借助于振动向金属结构施加焊料的方法和装置制造方法及图纸

用来向金属结构（２３）特别是蜂窝体（１）施加焊料的方法和装置，其中金属结构（２３）这样地与粉末状焊料（６）相接触，使得焊料（６）至少部分地保持附着，其中至少在接触期间使金属结构（２３）和／或焊料（６）处于振动之中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向金属结构施加粉末状焊料的方法和装置。这种金属结构例如是蜂窝体，它们特别是用作用来净化汽车内燃机废气的催化器基体，存储器基体或过滤元件。
技术介绍
例如通过堆叠和/或卷绕板层来制造金属蜂窝体，其中至少部分是形成有结构的板层。在这方面已知各种不同的结构方案，例如在EP-A1-0245738中所述。堆叠和/或卷绕的板层至少部分地相互焊接，从而形成一整体的蜂窝体。众所周知，蜂窝体至少部分地与一套管焊接，蜂窝体装在此套管内。为此在板层和套管的焊接区内放入焊料。例如由WO89/11938，WO94/06594，WO93/25339，WO99/37432和DE-A1-2924592可以看到这种用来向包含一蜂窝体和一套管的这种金属结构施加粘合剂和焊料的已知方法。按照WO99/37432建议，首先通过堆叠和/或卷绕至少一部分是形成有(表面)结构的板层的板使蜂窝体做成这样，使它具有流体可流通的通道。蜂窝体部分地装入一套管。蜂窝体的从套管中伸出的部分在端侧与粘合液相接触。然后将蜂窝体装入套管，接下来使之与焊料相接触。这种类型的蜂窝体通常在内燃机排气系统内经受非常高的热负荷和动态交变载荷。在排气设备中剧烈变化的温度造成构成蜂窝体的板层和包围板层的套管不同的膨胀行为。为了避免危害蜂窝体结构整体性的热应力，另一方面保证板层在套管内长期固定，已知板层相互之间以及板层和套管仅仅部分区域焊接。这里特别重要的是，蜂窝体的待相互焊接的部分区域与可自由热膨胀的部分区域界限清晰。由于在蜂窝体内部的通道壁最后还要设有催化活性的或扩大表面积的涂层，并且最新的技术发展趋向于在高的通道密度的情况下采用非常薄的薄板这样的事实，希望通道横截面不会由于过度堆积的焊料而减小。特别是通道只应该容纳这么多焊料，使得一方面持久地确保相邻和待相互焊接的薄板的接合/焊接技术的(fügetechnisch)连接，另一方面提供通道壁的足够大的没有焊料从而适宜于施加其它涂层的区域。
技术实现思路
由此出发本专利技术的目的是，提供一种用来向金属结构特别是带有通道壁和通道的蜂窝体施加焊料的方法，其中实现界限清晰的焊接区，减少必要的焊料量，并且即使在蜂窝体经受高的热负荷和动态负荷时仍能确保通道壁持久的结合。此外此方法应该可以特别方便地实现，并适合于大批量制造这种金属结构。此外还应该提供一种结构特别简单和操纵灵活的焊料施加装置，它确保焊料在金属结构内部均匀分布。这个目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求14的特征的装置来实现。本专利技术的方法和装置的其它优良的方案分别在各个从属权利要求中说明，其中各种优良的方案也可以相互组合。在采用按本专利技术的用来向金属结构，特别是蜂窝体施加焊料的方法中使金属结构与粉末状焊料这样相接触，使得焊料至少部分粘附。该方法的特征是，至少在接触期间使金属结构和/或焊料处于振动中。这例如可以通过这样的方法实现，即金属结构至少在接触期间被一夹持器和/或一操作臂固定，这时通过夹持器或操作臂传递振动。作为另一种选择也可以将焊料放在一容器内，并通过容器传递振动。也许也可以借助于脉冲发生器对焊料施加外部刺激。金属结构特别是指带有通道和/或孔的流体可流通的结构，它们具有许多单独的单元(壳体、板、薄膜、织物、网状物、纤维、金属丝等等)，它们借助于焊接过程相互焊接技术地连接。其中单个单元界定或限定保证结构流通性的通道或孔。金属结构或焊料的振动导致，焊料优先积存在相邻的待连接壁板的接触区内，并被挤入和固定在接触区内。这些接触区大多是楔、边缘、缝隙等等，其中焊料在堆积在那里的情况下优先与两个相邻的通道壁同时接触。在此确保，焊料这样地持久固定，使得在接着在金属结构高温处理期间形成焊接技术的连接时焊料准确地放置在待相互连接的壁板处。如果金属结构是带通道壁和通道的金属蜂窝体，那么通道与蜂窝体的至少一个端面相邻接，并至少在靠近这个端面处平行于一轴线分布。本焊料施加方法首先用来使蜂窝体这样地与一种特别是粉末状的焊料接触，以使焊料至少部分地在通道内附着在通道壁上。这里建议，蜂窝体和/或焊料至少在进入相互接触期间振动。振动包括例如摆动/振荡、旋转、相对平移运动等等，这时焊料短时间地得到相对于金属结构的向通道壁方向的加速度或速度。此外振动有这样的优点，即没有象上面提到的那样卡死的，特别是仅仅和一个通道壁接触的焊料由于还在通道内自由运动的焊料颗粒的脉冲式的冲击重新被撞出或松脱。这里焊料颗粒最好具有20μm至120μm，特别是25μm至100μm之间的平均颗粒大小。用这种方法防止由于焊料在对于焊接技术地连接相邻通道壁不适合的位置处的堆积而使通道横截面减小。这特别是在流通流体时在这种蜂窝体的压力损失方面起有利的影响。按本方法的另一种方案蜂窝体和焊料相互旋转式地振动，其中蜂窝体的整个端面最好相对于焊料进行相对运动。这里应该理解为，除蜂窝体或存放在容器内的焊料的纯旋转或旋转振动的以外还可以叠加其它的相对运动。这里特别是产生封闭的并在蜂窝体端面的每个部分区域内造成通道壁和焊料的相对运动的运动轨迹。这种实际情况特别是也应该适用于设置在蜂窝体或容器旋转轴附近的部分区域。这种旋转摆动形式的振动方案有这样的优点，即用来实现这种旋转摆动的设备可以做得特别紧凑，从而这种方法特别适合于蜂窝体的大批量或大量生产。按照另一种方案进行具有保持不变的振幅的振动。在这种条件下振幅理解为例如由于振动通道壁在振动方向的最大运动。特别是在进入接触之前振动过程已经开始，其中特别是在此之前中断/结束(abschalten)在某些情况下存在的焊料的涡旋运动(例如借助于空气)。优先通过金属结构的振动产生的振动过程最好在从焊料中取出金属结构后才终止。因此振动过程尤其是仅仅持续不到5秒，特别是不到3秒或2秒，也许甚至少于1秒。这里振幅特别是在0.1至3mm之间，尤其是0.2至1.0mm之间的范围内。此外建议，在振动期间改变频率。由于特别是在粉末状焊料时会碰到不同大小的焊料颗粒这一事实，利用改变频率可达到焊料颗粒在相邻通道壁的接触区内特别良好的积聚。这里频率最好在20Hz至100Hz之间，特别是25Hz至50Hz之间。按照另一种方案焊料和/或金属结构在振动期间附加地进行轴向的沉入运动。这导致焊料和相邻的通道壁的接触区特别强的接触。特别优选的是，在焊料施加过程之前，焊料应该附着在其上的金属结构的区域至少局部地设有粘合剂，以确保焊料持久地固着在希望的区域内。这里粘合剂有利地设置在金属结构焊接区的所有通道壁上。按照另一种方案焊料施加从金属结构的一个端面开始只进行到可预先规定的高度。用这种方法限定一个端侧焊接区，其中金属结构位于较里面的部分区域最终并不相互焊接技术地连接，因此那里可以进行不同的热膨胀。对于希望在金属结构两侧的端侧施加焊料的情况，金属结构在(与焊料)相互接触以后相对于焊料运动，并且重复金属结构另一个端面的施加焊料过程。在这种情况下得到靠近端面的焊接区，其中在金属结构内部的部分区域，例如由于热交变应力，可以自由膨胀或收缩。此外建议，金属结构在相互进入接触以后还可以在规定的时间段内继续振动。这里在最后还可以对通道壁进行至少局部的清洁，特别是借助于流过通道的流体。后续的振动以及流通流体确保，焊料仅仅设置在相邻通道壁的接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
用来向金属结构（２３）特别是蜂窝体（１）施加焊料的方法，其使金属结构（２３）与一种粉末状焊料（６）这样地接触，使得焊料至少部分地附着在其上，其特征为：至少在接触期间使金属结构（２３）和／或焊料（６）处于振动中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HP卡斯帕，F库尔斯，A肖尔茨，
申请(专利权)人：排放技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]