JPH03106576A - 電子ビームによるメタル担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等の内燃機関から排出されるガスを浄化
するための触媒を担持するメタル担体に関するものであ
り、該担体を電子ビームを用いて製造する方法に係るも
のである。

本発明において使用するコア体とは、厚さ１００一以下
、通常は５０ｍ前後の厚さを有するステンレス鋼あるい
は耐食、耐熱性高合金鋼よりなる箔を用い、この箔を一
方では波形に成形して波箔とし、他方は平らなま〜の平
箔であり、この両箔を重ねて巻回するか積層して半径方
向断面がハニカム形状になっている筒状体を指称する。

外筒とは、前記コア体を収納する筒体であって、コア体
と同様厚さはり１關前後のステンレス鋼あるいは高合金
鋼で製造される。外筒は、コア体の外径とほり同一か、
それよりやＮ大きな内径としており、コア体を外筒に収
納した後、後者の場合は外筒を縮径してコア体と密接す
る加工を行うこともある。

メタル担体とは、前記したように金属製のコア体あるい
はコア体を収納した外筒との一体物を総称していう。

（従来の技術） メタル担体は、触媒を担持した後、自動車エンジン等の
排気ガス系に設置される。すなわち、排気ガス管に外筒
を溶接等の手段で固定するのであるが、エンジンの稼動
中には、かなりの振動と高温の排ガス流に晒されるため
、コア体自体と、コア体および外筒とは強固な固定が必
要である。

従来コア体は、それを構成する波箔と平箔の接合触部を
ろう付けで固定し、また、コア体と外筒も同様にろう付
けされ、前記振動やガス流に耐えるリジッドな構造とし
ていた。

一方自動車の走行ではエンジンの始動、走行時には高温
ガスが流れ、ブレーキ中や停車時には低温ガスが流れる
。特にエンジン始動時にはコア体中央部が加熱され逆に
エンジンブレーキ時では冷却される。すなわち加熱（急
熱）と冷却が繰り返される状態におかれ、このような熱
サイクルでコア体は熱応力を受ける。すなわちコア体は
半径方向と軸方向に膨張（急熱時）と収縮（冷却時）が
繰り返されると、特に前述したように外筒とコア体及び
コア体全周にわたって強固に接合している場合は、肉厚
の厚い外筒が、コア体の膨張一収縮運動を拘束しようと
し、互いに大きな応力を発生し合うことになる。そして
遂にはその部分が座届や、剥離（亀裂）に到ることにな
る。

このような不都合を防止するために、コア体における平
箔一波箔の接触部を全面接合することなく、例えば特公
昭８３　−　４４４８８号公報（Ａ）記載のように、コ
ア体（ハニカム体）の一端または両端部近傍にのみろう
付け域を設ける方法や西独特許公開第３．ｌｌ２．９４
４号明細書に開示されているように波箔の一部と平箔と
を接合し、柔軟な接合構造としたものや実開昭６２　−
　１９４４３６号公報のように、コア体と外筒を局部的
に接合して剥離防止対策としている。

前記した各先行技術は波箔一平箔をろう剤で接合しなけ
ればならないが、これには波板と平板の接触部という限
定部への適確なろう材塗布と真空中での高温ろう付け処
理が必要であり、生産性、コスト高の問題がある。更に
ろう付けの方法によっでは、ろう材塗布を過度に行うと
箔の威分を大きく変化させ箔の特性を減じるため接合部
の高温強度の問題も生じることがある。

ろう付けのこのような問題を回避するため特開昭５４　
−　１３４６２号公報および特開昭８３　−　３６１１
４３号公報のように、電子ビームやレーザー等の高密度
エネルギーを用いて、波箔一平箔を接合する方法が提案
されている。また特開昭６４−４０１８０号公報には波
板（箔）一平板（箔）の外周面から一定間隔に設けた電
極を用いて抵抗溶接する方法が記述されている。これら
の接合は何れも波箔と平箔とを重ねて渦巻状に巻回する
時に電子ビーム・電極で溶接するものであり接合速度が
律速となり、高能率化に限界がある。

（発明が解決すべき課ｆＩ） 本発明は上述したようなメタル担体における諸問題点を
解決するものであり、電子ビームを用いて外部より間欠
的にコア体の内周部及びコア体と外筒とを接合すること
によって、高効率の接合を可能にし、実川時における熱
応力を緩和する担体構造を製造する方法を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、１）コア体ある
いはコア体を収納した外筒の外部より、電子ビームを間
欠的に照射し、コア体内部あるいはコア体と外筒とを一
体的に不連続溶接すること ２）所定ピッチの開孔を有する遮蔽板を、コア体あるい
はコア体を収納した外筒の前面に設置し、前記遮蔽板の
外部より電子ビームを照射して、コア体内部あるいはコ
ア体と外筒とを一体的に不連続溶接すること を要旨とするものである。

以下に本発明を詳細に説明する。

前述したように、電子ビームを用いて、コア体を接合す
ること自体は、すでに知られた技術である。しかし本発
明は、高能率生産の視点から、コア体あるいは、コア体
を収納した外筒の外部から電子ビームを照射すること、
そして熱応力振動に対する耐久性を向上する視点から電
子ビームを間欠的に照射することを基本とするものであ
って、従来提案された方法より工業生産上極めて有利で
あり、また耐久性のすぐれた担体を提供できる。

本発明の方法に使用する電子ビーム照射手段は、それ自
体公知のものであってよく、照射は、コア体すなわち波
箔の山部や谷部の頂部と平箔とがそれぞれ接触したハニ
カム構造体の外周部から、該コア体の中心部に向けて行
うが、その深さは必ずしも全てが同一である必要はなく
照射するビームの到達深さはコア体外表面より適宜長さ
にビームパワーを調整することにより選択することがで
きる。

本発明は、コア体の外部からか、コア体を収納した外筒
外部から電子ビームを照射する。しかし等でコア体と外
筒は一体的に接合する方法によっても良い。外筒外部よ
りビーム接合する場合は、コア体外部の照射の場合より
はビームパワーを強くすることにより、両者は溶着する
。ビーム到達深さは、前記したようにビームパワーを５
！ｌｌ整しコア体の所望深さまで、ビームが到着するよ
うに操作する。

本発明において、コア体あるいはこれを収納した外筒の
それぞれの外部より区別してビーム照射を行うことにし
たのは、特別の意味があるわけではなく電子ビームによ
る間欠接合という本発明の基本を共通にしているからで
ある。

電子ビームを間欠的に照射する方法は、ビーム電流をｏ
ｎ−ｏｆｆにするか、窓（開孔）を有する遮蔽板を外筒
の周面近傍に置き連続的にビームを外筒より中心部に向
け照１｛する。遮蔽板にはビーム照射幅の窓を間欠的に
開口させ、板状円弧状板あるいは円筒状に形成して、コ
ア体あるいは、外筒を蔽うようにする。遮蔽板で前面あ
るいは周而を覆った外筒あるいはコア体は、電子ビーム
ガンの前で軸心を中心にして回転すると共に、窓以外の
個所を電子ビームが照射している間に軸方向に移動する
ことにより、電子ビームを連続照射しても外筒−コア体
のビーム溶接を不連続化し、溶接接合部と非溶接部を交
互に配置することができる。

この際溶接部と非溶接部のピッチは中心部に向って狭く
なるので、電子ビームの強度を規則的に強弱をつけるこ
とが有効である。

尚、遮蔽板は電子ビームを通さない厚さが必要であり、
１０關以上あれば十分である。また材質については遮蔽
目的が達成できれば特に限定しないが、加工性、コスト
等から鉄板（筒）が好ましい。

添付図面は、本発明の実施態様を示すもので、第１図は
、本発明によって得た担体の斜視図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図である。図において１はコア体を示し、
波箔２と平箔３を重ね合せ、これを渦巻き状に巻回して
構成している。４はコア体を収納している外筒である。

本発明はこのように構成したメタル担体の外部より電子
ビームを照射する。６は電子ビームを示し、７はビーム
照剃によってできた接合部であって、外筒周而上に間欠
的につくられている。７ａ，７ｂ，７ｃは接合長さ、す
なわち電子ビームの接合部を示すもので、７ａおよび７
ｂは、ほり中心部まで、７Ｃは半径のほり半分程の位置
までビーム照射が行われたことを示す。第３図（ａ）は
、第２図のＢ−Ｂ断面模式図であり、接合部（ビーム照
射部）７ｂは、ハッチで示した通り、コア体１の中心部
に達している。第３図（ｂ）は第２図のＣ−Ｃ線断面模
式図であり、接合部７Ｃは、半径方向はり半分の外周側
に位置させている。本例では、ビームを外筒の外周より
中心に向けて照射し、円周方向に６ケ所はり等間隔の間
欠照射を行った。また軸方向には上記間欠照射を３段（
７ａ．７ｃ，７ｂ）としたが、ビームの照射間隔、接合
深さ、照射幅等は担体の容量、形状等によって任意に選
択することができる。

第４図は、接合部７ｃの一部を拡大誇張して示した斜視
図である。電子ビームを照射されたコア体１は、高密度
エネルギーで溶断され、切断部８．、が形成されると共
に生戊した溶融金属は波箔２と平箔３の接触部に凝集し
、これが凝固９して両箔を強固に接合する。

外筒とコア体も同様な接合が行われるが、外局の溶断部
は板厚が厚く、電子ビームにより一旦生成された溶着金
属が再び固まり、切断部を閉じてしまう。

第５図は本発明の別の形態であり、外ｔ？ｉ４の外周に
遮蔽板１０を被覆し、この遮蔽板ｌＯの外面より電子ビ
ームを照射する。遮蔽板１０にはビームを通す窓（開口
）１１が設けられており、しかもこの窓１１は、所望の
ピッチに円周面に沿って設置され、外筒４及びコア体１
へ不連続、間欠的なビームの入射を行うことができるよ
うにしている。遮蔽板ＩＯは、本例においては円筒形と
したが、これに限られないことを前述した通りである。

遮蔽板と外筒、コア体の一体化した担体を同時に回転さ
せながら遮蔽板１０の外部より電子ビームを連続的に照
射すれば窓部分でビームはコア体内部に達し、円周方向
に間欠的な接合部をつくる。またビームを担体軸方向に
移動して、上下に間隔をもった接合部を得ることができ
る。尚、遮蔽板ｌＯの窓１１はスリット状でもよい。

（実　施　例） 以下に本発明の実施例を説明する。

ｃ　＜　０．０１％（重量，以下同じ）、Ｃｒ：１５％
、ＡＤ　：４．５％よりなるフエライト系ステンレス鋼
を厚さ５０−、幅１２０＋ｓｍの箔に圧延し、これを波
箔及び平箔とした。波箔と平箔を重ね、これを３６層に
巻いてコア体を成形し、該コア体を厚さ１．５ｍｍ，外
径９．Ｏｍｍｓ軸方向長さ１２０ｍｍの外筒内に収納し
て担体を製造した。

一方鉄製の円形遮蔽ｒ：４（肉厚１０１１）を用意し、
円周方向に等間隔で周方向長さ６０ｕ＋の窓を３ヶ設け
た。担体をこの遮蔽筒の中に入れ、回転速度ｌ７ｒｐｓ
で遮蔽筒と同時に担体を回転し次の条件で電子ビームを
連続的に照射した。

圓 纒 劇　白　白 −Ｉ−１　　合　ト 上述の方法で作製したメタル担体を３０００ｃｃのエン
ジンに搭載し入側ガス温度８５０℃の条件で３００時間
の耐久試験を行ったが、異常は認められず、良好な耐久
性を示した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法は、従来のろう付け
や、溶接方法に比べて極めて高効率で製造でき、また接
合部分を間欠的としたため柔軟な構造となり、熱応力を
緩和できて、すぐれて耐久性を有する担体を得ることが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られたメタル担体の斜視図
、第２図は第１図Ａ−Ａ線の断面図、第３図（ａ）　．
　（ｂ）は第２図Ｂ−Ｂｌｉ．Ｃ−Ｃ線の断面模式図、
第４図はコア体接合部の一部拡大説明図、第５図は本発
明の他の態様を示す説明斜視図である。 １・・・コア体　　　　　　２・・・波　箔３・・・平
　箔　　　　　　４・・・外　筒６・・・電子ビーム　
　　　　７・・・接合部１０・・・遮蔽板 ｌ１・・・窓 代 理 人 新 日本製鐵株式会社 復代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）コア体あるいはコア体を収納した外筒の外部より、
   電子ビームを間欠的に照射し、コア体内部あるいはコア
   体と外筒とを一体的に不連続溶接することを特徴とする
   電子ビームによるメタル担体の製造方法。 ２）所定ピッチの開孔を有する遮蔽板を、コア体あるい
   はコア体を収納した外筒の前面に設置し、前記遮蔽板の
   外部より電子ビームを照射して、コア体内部あるいはコ
   ア体と外筒とを一体的に不連続溶接することを特徴とす
   る電子ビームによるメタル担体の製造方法。