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摘要:国家对排放标准的日趋严格,为催化器的科学研究提供了必要的条件,但要真正控制汽车的排放,不仅对设计、匹配方面提出了更高的要求,工艺设计及控制也更突出。封装工艺的先进性需结合自动化的高精准优点,由此诞生的自动封装线体已陆续实现量产,并逐步替代人工封装,后期进一步深入研究自动化机器人在封装工艺中的应用势在必行。
关键词:汽车;催化器;超薄壁;封装工艺
1催化转换器存装技术
催化转换器是由载体、衬垫和壳体组成。载体和载体涂层决定了催化转换器的效率和化学老化寿命,而载体在壳体中的固定性能影响催化转换器的机械寿命。陶瓷体通过高温膨胀纤维衬垫被固定在催化器壳体中,膨胀纤维衬垫的挤压密度、衬垫的侵蚀、载体公差、壳体的形式和壳体公差,决定壳体与陶瓷载体间的磨擦力及载体在壳体中紧固的程度,影响催化转换器的机械寿命。为了减少气流对衬垫的冲刷,在衬垫的两端设置密封圈。壳体是催化转换器的支撑,外壳材料的热膨胀系数和高温抗腐蚀性能,也影响催化转换器在高温时的封装与使用性能。壳体的结构类型分为恒定直径的蚌壳式、填充式、定挤压力的捆绑式。前者工艺性较好但载体受力不均;后者制造难度较高但挤压力分布均匀。我国催化转换器壳体的结构类型从制造工艺考虑多采用蚌壳式或填充式结构。
2封装工艺关键控制参数排气系统
催化器的设计,主要是封装密度设计,这项指标的合理设计及工艺控制是催化器达标的必要条件二衬垫封装密度(简称GBD)按以下计算:
目前常用的封转工艺有蚌壳式封装工艺、捆绑式封装工艺、塞人式封装工艺及导人式封装工艺。而只有后两种工艺适用于薄壁及超薄壁载体的封装薄壁载体。
2.1工作原理
塞人式封装先将不锈钢板通过卷板机卷圆并焊接成壳体,然后将涂覆载体在外力的作用下压人,属于定型腔封装,其型腔尺寸能精确控制,受力状况比蚌壳式好。采取一些辅助措施后可得到较长使用寿命。塞人式封装又可分为分组封装和缩径封装,适用于规则形状载体进行精准缩径,封装过程如图1所示。
2.2工艺缺陷分析
主要缺陷:①包裹衬垫的薄壁载体是封装过程应力承受体。同时直接承受着径向和轴向压力作用无法回避的极限应力峰值的影响。陶瓷载体本身可承受一定的压力,但易碎,耐冲击性差;②载体挤压衬垫过程中,衬垫变形无法控制,挤压阻力反作用于载体,使载体多重受力;③封装过快会导致衬垫中挤压气体高压冲击;④对壳体零件尺寸要求高,缩径时按照外径尺寸计算准确度差,缩径时易将薄壁载体压碎;不适用于超薄壁载体的封装。
3超薄壁载体封装工艺
超薄壁载体是指针对壁厚小于30mil的载体的统称,常用载体为四边形,甚至一些产品采用了六边形载体。此类载体可满足欧VI阶段排放法规要求。导人式封装工艺原理:将原超薄壁载体承受的应力转移给衬垫,避免超薄壁载体在封装过程中受应力直接冲击。由于衬垫为弹性结构,在GBD缩径封装基础上增加导柱装置,将塞人式变为导人式封装。
薄壁载体产生裂纹的原因:工艺导柱支撑衬垫为封装应力承受体,避免了载体受到极限应力峰值的影响;工艺导柱挤压衬垫过程中,衬垫沿导柱方向导力,挤压阻力反作用于导柱上,不作用于载体,保护了涂覆载体;导人式封装过程快。工艺导柱可承受冲击,直径比载体略大,先过渡挤压衬垫。排气较充分工艺导柱通过后载体只承受衬垫回复弹力。对载体起到引导和保护作用,载体承受应力大为降低;采用扩口保证内径尺寸,按照内徑尺寸计算准确度高。满足GBD值要求;封装效果验证通常采用轴向推力试验验证封装效果及GBD保证能力,试验方式为在室温下。将试验样件安放在电子万能试验机上,通过直径80mm的推杆沿载体压人方向均匀施加150N轴向推力,卸载后查看载体位移情况。要求总位移。
4结束语
在机动车尾气后处理技术中催化转换器得到广泛的应用,但是催化转换器载体在使用过程中的破损问题严重影响到催化转换器使用,有相当一部分催化器在远未到达其老化寿命前,因其载体破碎而失效造成使用寿命大为减少。有的仅运行几百公里就发生载体破碎,造成部分催化器提前失效的主要原因是催化转换器载体的封装设计和制造工艺等方法因素。
关键词:汽车;催化器;超薄壁;封装工艺
1催化转换器存装技术
催化转换器是由载体、衬垫和壳体组成。载体和载体涂层决定了催化转换器的效率和化学老化寿命,而载体在壳体中的固定性能影响催化转换器的机械寿命。陶瓷体通过高温膨胀纤维衬垫被固定在催化器壳体中,膨胀纤维衬垫的挤压密度、衬垫的侵蚀、载体公差、壳体的形式和壳体公差,决定壳体与陶瓷载体间的磨擦力及载体在壳体中紧固的程度,影响催化转换器的机械寿命。为了减少气流对衬垫的冲刷,在衬垫的两端设置密封圈。壳体是催化转换器的支撑,外壳材料的热膨胀系数和高温抗腐蚀性能,也影响催化转换器在高温时的封装与使用性能。壳体的结构类型分为恒定直径的蚌壳式、填充式、定挤压力的捆绑式。前者工艺性较好但载体受力不均;后者制造难度较高但挤压力分布均匀。我国催化转换器壳体的结构类型从制造工艺考虑多采用蚌壳式或填充式结构。
2封装工艺关键控制参数排气系统
催化器的设计,主要是封装密度设计,这项指标的合理设计及工艺控制是催化器达标的必要条件二衬垫封装密度(简称GBD)按以下计算:
目前常用的封转工艺有蚌壳式封装工艺、捆绑式封装工艺、塞人式封装工艺及导人式封装工艺。而只有后两种工艺适用于薄壁及超薄壁载体的封装薄壁载体。
2.1工作原理
塞人式封装先将不锈钢板通过卷板机卷圆并焊接成壳体,然后将涂覆载体在外力的作用下压人,属于定型腔封装,其型腔尺寸能精确控制,受力状况比蚌壳式好。采取一些辅助措施后可得到较长使用寿命。塞人式封装又可分为分组封装和缩径封装,适用于规则形状载体进行精准缩径,封装过程如图1所示。
2.2工艺缺陷分析
主要缺陷:①包裹衬垫的薄壁载体是封装过程应力承受体。同时直接承受着径向和轴向压力作用无法回避的极限应力峰值的影响。陶瓷载体本身可承受一定的压力,但易碎,耐冲击性差;②载体挤压衬垫过程中,衬垫变形无法控制,挤压阻力反作用于载体,使载体多重受力;③封装过快会导致衬垫中挤压气体高压冲击;④对壳体零件尺寸要求高,缩径时按照外径尺寸计算准确度差,缩径时易将薄壁载体压碎;不适用于超薄壁载体的封装。
3超薄壁载体封装工艺
超薄壁载体是指针对壁厚小于30mil的载体的统称,常用载体为四边形,甚至一些产品采用了六边形载体。此类载体可满足欧VI阶段排放法规要求。导人式封装工艺原理:将原超薄壁载体承受的应力转移给衬垫,避免超薄壁载体在封装过程中受应力直接冲击。由于衬垫为弹性结构,在GBD缩径封装基础上增加导柱装置,将塞人式变为导人式封装。
薄壁载体产生裂纹的原因:工艺导柱支撑衬垫为封装应力承受体,避免了载体受到极限应力峰值的影响;工艺导柱挤压衬垫过程中,衬垫沿导柱方向导力,挤压阻力反作用于导柱上,不作用于载体,保护了涂覆载体;导人式封装过程快。工艺导柱可承受冲击,直径比载体略大,先过渡挤压衬垫。排气较充分工艺导柱通过后载体只承受衬垫回复弹力。对载体起到引导和保护作用,载体承受应力大为降低;采用扩口保证内径尺寸,按照内徑尺寸计算准确度高。满足GBD值要求;封装效果验证通常采用轴向推力试验验证封装效果及GBD保证能力,试验方式为在室温下。将试验样件安放在电子万能试验机上,通过直径80mm的推杆沿载体压人方向均匀施加150N轴向推力,卸载后查看载体位移情况。要求总位移。
4结束语
在机动车尾气后处理技术中催化转换器得到广泛的应用,但是催化转换器载体在使用过程中的破损问题严重影响到催化转换器使用,有相当一部分催化器在远未到达其老化寿命前,因其载体破碎而失效造成使用寿命大为减少。有的仅运行几百公里就发生载体破碎,造成部分催化器提前失效的主要原因是催化转换器载体的封装设计和制造工艺等方法因素。