ＭＳ）の斜視図である。
【図１０】図９のメタル担体（ＭＳ）の正面図である。
【図１１】従来の回転絞り手段（回転絞りロール工法）により製造されたメタル担体（ＭＳ）の平面図である。
【図１２】図１１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図１３】従来の半割り型（上型及び下型）を利用した押圧加工法により製造したメタル担体（ＭＳ）の平面図である。
【図１４】図１３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図１５】従来の半割り型（上型及び下型）を利用した押圧加工法を説明する図である。
【符号の説明】
ＭＳ ……… メタル担体
Ｈ ………メタルハニカム体
１ ……… 平箔
２ ……… 波箔
３ ……… セル（網目状通気孔路）
Ｃ ……… メタルケーシング（本発明）
Ｃ₁……… 絞り部（縮径部）
Ｃ₂，Ｃ₂……… 非絞り部（非縮径部）
Ｃ₃……… メタルケーシング中間部の不完全縮径部
Ｃ´ ……… メタルケーシング（従来例）
Ｐ ……… プレス機
Ｐ₁……… 他方の型（上型）
Ｐ₂……… 一方の型（下型）
Ｘ ……… 位置決めブロック
Ｙ ……… ダイス
Ｚ ……… 絞り工具
Ｚ₁，Ｚ₂……… （絞り工具）セグメント部材
Ｚ_S……… （絞り工具）スリット
Ｓ ……… 空間部
ａ，ｂ ……… 穴部
Ｆ ……… 排気ガス通過方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a honeycomb structure (hereinafter simply referred to as a metal honeycomb body) for supporting an exhaust gas purification catalyst having a metal and honeycomb structure, and a metal casing (hereinafter simply referred to as a metal honeycomb body) enclosing the metal honeycomb body. It is related with the novel manufacturing method of the metal carrier for exhaust gas purification which consists of metal casing.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a new metal carrier manufacturing method that employs a die drawing method using a press as an integral fixing means for a metal honeycomb body and a metal casing.
[0003]
More specifically, in the present invention, as a means for integrally fixing the metal honeycomb body and the metal casing, both members (metal honeycomb body portion and metal casing portion) are mechanically strengthened by adopting a die drawing method using a press machine. The present invention relates to a method of manufacturing a metal carrier characterized by being integrally fixed. In the metal carrier manufacturing method of the present invention, both the members (metal honeycomb body and metal casing) are mechanically firmly integrated, so that the metal honeycomb body and / or the metal honeycomb body and the metal casing are in contact with each other. This is a new and economical manufacturing method of a metal carrier that can reduce the load of additional fixing work such as brazing and welding applied to the contact surface.
[0004]
[Prior art]
A conventional typical metal carrier for purifying exhaust gas is shown in FIGS. As shown in the figure, this type of metal carrier (MS) is formed by alternately stacking a flat strip (flat foil) (1) and a corrugated strip (corrugated) (2) made of a thin metal plate. The metal honeycomb body (H) for supporting the exhaust gas purification catalyst having the honeycomb structure and the metal casing (C ′) enclosing the metal honeycomb body (H).
[0005]
More specifically, the metal honeycomb body (H) is formed by alternately stacking a flat strip (flat foil) (1) and a corrugated strip (corrugated foil) (2) made of a heat-resistant thin metal plate. In addition, it is a honeycomb structure manufactured by winding and forming this, and serves as a base for supporting an exhaust gas purifying catalyst (for example, a catalyst system using Pt, Rh, Pd, etc.).
And the said metal honeycomb body (H) is accommodated in the inside of a metal casing (C '), as shown in FIGS. 9-10, and it adheres and becomes a metal support | carrier (MS).
[0006]
The metal carrier (MS) is referred to as a metal support or a metal substrate in the industry, and an abbreviation (MS) is used. In this sense, FIGS. 9 to 10 also use abbreviations (MS).
In addition, the abbreviation (H) is used for the honeycomb structure due to the honeycomb structure (Honeycomb Structure).
Further, the abbreviation (C) is used for the metal casing because of the casing (Casing). In addition, in order to distinguish this invention and a prior art, the thing of a prior art is shown by the symbol (D ') with a dash.
[0007]
As the metal honeycomb body (H) which is a main component of the conventional metal carrier (MS) described above, those having various structures have been proposed.
Since the metal honeycomb body (H) shown in FIGS. 9 to 10 is formed by winding and laminating a flat foil (1) and a corrugated foil (2), It is commonly known.
9 is a perspective view of a metal carrier (MS) manufactured by fixing a conventional wound type metal honeycomb body (H) in a metal casing (C ′), and FIG. 10 is shown in FIG. 1 shows a front view of a conventional metal carrier (MS).
[0008]
The above-described conventional winding type metal honeycomb body (H) includes, for example, a flat foil (1) and a corrugated foil made of heat-resistant Fe—Cr 20% -Al 5% thin steel plate of 100 μm or less (preferably 50 μm or less). (2) are alternately stacked so as to have abutting portions, which are wound and formed into a single spiral shape to form a number of mesh-like vent passages (cells) for exhaust gas passages in the axial direction. A honeycomb structure having 3) is obtained.
[0009]
In addition, as the metal honeycomb body (H) which is a main component of the metal carrier (MS), in addition to the above-described wound type, a honeycomb structure is formed from a flat foil (1) and a corrugated foil (2). The thing of various structures is proposed by the difference in the manufacturing method.
[0010]
Although not shown, for example, a layer type of a structure in which flat foils and corrugated foils are stacked in contact with each other in layers, other than that, Japanese Patent Laid-Open No. 62-273050, Japanese Patent Laid-Open No. 62-273051, Various metal honeycombs having a shape structure such as a radial type, an S-shaped type, a saddle type, and an X-wrap (saddle type) disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-502660 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-227855 The body (H) is known.
[0011]
Further, as the metal casing (C ′) of the above-described conventional metal carrier (MS), a cylindrical body for housing and fixing the metal honeycomb body (H) is used.
The front (cross-sectional) shape of the metal casing (C ′) is not limited to the circular shape shown in FIGS. 9 to 10, and has a shape that matches the front (cross-sectional) shape of the metal honeycomb body (H). For example, an elliptical shape, an oval shape, a racetrack shape, a polygonal shape, or other irregular shapes may be used.
[0012]
And since the above-mentioned conventional metal support | carrier (MS) is used on the severe thermal environmental conditions called an exhaust-gas system | strain, both the foil materials (flat foil and corrugated foil) which comprise a metal honeycomb body (H) are used. ) Is firmly fixed.
This is because the metal honeycomb body (H) which is a main component of the metal carrier (MS) is exposed to a high temperature of the exhaust gas itself and a high temperature generated by an exothermic reaction between the exhaust gas and the exhaust gas purification catalyst. This is because a large thermal stress is generated under such a high temperature atmosphere, and the abutting portion is firmly fixed by a fixing method such as brazing or welding so as to withstand the thermal stress.
[0013]
That is, in the metal honeycomb body (H), the contact portion between the flat foil and the corrugated foil, which are constituent members, is fixed by various methods and methods from the viewpoint of ensuring the durability under the severe conditions described above. The
For example, a connection portion between a flat foil and a corrugated foil at a desired site inside the metal honeycomb body (H) is fixed by fixing means such as brazing or welding (Japanese Patent Publication No. 63-44466, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-218442). reference).
[0014]
On the other hand, the contact surfaces of the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C ′) are also firmly fixed from the viewpoint of preventing separation based on the thermal stress and vibration of both components. In addition, a large thermal stress is generated inside the metal honeycomb body (H), which concentrates and accumulates on the contact surfaces of both constituent elements to induce separation of both constituent elements, but absorbs and relaxes the above-described thermal stress. In order to achieve this, there has also been proposed a method in which a specific portion of the contact surface is fixed by brazing or the like (see, for example, Japanese Utility Model Publication No. 62-19443).
[0015]
As described above, in the manufacture of the metal carrier (MS), the contact portions of the two foil materials (flat foil and corrugated foil) constituting the metal honeycomb body (H), and the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C The contact surface of ′) is fixed by applying fixing means such as brazing (brazing) or welding from the viewpoint of durability.
As the fixing means, generally, a brazing method is widely adopted from the viewpoint of productivity and uniformity of fixing strength.
[0016]
However, the brazing method as the fixing means described above leaves room for improvement. For example, since the brazing material generally used in the brazing joint method is a use condition in a high temperature atmosphere of a metal carrier (MS), an expensive high temperature brazing material such as Ni-based or Ni-Cr-based is used. Therefore, reduction of the amount of use is strongly demanded from the viewpoint of economy.
In addition, the amount of brazing material used is reduced because the contact area of the contact portions of both foil materials (wave foil and flat foil) is large. When applied, the amount of brazing filler metal used will increase, so the alloying reaction between the brazing filler metal component and the metal component of both foils, the heat resistance of both foils due to the diffusion reaction, and the dead activation of the catalyst, etc. From this aspect, reduction of the amount of brazing filler metal is strongly demanded.
In addition, although the area of the contact part of the both foil materials depends on the corrugated structure of the corrugated foil, it covers 10 to 30% of the total area. In particular, when the corrugated structure of the corrugated foil has a rectangular wave or a trapezoidal wave, the area of the abutting portion becomes larger because of the firm fixation between the two foil materials.
[0017]
Various fixing techniques for integrating a metal honeycomb body portion and a metal casing portion are known in the art.
In general, a metal honeycomb body (H) having a slightly larger outer diameter than the inner diameter of the metal casing (C ′) is adjusted, and the metal honeycomb body (H) is adjusted to a metal casing (C ′). ) Is used for press-fitting and filling. In the case of this method, there is room for improvement from the viewpoint of uniform and strong fixation of both members (metal honeycomb body part and metal casing part) because the outer diameter of the metal honeycomb body varies. is there. In addition to the above-described method, for example, the following method has been proposed.
[0018]
The metal honeycomb body (H) is fixed in a desired position in the metal casing (C ′), a rotary throttle means is applied to the outer peripheral surface of the metal casing (C ′), and the shaft of the metal casing (C ′) There is a system in which a reduced diameter portion having a desired width is formed as viewed in the direction, and both members (metal honeycomb body portion and metal casing portion) are integrally fixed. This scheme is illustrated in FIGS.
In order to form the reduced diameter portion by the rotary squeezing means, for example, both members are positioned, a plurality or a plurality of sets of rotary squeeze rolls are disposed on the outer peripheral surface of the metal casing (C ′), and the metal casing (C It may be performed while pressing in the radial direction of ′) and displacing the desired width in the axial direction of the metal casing (C ′).
As is apparent from the foregoing, this system requires a dedicated machine for rotary drawing, and leaves room for improvement in processing accuracy (and hence the uniform and strong fixing strength of both members).
[0019]
In addition, there is a method in which both the members (the metal honeycomb body portion and the metal casing portion) are integrated by pressing the half mold from above and below (or left and right). This scheme is illustrated in FIGS.
As shown in FIG. ₁ ') And lower mold (P ₂ ') Is used to press and integrate both members. ₁ ') And lower mold (P ₂ ′) Is a method in which a pressing force is applied, so that the diameter-reduced part (C ₁ '), Especially both types (P ₁ ', P ₂ ′) Near the mating part (C in FIGS. 14 to 15) _Three There is a problem that the tightening in the vicinity of the ′ portion is weak, which leaves an improvement.
[0020]
Furthermore, although not shown, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-268834 discloses a metal casing (C ′) larger than the finished outer diameter, an outer diameter larger than the finished outer diameter and smaller than the inner diameter of the metal casing (C ′). The metal honeycomb body (H) having the above structure is inserted, and the insert body is housed in a retraction jig composed of a plurality of metal segments (for example, those divided into 10 to 20), and the retraction is performed as described above. The jig is communicated with the die, and the metal casing (C ′) and the metal honeycomb body (H) are simultaneously drawn (reduced diameter) over the entire width of the metal casing (C ′), and further brazed. A method for producing a metal carrier is disclosed.
However, the above-mentioned proposal is for drawing (reducing diameter processing) the entire outer periphery of the metal honeycomb body (H), improving the thermal stress relaxation characteristics of the metal honeycomb body (H), and expensive brazing material. Does not disclose the technical idea of partially reducing the diameter of the metal casing part from the standpoint of saving (reducing) the cost, and also has a dedicated machine (equipment) such as a retractable hydraulic cylinder for drawing (reducing diameter) There is a problem of being forced.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is an improvement of the conventional fixing technique of the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C), which is applied to the metal honeycomb body (H) in the next process, such as brazing and welding. In other words, it was invented from the viewpoint of developing an integrated fixing means for both members that can reduce the amount of brazing material used during brazing, for example.
In addition, the present invention has been invented in view of the development of a simple means capable of integrating both members with a uniform fixing force.
[0022]
As a result, the present inventors reduce the diameter of a specific part (particularly the substantially central part of the metal casing part) instead of the entire area as viewed in the axial direction of the metal casing (C), that is, adopt a partial diameter reduction. In addition, the partial diameter reduction is performed by using a general-purpose press machine, a diameter reduction tool (drawing tool) disposed on the outer peripheral portion of the metal casing (C) of one type of the press machine, and the other type. A die that is arranged in a manner to reduce the outer diameter of the metal honeycomb body (H) in the radial direction in cooperation with the diameter reducing tool (drawing tool), Has been found to be extremely effective when incorporated in the press.
[0023]
The present invention has been completed based on the above findings. According to the present invention, the integrated fixing strength of the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C) can be made uniform without using a special dedicated machine, and the metal honeycomb body (H) portion and the metal honeycomb body can be made uniform. Economical and efficient metal carrier (MS) that can reduce the work load of fixing means such as additional brazing and welding applied to the abutting surfaces of (H) and the metal casing (C) A manufacturing method is provided.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
Briefly describing the present invention, the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst having a honeycomb structure in which flat strips (flat foils) and corrugated strips (flat foils) made of thin metal plates are alternately stacked. In a method for manufacturing a metal carrier comprising a metal honeycomb body for carrying, and a metal casing enclosing the metal honeycomb body, the manufacturing method includes:
(i) a positioning block for positioning the metal honeycomb body disposed in one mold of the press machine at a desired position in the metal casing;
(ii) A metal casing for squeezing the metal casing in cooperation with a die arranged in the other die of the press at an intermediate portion in the axial direction of the metal casing and radially from the outer periphery of the metal casing. A drawing tool arranged on the outer periphery,
(iii) a die which is disposed in the other die of the press machine and displaces the outer peripheral surface of the drawing tool by a pressing force in the radial direction of the metal casing when the relative distance between both the die becomes small,
The metal casing was drawn to the extent that the outer diameter of the metal honeycomb body was reduced at the intermediate portion of the metal casing containing the metal honeycomb body, and the metal honeycomb body and the metal casing were integrally fixed. The present invention relates to a method for manufacturing a metal carrier.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the technical configuration and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Needless to say, the present invention is not limited to the illustrated one. Further, for convenience of explanation, the structure of the metal honeycomb body (H) will be described with respect to a wound type prepared by batch winding and forming flat and corrugated foils alternately stacked. The structure of the metal honeycomb body (H) is not limited to this.
[0026]
FIGS. 1-6 is a figure explaining the manufacturing method of the metal support | carrier (MS) of the 1st embodiment of this invention.
FIG. 1 shows a drawing (reduction in diameter) from a peripheral portion of a metal casing (C) that accommodates a metal honeycomb body (H) by using a general-purpose press machine and cooperating with a drawing tool (Z) and a die (Y). ) A first embodiment of a method of manufacturing a metal carrier (MS) by integrally fixing both members (metal honeycomb body and metal casing) by a processing method (hereinafter sometimes referred to as a press drawing method). It is a figure explaining the (press drawing construction method of a press machine adoption).
FIG. 2 shows a plan view of the metal carrier (MS) manufactured by the method of manufacturing the metal carrier (MS) of the first embodiment.
3 shows a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 4 is a front view (viewed from the upper mold side) of the drawing tool (Z) applied to the method of manufacturing the metal carrier (MS) of the first embodiment.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of another squeezing tool (Z) applied to the metal carrier (MS) manufacturing method of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a metal carrier (MS) manufactured by the method of manufacturing a metal carrier (MS) according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
A method of manufacturing a metal carrier (MS) by integrally fixing a metal honeycomb body (H) and a metal casing (C) by the press drawing method according to the first embodiment of the present invention is as follows. It consists of equipment configuration and process.
(1). Lower mold (P ₂ ) And the upper mold (P ₁ ) Is used.
(2). Lower mold of the press (P) (P ₂ ) Is provided with a positioning block (X) for positioning the metal honeycomb body (H) at a desired axial position in the metal casing (C).
(3) A metal casing (C) having a metal honeycomb body (H) loosely fitted therein is placed on the positioning block (X).
(4) In the outer peripheral portion of the metal casing (C) placed on the positioning block (X), an upper die (P) described later at a substantially intermediate portion in the axial direction and in the circumferential direction. ₁ The drawing tool (Z) is arranged so as to reduce the diameter of the metal casing (C) to the extent that the outer diameter of the metal honeycomb body (H) is reduced at least in cooperation with the die (Y) arranged in Set up.
(5). Lower mold (P ₂ ) Lower mold and lower mold (P ₁ ) Is provided with a die (Y) for drawing a substantially intermediate portion of the metal casing (C) in the radial direction in cooperation with the drawing tool (Z).
(6) In the press machine (P) having the above structure, the upper die (P ₁ ) The lower mold (P ₂ ) Direction, and the drawing tool (Z) and die (Y) work together to draw the middle part of the metal casing (C) in one step (one stroke). (MS) is manufactured.
[0028]
The structure of the metal carrier (MS) manufactured by the press drawing method according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
FIG. 2 is a plan view of the metal carrier (MS), and the metal casing (C) has a narrowed portion (reduced diameter portion) (C ₁ ) And non-throttle portions (non-diameter portions) (C ₂ ).
In the figure (C _Three ) Will be described in detail with reference to FIG. 4 to be described later, but due to the configuration of the drawing tool (Z), the drawing portion (reduced diameter portion) (C) of the metal casing (C). ₁ ) Incompletely reduced diameter portion formed in the axial direction of the outer peripheral surface, that is, the protruding portion of the metal casing (C) formed in the slit portion (joint of the mold) between the segments of the drawing tool (Z) It is shown.
[0029]
The press machine (P) applied to the manufacturing process of the metal carrier (MS) of the first embodiment of the present invention may employ a general-purpose mechanism / configuration. That is, the upper mold (P ₁ ) And lower mold (P ₂ ), A general-purpose press (P) that generates a pressing force and presses the workpiece may be employed.
In FIG. 1, the upper mold (P ₁ ) And lower mold (P ₂ ) Is shown in the vertical direction, but it may be in the horizontal direction or in the oblique direction. The upper mold (P ₁ ) And lower mold (P ₂ ) Between the upper mold (P ₁ ) Is not limited to those that are changed by the descending and ascending method, but may be the opposite or may be a method by simultaneous movement of both.
[0030]
The drawing tool (Z) applied to the manufacturing process of the metal carrier (MS) of the first embodiment of the present invention has a slit (Z) with a desired width in the circumferential direction of the metal casing (C) as shown in FIG. _S ) And is divided into multiple parts. That is, FIG. 4 shows six segments Z. ₁ ~ Z ₆ A multi-part drawing tool (Z) consisting of
When the outer periphery of the metal casing (C) is radially drawn by the cooperation of the drawing tool (Z) and the die (Y), slits between the segments (in relation to the reduction ratio of the metal casing (C)) ( Z _S ) Spacing, eg Z ₁ And Z ₂ Although the interval between them is narrowed, the incompletely reduced diameter portion (C _Three ) (See FIG. 3).
[0031]
In the present invention, the structure of the drawing tool (Z) is not limited to that shown in FIGS.
For example, the structure shown in FIG. 5 may be used.
That is, FIG. 5 (1) shows a drawing tool (Z) used for intermittently forming two drawing portions in one step in the axial direction at an intermediate portion in the axial direction of the metal casing (C). FIG. FIG. 5 (2) shows a drawing tool (Z) used to form three drawing parts intermittently in a single step at an intermediate portion viewed in the axial direction of the metal casing (C). It is sectional drawing.
In the present invention, it goes without saying that the number of the aperture portions that are intermittently throttled may be set as desired.
The intermittent portion (non-throttle portion) formed between the two or more narrowed portions (reduced diameter portions) acts as an absorption / relaxation zone for large thermal stress generated in the metal honeycomb body (H). Needless to say.
[0032]
Further, in the present invention, the structure of the drawing tool (Z) depends on the cross-sectional shape of the metal carrier (MS), and thus depends on the cross-sectional shapes of the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C). It is not limited to the circular shape shown in the plan view. That is, it goes without saying that the metal carrier (MS) may have a cross-sectional shape, for example, a structure corresponding to a desired shape such as an oval shape or a racetrack shape.
[0033]
The structure of the die (Y) applied to the manufacturing process of the metal carrier (MS) according to the first embodiment of the present invention is such that the metal casing (C) is moved at least from the outer peripheral portion in cooperation with the drawing tool (Z). There are no restrictions as long as the metal honeycomb body (H) can be processed so that the outer diameter is reduced.
[0034]
A part of the structure of the metal carrier (MS) manufactured by the metal carrier (MS) manufacturing process of the first embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 6 shows a metal casing (H) in which the outer peripheral surface of the metal honeycomb body (H) is reduced in diameter in the region of the metal casing (C) corresponding to the outer peripheral portion having a desired width at the intermediate portion of the metal honeycomb body (H). (C) bites into the metal honeycomb body (H), and both the members are firmly integrated to form the throttle portion (C ₁ ) Is formed.
Moreover, in the manufacturing process of the metal carrier (MS) of the first embodiment, the metal honeycomb body (H) having an outer diameter smaller than the inner diameter of the metal casing (C) is used. ) Non-throttle part (non-reduced diameter) (C ₂ ) And an outer peripheral surface of the metal honeycomb body (H) located at a corresponding portion, a space (S) is formed as shown in FIG.
The space portion (S) is useful as a thermal stress absorption and relaxation zone in the metal honeycomb body (H) portion in the portion, and plays a role of a heat insulating sealing effect.
[0035]
In the metal carrier (MS) manufacturing process of the present invention, the structure of the metal carrier (MS) to be manufactured is not limited to that shown in FIG. 6, and for example, the modifications shown in FIGS. 7 to 8 are possible. It is.
The metal carrier (MS) in FIG. 7 (1) is a metal carrier (MS) having a space (S) as in the metal carrier (MS) of the first embodiment (see FIG. 6).
(i) the outermost layer of the metal honeycomb body (H) is composed of a flat foil, and
(ii) The flat foil of the outermost layer allows the exhaust gas in the inflow side space (S) in the exhaust gas passage direction (F) to flow into the corrugated foil of the inner layer of the metal honeycomb body (H). Being composed of a circular hole (a),
This is a difference.
The metal carrier (MS) shown in FIG. 7 (1) is configured such that the metal honeycomb body (H) has a hole (b) through which exhaust gas is led out to the space (S) on the exhaust gas outflow side. However, the hole (b) may or may not be provided.
[0036]
The metal carrier (MS) in FIG. 7 (2) is different from the metal carrier (MS) in FIG. 7 (1) only in the shapes of the holes (a) and (b).
That is, in the metal carrier (MS) of FIG. 7 (2), the shapes of the holes (a) and (b) formed in the outermost flat foil of the metal honeycomb body (H) are as shown in FIG. It is a substantially rectangular shape with respect to the substantially circular shape.
In the present invention, the shape and the number of the holes (a) and (b) may be determined as appropriate.
Further, in the present invention, when the outermost layer of the metal honeycomb body (H) is made of corrugated foil from the viewpoint of guiding the exhaust gas staying in the space (S) described above to the inside of the metal honeycomb body (H). In addition, when the corrugated foil is completely crushed by the reduced diameter, holes (a) and (b) similar to the flat foil described above are formed on the corrugated foil. It goes without saying that is preferable.
[0037]
FIG. 8 shows a metal carrier manufactured using a metal honeycomb body (H) and a metal casing (C) in which the outer diameter of the metal honeycomb body (H) before drawing and the inner diameter of the metal casing (C) are substantially the same. FIG. 7 shows a structure of (MS) and corresponds to FIG.
It goes without saying that the metal carrier (MS) in FIG. 8 does not have a space (S), unlike the metal carrier (MS) in FIG. 6 (first embodiment). However, in the metal carrier (MS) of FIG. 8, the metal casing (C) is not drawn (reduced diameter) at the portion where the space (S) of FIG. 6 is formed. Thermal stress can be absorbed and relaxed in the direction.
[0038]
The metal carrier (MS) manufactured by the manufacturing method of the metal carrier (MS) of the first embodiment of the present invention or the manufacturing method of another modified example has a metal honeycomb body ( H) and the metal casing (C) are firmly integrated and fixed by drawing processing (diameter reduction processing) of the metal casing. Therefore, according to the present invention, the present invention is additionally applied to the contact portion between the flat foil and the corrugated foil, which are constituent members of the metal honeycomb body (H), or the contact surface between the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C). It is possible to reduce the load of the adhering process such as brazing and welding. Specifically, the amount of expensive brazing filler metal used in brazing can be reduced, and the number of welded parts can be reduced in welding, thereby providing an economical metal carrier (MS).
[0039]
Further, in the present invention, when the contact portion between the flat foil and the corrugated foil of the metal honeycomb body (H) is fixed in advance by diffusion, brazing, or welding alone or plurally, the metal honeycomb body after drawing ( It is possible to further reduce or omit the load of the fixing process between H) and the metal casing (C).
Furthermore, when brazing the metal honeycomb body (H) alone in advance, the heat capacity is about 30 to 50% compared to the case of brazing the metal honeycomb body (H) inserted in the conventional metal casing (C). Energy reduction (energy saving) is possible, and excellent productivity improvements such as shortening the brazing time and downsizing of the brazing furnace can be obtained.
[0040]
【The invention's effect】
The manufacturing method of the metal carrier (MS) having the metal honeycomb body (H) of the present invention and the metal casing (C) enclosing the metal honeycomb body (H) as main components employs a general-purpose press. The metal honeycomb body (H) and the metal casing (C) can be integrated with a strong and uniform tightening force by a single drawing process (diameter reduction process).
That is, a high-quality metal carrier (MS) can be produced economically and efficiently by the press method of the present invention using a press machine.
[0041]
Further, in the metal carrier (MS) manufactured by the manufacturing process of the present invention, the desired width of the intermediate part is drawn (reduced diameter) in the radial direction when viewed in the axial direction of the metal casing (C). In this case, the outer peripheral part of both ends of the metal honeycomb body (H) is not pressed (not drawn) by the inner peripheral surface of the metal casing (C), and becomes a free end, thus acting as a thermal stress absorption / relaxation zone. And excellent in durability.
[0042]
Furthermore, in the metal carrier (MS) manufactured by the process of the present invention, the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C) are integrated with a firm and uniform tightening force by drawing the metal casing (C). Therefore, brazing joining or welding applied to the metal honeycomb body (H) can be performed economically.
That is, in the fixing means applied to the contact portion between the constituent members (flat foil and corrugated foil) of the metal honeycomb body (H) and the contact surface portion between the metal honeycomb body (H) and the metal casing (C), for example, brazing In this case, the amount of expensive brazing material to be applied can be reduced. In the case of welding, it is possible to improve the efficiency of the welding process such as reduction of the welded part. Therefore, the present invention provides a high-quality and economical metal carrier (MS).
[0043]
Further, in the present invention, when the contact portion between the flat foil and the corrugated foil of the metal honeycomb body (H) is fixed in advance by diffusion, brazing, or welding alone or plurally, the metal honeycomb body after drawing ( It is possible to further reduce or omit the load of the fixing process between H) and the metal casing (C).
[0044]
Furthermore, in the present invention, when the metal honeycomb body (H) is brazed alone in advance, compared to the case of brazing in a state of being inserted into the conventional metal casing (C), 30 to 30 in terms of heat capacity. Thermal energy can be reduced by about 50% (energy saving), and excellent productivity improvements such as shortening the brazing time and downsizing of the brazing furnace can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment (press drawing method employing a press) of a method for producing a metal carrier (MS) of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a metal carrier (MS) manufactured by the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 4 is a front view of a drawing tool applied to the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of another drawing tool applied to the metal carrier (MS) manufacturing method of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a metal carrier (MS) manufactured by the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a metal carrier (MS) manufactured by another manufacturing method of the present invention, corresponding to FIG.
FIG. 8 is a view for explaining a metal carrier (MS) manufactured by still another manufacturing method of the present invention, corresponding to FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a metal carrier (MS) including a conventional wound type metal honeycomb body (H) and a metal casing (C ′).
10 is a front view of the metal carrier (MS) of FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a plan view of a metal carrier (MS) manufactured by conventional rotary drawing means (rotary drawing roll method).
12 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 13 is a plan view of a metal carrier (MS) manufactured by a pressing method using a conventional half mold (upper mold and lower mold).
14 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 15 is a diagram for explaining a press working method using a conventional half die (upper die and lower die).
[Explanation of symbols]
MS ……… Metal carrier
H ……… Metal honeycomb body
1 ……… Flat foil
2 ……… Wave foil
3 ……… Cell (Reticulated air passage)
C ......... Metal casing (present invention)
C ₁ ……… Restricted part (reduced diameter part)
C ₂ , C ₂ ……… Non-throttle part
C _Three .... Incompletely reduced diameter part of the metal casing middle
C '……… Metal casing (conventional example)
P ……… Press machine
P ₁ ……… The other mold (upper mold)
P ₂ ……… One mold (lower mold)
X ……… Positioning block
Y ……… Dice
Z ……… Drawing tool
Z ₁ , Z ₂ ……… (Drawing tool) Segment material
Z _S ……… (Drawing tool) Slit
S ……… Space
a, b ……… Hole
F ……… Exhaust gas passage direction

Claims

Metal honeycomb body for supporting an exhaust gas purifying catalyst having a honeycomb structure in which flat strips (flat foil) and corrugated strips (wave foils) made of thin metal plates are alternately stacked, and the metal In a method of manufacturing a metal carrier comprising a metal casing that encloses a honeycomb body, the manufacturing method includes:
(i) a positioning block for positioning the metal honeycomb body disposed in one mold of the press machine at a desired position in the metal casing;
(ii) A metal casing for squeezing the metal casing in cooperation with a die disposed in the other die of the press machine in the radial direction from the outer peripheral portion of the metal casing at an intermediate portion viewed in the axial direction of the metal casing. A drawing tool arranged on the outer periphery,
(iii) a die that is arranged in the other die of the press and whose outer peripheral surface of the drawing tool is mutated by a pressing force in the radial direction of the metal casing when the relative distance between the two die becomes small,
The metal casing was drawn to the extent that the outer diameter of the metal honeycomb body was reduced at the intermediate portion of the metal casing containing the metal honeycomb body, and the metal honeycomb body and the metal casing were integrally fixed. A method for producing a metal carrier.

The method for producing a metal carrier according to claim 1, wherein the metal honeycomb body is fixed in advance by one or a plurality of diffusion, brazing, and welding.