專利名稱：金屬板的流體成形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造廢氣處理部件的方法，該部件具有至少一個(gè)形成一種表面(波紋)結(jié)構(gòu)(以下稱為“形成結(jié)構(gòu)”)的金屬板。此外，本發(fā)明涉及用于制造形成結(jié)構(gòu)的金屬板的設(shè)備。

背景技術(shù)：
按照構(gòu)造，廢氣處理部件基本分為兩種不同的變型壓制式和裝配式。在借助壓制法制造的廢氣處理部件中，根據(jù)廢氣處理部件所要求的構(gòu)形，在可成形的狀態(tài)下形成陶瓷物質(zhì)或金屬物質(zhì)，并隨后使之硬化。在由多個(gè)單件裝配的廢氣處理部件中，這些單件(板、墊、傳感器、接頭、殼體等)通常都是在彼此連接之前單獨(dú)制造并隨后進(jìn)行裝配的。本發(fā)明現(xiàn)在主要涉及廢氣處理部件的后一變型。
廢氣處理部件的一般概念可以理解為現(xiàn)在正在汽車廢氣設(shè)備中使用的所有部件。該廢氣設(shè)備具體包括催化轉(zhuǎn)化器、濾清器、顆粒捕集器、熱交換器、混合器、吸附器和它們的混合形式。
此處有關(guān)的廢氣處理部件具有至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板?！敖饘侔濉痹诖颂幙梢岳斫鉃榻饘賻А迤鹊目偡Q。金屬板優(yōu)選由耐高溫且耐腐蝕的材料組成。該金屬板具體是鐵基的，另外還有選自鉻、鎳或鋁中的至少一種元素。金屬板既可以是所謂的硬板，也可以是所謂的軟板(該軟板在硬化后再次軟化退火)。板的厚度優(yōu)選在小于150μm特別是小于110μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在從20μm至80μm的范圍內(nèi)。
這種形成結(jié)構(gòu)的金屬板在廢氣處理部件中通常執(zhí)行這樣的功能，即至少部分地限制通過(guò)廢氣處理部件的流動(dòng)路徑或通道。為此，形成結(jié)構(gòu)的金屬板與自身或其它金屬板接觸，并在必要時(shí)連接。由此得到的流動(dòng)路徑或通道對(duì)廢氣處理部件的作用方式有相當(dāng)大的影響。例如，由每單位體積的廢氣處理部件提供的表面積、在流過(guò)廢氣處理部件時(shí)產(chǎn)生的沖壓/壓差(Staudruck)、分量流在廢氣處理部件內(nèi)部的充分混合等，都會(huì)受到?jīng)Q定性的影響。此時(shí)，不同的要求還常常彼此矛盾，以致一種性能的改善導(dǎo)致另一種性能的惡化。因此，已經(jīng)對(duì)金屬板的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化進(jìn)行了大量的研究活動(dòng)。例如表明，所得到的流動(dòng)路徑或通道必須制成比較細(xì)長(zhǎng)且具有陡的側(cè)面。這就使得金屬板的結(jié)構(gòu)不再一定要近似地對(duì)應(yīng)于正常的正弦形，而是可以具有不同的結(jié)構(gòu)。此外還表明，設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)例如宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)性能特別有利。
上述要求導(dǎo)致還必須將注意力集中在這類金屬板的制造上以形成結(jié)構(gòu)。通常將這類形式為帶的金屬板送入彼此嚙合的型材軋輥中，這些型材軋輥使板變形或成型。由于對(duì)于金屬板的不同應(yīng)用場(chǎng)合必須分別產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在用型材軋輥制造時(shí)就需要許多制造費(fèi)工的昂貴工具。進(jìn)一步考慮，在使比較薄的金屬板穿過(guò)彼此嚙合的型材軋輥時(shí)，可能發(fā)生材料的損壞，這是因?yàn)榻饘侔逵幸徊糠纸?jīng)過(guò)型材軋輥的齒被牽引。這種金屬板的厚度減小或裂紋形成可導(dǎo)致廢氣處理部件的過(guò)早損傷，因?yàn)檫@種有缺陷的部分最終是在例如汽車的廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的高熱和動(dòng)態(tài)力的作用點(diǎn)。


發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是給出上述技術(shù)問(wèn)題的解決方案。具體而言，該目的是給出一種用于制造形成結(jié)構(gòu)的金屬板的方法，該方法可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行，可以多方面應(yīng)用，可以變化而且便宜。同時(shí)可以滿足對(duì)形成結(jié)構(gòu)的金屬板的成批生產(chǎn)的要求。此外，還給出一種用于制造這種形成結(jié)構(gòu)的金屬板的設(shè)備，該設(shè)備建造簡(jiǎn)單，并且在制造和運(yùn)行方面成本低廉。
此目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的廢氣處理部件的制造方法和具有權(quán)利要求12的特征的在金屬板中制造結(jié)構(gòu)的設(shè)備來(lái)解決。其它有利的構(gòu)形是各個(gè)從屬權(quán)利要求的主題。原則上，對(duì)此應(yīng)當(dāng)指出，在權(quán)利要求中提到的特征以及從說(shuō)明書(shū)中得出的特征都可以按任何有意義的方式彼此組合，而不背離根據(jù)本發(fā)明的思想。
在用于制造包括至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板的廢氣處理部件的方法中，根據(jù)本發(fā)明提出至少一個(gè)金屬板通過(guò)至少一個(gè)流體流成形。
“成形”被具體理解為指金屬板的純彎曲應(yīng)變。此成形的原因在于作用在金屬板上的流體流，該流體流使金屬板成形，直至作用在金屬板上的角度太平或要成形的金屬板段全部被壓入反模中。此時(shí)，根據(jù)要制造的結(jié)構(gòu)、所用的流體、工具和/或金屬板的材料來(lái)形成流體流。優(yōu)選還能根據(jù)至少一個(gè)前述因素通過(guò)適應(yīng)至少一個(gè)下列參數(shù)進(jìn)行流體流的調(diào)節(jié)壓力、質(zhì)量流、流速、形狀、成形力。此處優(yōu)選如下選擇至少一個(gè)參數(shù) 壓力大于50bar；特別是60～100bar； 體積流大于每10mm噴嘴間隙寬度10l/min，特別是在15～30l/min之間； 流速大于100m/s，特別是大于150m/s； 形狀錐形、直線形或間隙形，特別是收斂形； 成形力約350N～500N。
上述值特別涉及具有約50μm的板厚和75mm的寬度的未軟退火的金屬板(所謂的“硬板”)，其中該硬板同時(shí)并均勻地沿整個(gè)寬度成形。由于前述參數(shù)與產(chǎn)生這種流體流的流體分配裝置有很大的關(guān)系，所以在不同的用于實(shí)施此方法的設(shè)備中，所規(guī)定的值在某些情況下可以有差異。
根據(jù)該方法的另一種安排，提出至少一個(gè)流體流具有下列組分中至少之一水、油、顆粒、添加劑。采用主要由水組成的流體流就流體的環(huán)境方面或節(jié)約處理或潔凈而言是有利的。在其它的應(yīng)用領(lǐng)域例如在高變形率時(shí)，還有利的是采用主要由油組成的流體流。此外，流體流中可以摻入有助于金屬板的表面處理(誘發(fā)內(nèi)應(yīng)力、潔凈等)的顆粒。此外，可以混入添加劑，這些添加劑具體包含的化學(xué)物質(zhì)用于潔凈金屬板的表面、洗滌(潔凈)流體分配裝置和/或用于制造形成結(jié)構(gòu)的金屬板的設(shè)備的其它部件。
進(jìn)一步還提出，該方法間歇地進(jìn)行。由此，在加工時(shí)，特別要停止金屬板的進(jìn)給。雖然該方法也可以連續(xù)地進(jìn)行，但是優(yōu)選是間歇地進(jìn)給金屬板。成形所需要的流體流的流體供應(yīng)或形成可根據(jù)金屬板的間歇進(jìn)給得到，以使流體流的形成還與進(jìn)給頻率疊加。不過(guò)，也可以在金屬板間歇地進(jìn)給時(shí)，保持流體流為連續(xù)或持續(xù)的。
由于此處描述的方法常常在汽車配件供應(yīng)部門的成批生產(chǎn)的范圍內(nèi)使用，所以金屬板的進(jìn)給設(shè)為至少10m/min，特別至少12m/min，優(yōu)選至少15m/min。由于要制造的結(jié)構(gòu)通常是按照一種模式重復(fù)，而且結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)段的制造是分別在靜止的金屬板中通過(guò)流體流進(jìn)行的，所以得到相應(yīng)的脈沖節(jié)拍頻率。如果例如用至少一個(gè)流體流加工一個(gè)板段以產(chǎn)生長(zhǎng)度例如為5mm的結(jié)構(gòu)段，則得到約為40Hz(1/秒)的脈沖節(jié)拍頻率，其中采取約12m/min的金屬板進(jìn)給。適于成批生產(chǎn)的方法具有至少約20Hz的脈沖節(jié)拍頻率。有利的是，此方法用至少為20m/min，甚至特別是超過(guò)50m/min的金屬板進(jìn)給速度操作。
根據(jù)該方法的另一種安排，至少一個(gè)金屬板在成形之前經(jīng)過(guò)包括板分離的步驟。板分離可以例如用下列制造方法之一進(jìn)行切割、沖壓或通過(guò)具有某一介質(zhì)(水、研磨劑、激光等)的高能束。在此情況下，分離不應(yīng)理解為金屬板完全與帶或卷分離，而是在金屬板的一定內(nèi)部區(qū)域中進(jìn)行板分離。由此，在(仍然是光滑的)金屬板中形成孔、縫隙或其它切口。這種分離切割有時(shí)要考慮隨后進(jìn)行的板成形來(lái)進(jìn)行，以能在金屬板中形成一定的突出部。另外還可以為了節(jié)省材料而使用這些孔，由此還例如可以得到小的熱容量。盡管如此，也可以在成形步驟之后再次進(jìn)行將板的四周分離的步驟，以便例如如同隨后在廢氣處理部件中存在的那樣，按所要求的長(zhǎng)度或?qū)挾葴?zhǔn)確切割金屬板。
特別優(yōu)選的是，通過(guò)至少一個(gè)流體流將基本平滑的金屬板壓入至少一個(gè)反模中，以便形成至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板的結(jié)構(gòu)。“反?！笨梢跃唧w理解為凹型模、凹模、型材軋輥、齒輪等。它是一種負(fù)模，通過(guò)流體流將金屬板壓入其中，緊靠在其上，并這樣永久地呈現(xiàn)該結(jié)構(gòu)。此時(shí)，金屬板產(chǎn)生非常大的塑性變形。于是，反模具有基本對(duì)應(yīng)于所要求的金屬板的結(jié)構(gòu)。初步試驗(yàn)已經(jīng)證明，此處可以實(shí)現(xiàn)非常小的形狀偏差，而金屬板也非常精確地呈現(xiàn)反模的輪廓形狀。此時(shí)，反?？梢灾瞥烧?，也可制成多件，其中在后面提到的變型中，尤其還可以允許形成表面結(jié)構(gòu)的根切或類似形狀。通過(guò)用流體流使金屬板成形或壓入還可以復(fù)制這種復(fù)雜的反模。
按照該方法的一種改進(jìn)，使用至少兩個(gè)流體流，其中第一流體流使板成形，而隨后的第二流體流則相對(duì)于至少一個(gè)反模固定金屬板。為了確保在板成形時(shí)金屬板不會(huì)相對(duì)于反模失去給定的位置，此處提出通過(guò)采用第二流體流(夾持流體流)將金屬板中已形成結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域相對(duì)于反模保持以基本確定鎖定的方式布置。由此，可以防止已經(jīng)加工好的部分區(qū)域相對(duì)于第一流體流被拉回。
至少一個(gè)反模同時(shí)沿進(jìn)給方向傳輸至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板是有利的。這意味著，反模自身是驅(qū)動(dòng)裝置或傳輸元件，用于傳輸金屬板經(jīng)過(guò)該裝置以在金屬板中制造結(jié)構(gòu)。此時(shí)，金屬板中所制造的結(jié)構(gòu)與反模的表面彼此接合，并造成反模的表面相對(duì)于流體分配裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而還產(chǎn)生至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板相對(duì)于流體分配裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以是直線和/或旋轉(zhuǎn)的。在該方法的另一種安排中，金屬板的傳輸可得到至少一個(gè)流體流的支持，甚至由至少一個(gè)流體流進(jìn)行傳輸。還可以使至少一個(gè)流體流產(chǎn)生進(jìn)給，但是反?？梢酝ㄟ^(guò)制動(dòng)由至少一個(gè)流體流產(chǎn)生的進(jìn)給而將進(jìn)給速度保持在給定的范圍內(nèi)。
按照本方法的一個(gè)改進(jìn)，其中在板成形之前的步驟中通過(guò)板分離在至少一個(gè)金屬板中產(chǎn)生多個(gè)縫隙，還提出使縫隙相對(duì)于反模可控制地定位。換句話說(shuō)，這可以確保在進(jìn)行金屬板的成形時(shí)，金屬板中產(chǎn)生的縫隙也可以定位在反模的所需要位置上?？p隙具體可形成在金屬板中，以部分地界定突出部、隔擋面或類似的突起。正是這些突出部等是通過(guò)反模中的合適的特殊突起形成的，這確保了縫隙定位在各自的突起的位置上。這例如可以通過(guò)特殊的傳感系統(tǒng)和/或通過(guò)結(jié)合的驅(qū)動(dòng)裝置(機(jī)械、電力、電子數(shù)據(jù)處理技術(shù)等)確保該設(shè)備進(jìn)行板分離，并確保該設(shè)備進(jìn)行板成形。
根據(jù)本方法的另一種安排，至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板在成形之后經(jīng)歷潔凈過(guò)程。該潔凈過(guò)程也可由多級(jí)構(gòu)成，并且優(yōu)選主要用于除去位于金屬板表面上的流體流的組分或污垢等。潔凈過(guò)程可包括金屬板的熱處理、化學(xué)處理和/或機(jī)械處理。這樣，在水基流體流中，表面或金屬板自身可用爐子或吹風(fēng)機(jī)干燥。有相應(yīng)的措施適用于油和/或污垢。這些措施可以包括刷、腐蝕或其它潔凈過(guò)程。
根據(jù)方法的一個(gè)有利的改進(jìn)，至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板布置成形成具有多個(gè)通道的蜂窩體。此時(shí)，優(yōu)選將多個(gè)金屬板彼此堆疊、纏繞和/或卷在一起，其中至少一部分借此形成結(jié)構(gòu)。由此還意味著，金屬板可以有具有結(jié)構(gòu)的區(qū)域和沒(méi)有(這種)結(jié)構(gòu)的區(qū)域，并且單獨(dú)的光滑且形成結(jié)構(gòu)的金屬板彼此布置成蜂窩體。作為替代方案或與之組合，至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板可與其它部件例如纖維墊、孔板、隔熱墊、密封膜等擠在一起。
對(duì)于金屬蜂窩體，主要分成兩種典型的結(jié)構(gòu)形式。DE2902779A1示出典型例子的一種較早的結(jié)構(gòu)形式是螺旋形的結(jié)構(gòu)形式，其中主要是一個(gè)光滑板層和一個(gè)波紋板層上下疊置并按螺旋形纏繞。在另一種結(jié)構(gòu)形式中，蜂窩體由多個(gè)交替布置的光滑板層和波紋板層或者不同波紋的板層構(gòu)成，其中板層首先形成一個(gè)或多個(gè)垛，這些垛彼此盤繞。此時(shí)，所有板層的端部都位于外側(cè)并可與外殼或外管連接，由此產(chǎn)生許多接頭，這些接頭提高了蜂窩體的耐久性。這種結(jié)構(gòu)形式的典型例子在EP0245737B1或WO90/03220中作了描述。而且很早就知道，板層裝備有附加的結(jié)構(gòu)，以便影響流動(dòng)和/或產(chǎn)生單個(gè)流動(dòng)通道之間的橫向混合，例如可參看WO91/01178。所有這些結(jié)構(gòu)形式都可以用此處提出的方法以及后面要說(shuō)明的設(shè)備制造；因此，前面提到的文獻(xiàn)中公開(kāi)的內(nèi)容在此成為說(shuō)明的一部分，并且在有需要時(shí)予以引用來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
對(duì)于這種通道的數(shù)目，通常使用所謂的“通道密度”用于說(shuō)明在蜂窩體的單位橫截面中有多少通道。優(yōu)選地，所形成的蜂窩體具有100cpsi(“每平方英寸單元數(shù)”，每平方英寸通道數(shù))至1600cpsi的通道密度。通道此時(shí)彼此基本平行地延伸，并且形成單獨(dú)的——至少部分地分開(kāi)的——被通道壁包圍的流動(dòng)路徑。此外，金屬板或其它部件可以有孔和/或隔擋結(jié)構(gòu)，這些孔和/或隔擋結(jié)構(gòu)提供彼此相鄰布置的通道之間的連接，以使位于通道中的部分流動(dòng)可以在蜂窩體中彼此混合。通道通?；境芍本€地從蜂窩體的一個(gè)端面朝相反的端面延伸。不過(guò)，還知道一種蜂窩體，其流動(dòng)路徑具有與此不同的輪廓曲線，例如螺旋線形、階梯形等。
在此情況下，特別有利的是使如此形成的蜂窩體與外殼接觸，并隨后進(jìn)行熱接合工序。原則上可以將多個(gè)這種蜂窩體布置在單個(gè)外殼中，但是也可以使一個(gè)蜂窩體與多個(gè)外殼接觸，或者沿徑向被多個(gè)外殼至少部分包圍。在蜂窩體在外殼中布置在所要求的位置上以后，此處提出進(jìn)行熱接合工序，以使蜂窩體的部件彼此連接并將蜂窩體與至少一個(gè)外殼連接。這種熱接合工序可產(chǎn)生擴(kuò)散連接、焊接和/或釬焊連接。此外，此時(shí)可以在蜂窩體的至少一個(gè)金屬板或其它部件上形成涂層，但是，為此也可附近地或替換地在以后的涂層工序中進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種用于在金屬板中制造結(jié)構(gòu)的設(shè)備，該設(shè)備具有流體供應(yīng)裝置、至少一個(gè)流體分配裝置和至少一個(gè)反模。該設(shè)備的特征在于，至少一個(gè)流體分配裝置提供至少第一流體流和第二流體流。對(duì)此，此處所描述的設(shè)備特別適于根據(jù)前面提到的本發(fā)明的方法之一在金屬板中進(jìn)行結(jié)構(gòu)的制造。這兩個(gè)流體流此時(shí)在板成形中優(yōu)選有不同的功能。當(dāng)?shù)谝涣黧w流例如主要進(jìn)行金屬板的成行時(shí)，第二流體流則優(yōu)選主要用于將成形的金屬板保持在反模中或壓緊在反模上。由此，總是保證金屬板相對(duì)于反模具有確定的位置，從而在金屬板中形成反模結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確形狀。此外，第二流體流可用于后續(xù)的校正或用于第二成形步驟(例如在根切等時(shí))。有利的是，在加工時(shí)，第一流體流和第二流體流至少部分地同時(shí)產(chǎn)生，但是考慮到金屬板的壓制形狀，在必要時(shí)可以選擇彼此不同的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。原則上，流體分配裝置還可以使同樣的介質(zhì)與金屬板接觸，或者第一流體流和第二流體流也可用不同介質(zhì)或不同地形成的介質(zhì)形成。對(duì)此，流體供應(yīng)裝置用于用相應(yīng)的流體(水、油等)供給流體分配裝置，從而可以產(chǎn)生具有所要求參數(shù)的流體流。此流體供應(yīng)裝置的一部分可以是管路、泵、閥、測(cè)量裝置等。
在此情況下，特別有利的是，對(duì)于至少第一流體流或第二流體流，至少一個(gè)流體分配裝置具有用于改變下列參數(shù)中至少之一的裝置 a)壓力 b)流速 c)體積流 d)形狀。
原則上，該設(shè)備可裝備有多個(gè)流體分配裝置，這些流體分配裝置例如同時(shí)并排地沿金屬板的一定寬度起作用，或者沿金屬板的進(jìn)給方向依次布置并在必要時(shí)用于在金屬板中形成不同的結(jié)構(gòu)(例如宏觀結(jié)構(gòu)/微觀結(jié)構(gòu))。這些流體分配裝置中的至少一個(gè)——優(yōu)選是這些流體分配裝置中的每個(gè)——具有這種用于改變流體流參數(shù)的裝置。此時(shí)，對(duì)于流體分配裝置的每個(gè)單個(gè)的流體流，該改變可單獨(dú)地進(jìn)行，但是也可以共同改變第一流體流和第二流體流。還有利的是，可以改變上述參數(shù)a)至d)中的至少兩個(gè)。
優(yōu)選在制造形成結(jié)構(gòu)的金屬板時(shí)監(jiān)控這些參數(shù)，并在必要時(shí)補(bǔ)充調(diào)整。上述裝置可以是流體分配裝置自身的一部分，但是也可以間接連接到流體分配裝置。此時(shí)，例如可以與流體供應(yīng)裝置一起監(jiān)控或校正和/或調(diào)整壓力和體積流。流體流的流速和形狀可例如通過(guò)流體分配裝置的出口孔的形狀來(lái)影響。流體流的“形狀”具體指的是流體從流體分配裝置出來(lái)的方式，例如流體流是收縮、擴(kuò)張，還是按點(diǎn)狀、線狀或面狀作用在金屬板上。
根據(jù)設(shè)備的一種改進(jìn)，至少一個(gè)流體分配裝置包括至少一個(gè)具有間隙的噴嘴。原則上，噴嘴可以制成十分不同的，并且制成適應(yīng)于形成結(jié)構(gòu)的金屬板的各自的應(yīng)用目的或所要求的構(gòu)形。此時(shí)，“噴嘴”例如可理解為用于使管路變窄的逐漸變成錐形的管件。噴嘴通常有使流過(guò)的流體加速的特性，而使流體加速通常伴有壓力降低。噴嘴可用于流體的霧化，用于分散地混合不同的流體或其它組分以及其它目的。此處優(yōu)先提出縮小形成間隙的管路結(jié)構(gòu)。這樣做時(shí)要特別考慮到要制造的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由于通道通常呈直線形而同樣制成直線形。此時(shí)，噴嘴的間隙優(yōu)選基本平行于金屬板或反模的結(jié)構(gòu)的最大處或最小處的直線對(duì)齊，以便能實(shí)現(xiàn)金屬板段的均勻成形。如果產(chǎn)生與此處有偏差的結(jié)構(gòu)或引進(jìn)局限于金屬板的特定區(qū)域的附加結(jié)構(gòu)，則可使用或設(shè)置其它類型的噴嘴。間隙優(yōu)選具有小于1.0mm特別是小于0.5mm的間隙寬度。間隙的長(zhǎng)度基本遵循要加工的金屬板的寬度。一般提出寬度達(dá)100mm的金屬板用單個(gè)間隙噴嘴加工，該噴嘴具有與金屬板的寬度對(duì)應(yīng)的間隙長(zhǎng)度。
特別有利的是，如果至少一個(gè)流體分配裝置具有兩個(gè)相對(duì)于中間腹板相對(duì)放置并各自具有間隙的噴嘴。這種結(jié)構(gòu)使得能彼此非常緊密地布置噴嘴的間隙。這就允許以非損壞且容易復(fù)制的方式在金屬板中制造特別小的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榱黧w流可以直接對(duì)著反模或金屬板的相鄰結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)間隙或兩個(gè)噴嘴此時(shí)可相對(duì)中間腹板基本對(duì)稱地制成，但是也可以考慮到它們的不同功能而將它們制成彼此不同，特別是在間隙附近。
根據(jù)設(shè)備的另一種改進(jìn)，提出至少一個(gè)流體分配裝置包括用于在與金屬板接觸之后除去流體的裝置。研究證明，作用在金屬板上的流體流吸附在金屬板的光滑部分表面上并沿該表面流動(dòng)。此時(shí)，流體從加工處移開(kāi)很遠(yuǎn)，由此使流體的處理或再利用明顯變得更加困難。因此，此處提出確保在加工之后偏轉(zhuǎn)或除去流體流。對(duì)此，所需要的裝置可例如包括流體分配裝置中的接收通道、隔擋板、吹風(fēng)機(jī)、抽吸管路等等。此時(shí)，優(yōu)選涉及通過(guò)構(gòu)件或流體分配裝置自身的部分區(qū)域來(lái)引導(dǎo)流體流的具體方法。按此方法，可以避免采用其它作用介質(zhì)(例如壓縮空氣、真空)。
進(jìn)一步還提出，至少一個(gè)反模是可旋轉(zhuǎn)的仿形輪。該仿形輪優(yōu)選基本是圓的，并可通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置可調(diào)節(jié)地旋轉(zhuǎn)。仿形輪可以制成整件，或者也可以制成多件，例如作為盤形結(jié)構(gòu)。仿形輪沿其寬度具有所要求的表面，該表面最終是用于要制造的金屬板中的結(jié)構(gòu)的負(fù)模。作為仿形輪廓，可采用鋸齒、齒、螺栓、突起等，它們均勻地沿仿形輪的圓周凸出。
在此情況下，特別有利的是，該設(shè)備具有根據(jù)下列因素中至少之一可控制地驅(qū)動(dòng)仿形輪的裝置 ——金屬板的進(jìn)給； ——通過(guò)流體分配裝置提供流體流； ——該設(shè)備的部件的監(jiān)控信號(hào)； ——金屬板的構(gòu)形。
如果將仿形輪作為用于金屬板自身的進(jìn)給的傳輸元件，則可以特別保證對(duì)金屬板進(jìn)給的可控制的驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立性。換句話說(shuō)，以保持金屬板的所要求的進(jìn)給的方式進(jìn)行錐齒輪的驅(qū)動(dòng)。這可以以有利的方式用具體大于20Hz的脈沖節(jié)拍頻率間歇地進(jìn)行。還可以根據(jù)流體流的至少一個(gè)參數(shù)例如流體流的有關(guān)的流速、有關(guān)的壓力、有關(guān)的體積流或形狀進(jìn)行錐齒輪的驅(qū)動(dòng)。該設(shè)備還可以在不同的位置具有傳感器、探測(cè)器等，它們感知具體的測(cè)量值并與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。由此得到的監(jiān)控信號(hào)在某些情況下可導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)的改變。還可以將金屬板按預(yù)定的間距或段構(gòu)造成不同的，例如在用同一設(shè)備制造不同的變型時(shí)。此時(shí)要求，需要不同的加工時(shí)間，以便根據(jù)金屬板的構(gòu)形調(diào)節(jié)金屬板的不同進(jìn)給或仿形輪的旋轉(zhuǎn)速度。優(yōu)選是該裝置能根據(jù)上述因素中的至少兩個(gè)，甚至是根據(jù)所有因素來(lái)控制或調(diào)節(jié)仿形輪的驅(qū)動(dòng)。
此外，還提出該設(shè)備與用于板分離的裝置組合。此時(shí)特別指的是，用于板切割的裝置的驅(qū)動(dòng)和仿形輪的驅(qū)動(dòng)彼此同步，以使要形成結(jié)構(gòu)的金屬板中的縫隙、孔等的成形能在仿形輪或反模的所要求的位置處完成，如果它們被給定了所要求的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)該設(shè)備的另一個(gè)改進(jìn)，該設(shè)備裝備有至少一個(gè)傳感器和至少一個(gè)評(píng)估單元。這類傳感器可用于功能監(jiān)控或用于加工結(jié)果的局部化。用至少一個(gè)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)優(yōu)選在上級(jí)的評(píng)估單元中組合，該評(píng)估單元使各種裝置的驅(qū)動(dòng)彼此協(xié)調(diào)。



下面參考附圖較詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。這些附圖示出本發(fā)明的特別優(yōu)選的構(gòu)形及環(huán)境，但本發(fā)明并不限于此。圖中 圖1示出用于在金屬板中制造結(jié)構(gòu)的流體分配裝置的實(shí)施例； 圖2示出圖1所示的流體分配裝置的詳細(xì)視圖； 圖3示出用于實(shí)施在金屬板中制造結(jié)構(gòu)的方法的設(shè)備的實(shí)施例； 圖4示出反模與金屬板的接觸區(qū)的詳細(xì)視圖； 圖5是廢氣處理部件的實(shí)施例的示意性透視圖；以及 圖6示出金屬板中的結(jié)構(gòu)的不同實(shí)施例。

具體實(shí)施例方式 圖1是用于制造具有結(jié)構(gòu)5的金屬板2的流體分配裝置13的一個(gè)可能實(shí)施形式的示意性局部剖視圖。流體分配裝置13在此形成為兩件，而具有上件22和下件23。上件22設(shè)有兩個(gè)流入通道24，其中一個(gè)流入通道24設(shè)置用于第一流體流3(由黑色箭頭表示)，而第二流入通道24設(shè)置用于第二流體流14(由白色箭頭表示)設(shè)置。這兩個(gè)流入通道24基本對(duì)稱于中間腹板17延伸。此處示出的流體分配裝置13的實(shí)施例中，流入通道24還部分地由下件23限定。下件23的部分區(qū)域與上件22的中間腹板17形成間隙噴嘴15。引導(dǎo)金屬板2經(jīng)過(guò)這些間隙噴嘴15，并向該金屬板施加流體流3、14。此時(shí)，金屬板2被壓入此處作為仿形輪18示出的反模4中。此時(shí)，在金屬板2的一側(cè)布置流體分配裝置13，而在相反的另一側(cè)布置此處作為仿形輪18形成的反模。仿形輪18間歇地旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)金屬板2的進(jìn)給方向6。
在加工時(shí)，流體流3、14朝金屬板2流動(dòng)，將它壓入仿形輪18的輪廓中，此時(shí)流體流3、14的流動(dòng)方向受到偏轉(zhuǎn)。在與金屬板2接觸之后，流體流流入設(shè)置在流體分配裝置13的下件23中的流出通道25。從這些流出通道25出來(lái)，流體流再次凈化并可由此重新送入流體分配裝置13以用于加工金屬板2。
圖2示意地示出噴嘴15的詳細(xì)視圖，這些噴嘴15每個(gè)都形成有間隙16。如圖所示，第一流體流3(黑色箭頭)和第二流體流14(白色箭頭)首先朝中間腹板17流動(dòng)，并進(jìn)一步沿各自的間隙16的方向流動(dòng)。流體流3、14從該處出來(lái)，并與布置在其下的金屬板2接觸。此時(shí)，它們將金屬板2壓入布置在對(duì)面的仿形輪18的輪廓中，此時(shí)金屬板2至少部分地受到塑性變形并呈現(xiàn)所要求的結(jié)構(gòu)5，該結(jié)構(gòu)5基本對(duì)應(yīng)于仿形輪18的輪廓。由于輪廓或結(jié)構(gòu)5，產(chǎn)生流體流的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)，此時(shí)流體流被引入各自的流出通道25中。噴嘴15和流出通道25的布置與通過(guò)結(jié)構(gòu)5或反模4起作用的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。這樣，所用的流體流3、14的非常大的部分可以在與金屬板2接觸之后直接再次除去。
圖3示意地示出用于制造廢氣處理部件的制造設(shè)備的可能構(gòu)造，其中也包括根據(jù)本發(fā)明的用于在金屬板2產(chǎn)生結(jié)構(gòu)5的設(shè)備。金屬板2沿進(jìn)給方向6首先送入板分離裝置19中。金屬板2的進(jìn)給在此通過(guò)反模4產(chǎn)生。板分離裝置19在金屬板2的材料中產(chǎn)生縫隙7、孔40或其它切口。接著引導(dǎo)金屬板2經(jīng)過(guò)傳感器20，該傳感器20監(jiān)控板分離裝置19的功能。利用傳感器20得到的信號(hào)被傳送至評(píng)估單元21中。
通過(guò)反模4的旋轉(zhuǎn)，金屬板2現(xiàn)在就可繼續(xù)朝流體分配裝置13移動(dòng)。對(duì)此，反模4裝備有使金屬板2作間歇進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)裝置26。通過(guò)流體供應(yīng)裝置12向流體分配裝置13提供加工金屬板2所需要的流體。該流體將原先光滑的金屬板2壓入輪廓或反模4中，以使金屬板2受到塑性變形。
該現(xiàn)在已形成結(jié)構(gòu)的金屬板2進(jìn)一步向著潔凈裝置8傳輸，在該潔凈裝置8處去掉例如殘留的流體和污垢。潔凈裝置8可實(shí)現(xiàn)為連續(xù)爐、吹風(fēng)機(jī)或兩者的組合。潔凈且干燥的形成結(jié)構(gòu)的金屬板2現(xiàn)在最終被送至切割裝置27，該切割裝置27從實(shí)現(xiàn)為帶的金屬板分離出單個(gè)的箔28。在所示的設(shè)備中，評(píng)估單元21用于調(diào)節(jié)各個(gè)不同的部件尤其是流體供應(yīng)裝置12、板切割裝置19和反模4的驅(qū)動(dòng)裝置26，該反模4在此處同時(shí)實(shí)現(xiàn)為傳輸元件。
圖4示意性地詳細(xì)示出反模4和緊靠在其上的金屬板2的實(shí)施例。反模4一方面具有初級(jí)輪廓29和疊加在其上的次級(jí)結(jié)構(gòu)30。金屬板2首先用板切割裝置19切縫以在金屬板2的內(nèi)部區(qū)域形成縫隙7?？p隙7布置成與反模4的次級(jí)輪廓30相對(duì)應(yīng)。此處決定性地導(dǎo)致金屬板2成形的第一流體流3實(shí)現(xiàn)為直線形，并具有優(yōu)選小于0.5mm的線寬31。由于第一流體流3在金屬板2上出現(xiàn)，所以一方面形成與初級(jí)輪廓29對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)5，而另外還形成突出部32，該突出部32通過(guò)設(shè)置縫隙7和次級(jí)輪廓30而成形。
如同最終按照本方法的實(shí)施可得到的那樣，圖5示出廢氣處理部件1的實(shí)施例。廢氣處理部件1具有外殼11，該外殼11同時(shí)包括三個(gè)彼此隔開(kāi)地依次布置的蜂窩體9。蜂窩體9具有多個(gè)可用于廢氣流過(guò)的通道10。通道10通過(guò)形成結(jié)構(gòu)的金屬板2和光滑帶33形成。從放大部分可以看出，光滑帶33實(shí)現(xiàn)為多孔的過(guò)濾層。此外，涂層34既設(shè)在光滑帶33上，也設(shè)在金屬板2上。金屬板2此時(shí)具有小于110μm的板厚35。
圖6是示出金屬板2的結(jié)構(gòu)5的四個(gè)不同例子的示意性透視圖。用“A”代表的變型示出由寬度36和高度37描述的正弦狀結(jié)構(gòu)5。此時(shí)，優(yōu)選比較瘦長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，其中高度與寬度之比在小于2的范圍內(nèi)，尤其在1.5至1.3的范圍內(nèi)。
用“B”代表的結(jié)構(gòu)5上疊加有兩個(gè)所謂的微觀結(jié)構(gòu)38。此處，結(jié)構(gòu)5和微觀結(jié)構(gòu)38基本彼此垂直地形成，但它們也可彼此傾斜地延伸。
變型“C”的結(jié)構(gòu)5具有基本為矩形的輪廓曲線。按照“D”的變型示出具有附加孔40和根切39的所謂Ω形結(jié)構(gòu)，所述根切39通常難以通過(guò)軋制方法制造。
此處描述的方法以及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備允許以特別簡(jiǎn)單和低成本的方式在金屬板中制造結(jié)構(gòu)的各種不同構(gòu)形。此時(shí)，這些制造步驟自身可滿足制造廢氣處理部件的要求，這在以前都是沒(méi)有被考慮的。
參考標(biāo)號(hào)表 1、廢氣處理部件；2、金屬板；3、第一流體流；4、反模；5、結(jié)構(gòu)；6、進(jìn)給方向；7、縫隙；8、潔凈裝置；9、蜂窩體；10、通道；11、外殼；12、流體供應(yīng)裝置；13、流體分配裝置；14、第二流體流；15、噴嘴；16、間隙；17、中間腹板；18、仿形輪；19、板分離裝置；20、傳感器；21、評(píng)估單元；22、上件；23、下件；24、流入通道；25、流出通道；26、驅(qū)動(dòng)裝置；27、切割裝置；28、箔；29、初級(jí)輪廓；30、次級(jí)輪廓；31、線寬；32、突出部；33、光滑帶；34、涂層；35、板厚；36、寬度；37、高度；38、微觀結(jié)構(gòu)；39、根切；40、孔
權(quán)利要求
1.一種用于制造廢氣處理部件(1)的方法，該廢氣處理部件包括至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)，其中，所述至少一個(gè)金屬板(2)通過(guò)至少一個(gè)流體流(3、14)成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)流體流(3、14)具有下列組分中至少之一
——水，
——油，
——顆粒，
——添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法間歇地進(jìn)行。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)金屬板(2)在成形之前經(jīng)過(guò)包括板分離的步驟。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述至少一個(gè)流體流(3、14)將基本光滑的金屬板(2)壓入至少一個(gè)反模(4)中，以便形成至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)的結(jié)構(gòu)(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使用至少兩個(gè)流體流，其中，第一流體流(3)使板成形，而隨后的第二流體流(14)相對(duì)于所述至少一個(gè)反模(4)固定金屬板(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)反模(4)同時(shí)沿進(jìn)給方向(6)傳輸至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，在板成形之前的步驟中，通過(guò)板分離在至少一個(gè)金屬板(2)中產(chǎn)生多個(gè)縫隙(7)，此時(shí)使縫隙(7)相對(duì)于反模(4)可控制地定位。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)在成形之后經(jīng)歷潔凈過(guò)程。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)布置為形成具有多個(gè)通道(10)的蜂窩體(9)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，蜂窩體(9)與外殼(11)接觸，并隨后進(jìn)行熱接合工序。
12.一種用于在金屬板(2)中制造結(jié)構(gòu)(5)的設(shè)備，該設(shè)備包括流體供應(yīng)裝置(12)、至少一個(gè)流體分配裝置(13)和至少一個(gè)反模(4)，其特征在于，至少一個(gè)流體分配裝置(13)提供至少第一流體流(3)和第二流體流(14)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)于至少第一流體流(3)或第二流體流(14)，至少一個(gè)流體分配裝置(13)具有用于改變下列參數(shù)中至少之一的裝置
a)壓力
b)流速
c)體積流
d)形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)流體分配裝置(13)包括至少一個(gè)具有間隙(16)的噴嘴(15)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14之一所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)流體分配裝置(13)具有兩個(gè)相對(duì)于中間腹板(17)相對(duì)放置并各自具有間隙(16)的噴嘴(15)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15之一所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)流體分配裝置(13)包括用于在與金屬板(2)接觸之后除去流體的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16之一所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)反模(4)是可旋轉(zhuǎn)的仿形輪(18)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有根據(jù)下列因素中至少之一可控制地驅(qū)動(dòng)仿形輪(18)的裝置
——金屬板(2)的進(jìn)給；
——通過(guò)流體分配裝置(13)提供流體流(3、14)；
——該設(shè)備的部件的監(jiān)控信號(hào)；
——金屬板(2)的構(gòu)形。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至16之一所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備與板分離裝置(19)組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至16之一所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備裝備有至少一個(gè)傳感器(20)和至少一個(gè)評(píng)估單元(21)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造廢氣處理部件(1)的方法，該部件包括至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)，其中至少一個(gè)金屬板(2)通過(guò)至少一個(gè)流體流(3、14)成形。本發(fā)明還涉及一種用于制造形成結(jié)構(gòu)的金屬板(2)的設(shè)備。
文檔編號(hào)B21D26/02GK1917971SQ200480041718
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者J·霍格森 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司