生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擠出原料以形成蜂窩模制體并燒制蜂窩模制體以生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩結(jié)構(gòu)體廣為人知用于支承其中的催化劑。催化劑具有凈化特性。通常，這種蜂窩結(jié)構(gòu)體具有按照格子狀形狀布置的胞壁和由胞壁包圍的多個(gè)胞元。當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)體支承其中的催化劑并且被安裝在機(jī)動(dòng)車輛等的尾氣凈化系統(tǒng)的尾氣管(排氣管)上時(shí)，在蜂窩結(jié)構(gòu)體中被支承的催化劑通過從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排放的經(jīng)過機(jī)動(dòng)車輛的尾氣管的尾氣在預(yù)定高溫下被激活。被激活的催化劑凈化尾氣，并且被凈化的尾氣排放至尾氣凈化系統(tǒng)之外。
[0003]近來，鑒于環(huán)境保護(hù)，因?yàn)闇p少機(jī)動(dòng)車輛排放等的車輛排放控制逐年變得更加嚴(yán)格，所以存在對(duì)減少從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣中含有的二氧化碳以及進(jìn)一步提高機(jī)動(dòng)車輛的燃料效率的強(qiáng)烈需求。因此，存在對(duì)具有改進(jìn)和有效的尾氣凈化能力的蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)烈需求。為了滿足這些近來的需求，已提出了具有各種結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。已提出的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，其中，內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分具有不同的胞元密度。另一技術(shù)公開了蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一結(jié)構(gòu)，其中，邊界分隔壁形成在內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分之間，其橫截面垂直于蜂窩結(jié)構(gòu)體的軸向。然而，這些技術(shù)需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，以生產(chǎn)用于生產(chǎn)這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的金屬模具。此外，當(dāng)生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體時(shí)會(huì)存在弄壞金屬模具的缺點(diǎn)，并在生產(chǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生胞元的缺陷。實(shí)際上，利用金屬模具難以生產(chǎn)具有復(fù)雜機(jī)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
[0004]為了解決這種傳統(tǒng)問題，專利文獻(xiàn)日本專利特開N0.H04-332614公開了一種利用具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)的金屬模具的方法，在這種金屬模具中，小直徑的內(nèi)部金屬模具安裝至具有穿孔的外部金屬模具。
[0005]然而，在該專利文獻(xiàn)中使用的金屬模具的結(jié)構(gòu)中，在內(nèi)部金屬模具與外部金屬模具之間的安裝部分產(chǎn)生高的局部應(yīng)力，并且作為結(jié)果，當(dāng)金屬模具用于生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體時(shí)高的局部應(yīng)力弄壞金屬模具。此外，通常難以正確地將形成在內(nèi)側(cè)金屬模具中的進(jìn)料口與形成在外側(cè)金屬模具中的進(jìn)料口進(jìn)行匹配，并且難以生產(chǎn)具有這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬模具。也就是說，難以生產(chǎn)對(duì)應(yīng)于復(fù)雜的并且具有多種胞元結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的金屬模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，希望提供一種利用具有良好制造效率的改進(jìn)的結(jié)構(gòu)的金屬模具生產(chǎn)具有各種胞元結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法。
[0007]示例性實(shí)施例提供了一種生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法，其包括成形步驟和燒制步驟。所述方法使用具有裝配在一起的第一金屬模具和第二金屬模具的金屬模具。成形步驟將原料從送進(jìn)表面?zhèn)人瓦M(jìn)至金屬模具內(nèi)，并將原料從金屬模具中的擠出表面擠出到金屬模具以夕卜，以使蜂窩模制體成形。燒制步驟在高溫下燒制蜂窩模制體以生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體。具體地說，所述方法使用具有特定結(jié)構(gòu)的包括第一金屬模具和第二金屬模具的金屬模具。第一金屬模具布置在原料的擠出方向的上游側(cè)，第二金屬模具布置在擠出方向的下游側(cè)。第一金屬模具具有突出部分、多個(gè)原料第一送進(jìn)孔、第一狹槽和多個(gè)原料第二送進(jìn)孔。在金屬模具中，第一金屬模具的突出部分沿著擠出方向朝著第一金屬模具的下游側(cè)突出。第一金屬模具中的原料第一送進(jìn)孔形成在突出部分中從送進(jìn)表面朝著擠出方向延伸。第一金屬模具中的第一狹槽在擠出表面以蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀形成，以與原料第一送進(jìn)孔連通。第一金屬模具中的原料第二送進(jìn)孔形成在第一金屬模具的突出部分周圍，并且送進(jìn)表面通過原料第二送進(jìn)孔與第二金屬模具的鄰接表面連通。第二金屬模具具有穿通孔、多個(gè)連通孔和第二狹槽。穿通孔與金屬模具中的第一金屬模具的突出部分安裝。連通孔形成在穿通孔周圍，并從鄰接表面?zhèn)瘸鴶D出方向延伸。第二狹槽在擠出表面以蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀形成，以與第一金屬模具中的連通孔連通。第二金屬模具中的連通孔與第一金屬模具中的原料第二送進(jìn)孔連通。
[0008]根據(jù)示例性實(shí)施例的方法執(zhí)行成形步驟和燒制步驟以生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體。具體地說，成形步驟使用具有上述改進(jìn)的結(jié)構(gòu)的金屬模具。當(dāng)成形步驟將原料從金屬模具的送進(jìn)表面送進(jìn)時(shí)，原料通過原料第一送進(jìn)孔。成形步驟還將原料從蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀的第一狹槽中擠出。具有蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀的原料經(jīng)過原料第二送進(jìn)孔，并且從第二狹槽中擠出，以生成具有蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀的蜂窩模制體。根據(jù)各種需求，第一金屬模具和第二金屬模具可包括具有不同狹槽密度和不同形狀的第一狹槽和第二狹槽。因此，該方法生產(chǎn)具有不同的胞元結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
[0009]在該方法使用的金屬模具的第一金屬模具的突出部分中，從送進(jìn)表面送進(jìn)原料，并且將其通過原料第一送進(jìn)孔從擠出表面的第一狹槽平穩(wěn)地?cái)D出。另一方面，經(jīng)過第一金屬模具中的原料第二送進(jìn)孔的原料通過連通孔從第二金屬模具中的第二狹槽擠出。原料第二送進(jìn)孔與連通孔連通。具體地說，第二金屬模具的表面可接收在成形步驟中產(chǎn)生的第一金屬模具的變形應(yīng)力。金屬模具的結(jié)構(gòu)可當(dāng)在成形步驟中原料的成形壓力(S卩，送進(jìn)壓力)增大時(shí)抑制在金屬模具中產(chǎn)生的局部高應(yīng)力。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例的方法可在高的成形壓力(即，送進(jìn)壓力)下執(zhí)行成形步驟，而不損壞金屬模具和使金屬模具變形，并且以良好生產(chǎn)率生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體。
【附圖說明】
[0010]將參照附圖以舉例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選非限制性實(shí)施例，其中:
[0011]圖1是示出通過根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的方法生產(chǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)體5(或蜂窩模制體4)的透視圖；
[0012]圖2是示出通過根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的方法生產(chǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)體5(或蜂窩模制體4)的沿著垂直于蜂窩結(jié)構(gòu)體的軸向的方向的剖視圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的生產(chǎn)蜂窩模制體4的方法使用的金屬模具I的前視圖；
[0014]圖4是圖3所示的金屬模具I的后視圖；
[0015]圖5是示出圖3所示的金屬模具I中的區(qū)域V的放大圖；
[0016]圖6是示出沿圖3所示的線V1-VI截取的金屬模具I的橫截面的示圖；
[0017]圖7是示出圖6所示的區(qū)域VII的放大圖；
[0018]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的金屬模具I中的第一金屬模具2的前視圖；
[0019]圖9是圖8所示的第一金屬模具2的后視圖；
[0020]圖10是示出沿圖8所示的線X-X截取的金屬模具I的第一金屬模具2的橫截面的不圖；
[0021]圖11是示出圖8所示的區(qū)域XI的放大圖；
[0022]圖12是示出沿圖11所示的線XI1-XII截取的第一金屬模具2的橫截面的示圖；
[0023]圖13是示出圖8所示的第一金屬模具2中的區(qū)域XIII的放大圖；
[0024]圖14是示出沿圖13所示的線XIV-XIV截取的第一金屬模具2的橫截面的示圖；
[0025]圖15是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的金屬模具I中的第二金屬模具3的前視圖；
[0026]圖16是圖15所示的第二金屬模具3的后視圖；
[0027]圖17是示出沿圖15所示的線XVI1-XVII截取的金屬模具I的第二金屬模具3的橫截面的示圖；
[0028]圖18是圖15所示的區(qū)域XVIII的后視圖；
[0029]圖19是示出沿圖18所示的線XIX-XIX截取的第二金屬模具3的橫截面的示圖；
[0030]圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的第一金屬模具2和第二金屬模具3的厚度比率與形成各個(gè)金屬模具的第一金屬模具2和第二金屬模具3之間的位移差(ym)之間的關(guān)系的示圖；以及
[0031]圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的各個(gè)金屬模具中的第一金屬模具2和第二金屬模具3之間的楊氏模量比率E1/E2與位移差Um)之間的關(guān)系的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。在各個(gè)實(shí)施例的以下描述中，相同的字符或數(shù)字在多個(gè)附圖中始終指代相同或等同的組件部分。
[0033]將描述根據(jù)生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)體的優(yōu)選示例性實(shí)施例的方法。該方法使用具有特定結(jié)構(gòu)的金屬模具。
[0034]可將根據(jù)示例性實(shí)施例的方法應(yīng)用于具有各種胞元結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。例如，可應(yīng)用示例性實(shí)施例的方法，以生產(chǎn)柱狀結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在這種蜂窩結(jié)構(gòu)體中，兩個(gè)胞元密度區(qū)形成在垂直于蜂窩結(jié)構(gòu)體的軸向的橫截面中。具體地說，所述兩個(gè)胞元密度部分由內(nèi)部胞元密度部分(位于中心點(diǎn)側(cè))和外部胞元密度部分(位于外周側(cè))構(gòu)成。外部胞元密度部分當(dāng)與內(nèi)部胞元密度部分的胞元密度相比時(shí)具有低的胞元密度。蜂窩結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)胞元密度部分可具有以下效果。一個(gè)效果是保持高尾氣凈化能力以降低機(jī)動(dòng)車輛排放。另一個(gè)效果是當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)體快速冷卻時(shí)抑制內(nèi)部胞元密度部分與外部胞元密度部分之間的差異，以及增大蜂窩結(jié)構(gòu)體的抗熱震性。
[0035]此外，可將示例性實(shí)施例的方法應(yīng)用于具有多個(gè)胞元區(qū)的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在這種蜂窩結(jié)構(gòu)體中，所述胞元區(qū)具有從內(nèi)部胞元區(qū)朝著外部胞元區(qū)逐步降低的不同的胞元密度。這種胞元密度結(jié)構(gòu)可當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)體快速冷卻時(shí)抑制內(nèi)部胞元密度部分與外部胞元密度部分之間的差異，以及增大蜂窩結(jié)構(gòu)體的抗熱震性。然而，這種胞元密度部分可能具有降低蜂窩