亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：探测基体裂缝的超声波声发射的制作方法
探测基体裂缝的超声波声发射
领域
本公开涉及一种装配催化转化器或其他排气处理装置的方法。更具体地，讨论了一种探测来自基体的超声波声发射的方法。
背景
本节提供了不是必须是现有技术的与本公开有关的背景信息。
催化转化器在机动车排气系统中用于将一氧化二氮、一氧化碳和/或碳氢化合物转化为更环境友好的化合物。一种催化转化器包括安装在金属板外壳内部的一个或多个陶瓷单体或基体。基体一般包括涂有催化剂的多个纵向直通流动排气通道。
在很多例子中，用于商业上可接受的转化器的金属外壳被形成为“薄饼”或“蛤壳” 设计。这些设计包括彼此实质上相同的冲压的上壳和下壳。这些壳具有沿着包含外壳的纵轴的平面焊接在一起的配对的外缘侧凸缘。催化外壳的另一商业形式可由包括管的三片构成，单独的尾锥焊接在管的每端处。
其他更经济地生产的催化转化器可包括涂有催化剂的陶瓷基体所插入的单开口端金属管。在催化转化器装配的一种方法中，金属管围绕基体被径向向内压缩。在另一过程中，基体被压入小尺寸的管内直到固定的位置。不考虑制造过程，必须小心避免损坏相对易碎的陶瓷基体。另外，一旦催化转化器装配过程完成并且金属外壳实际上阻止接近基体， 在装配期间基体产生裂缝或以其他方式损坏的基体就相对难以检查。完成的装配的非破坏性检查可能不如期望的可靠。与装配后检查相关的花费和时间也可能非常多。因此，提供用于在催化转化器装配期间探测基体裂缝的非破坏性测试方法可能是有益的。
概述
本节提供本公开的一般概述，且不是其全部范围或其全部特征的全面公开。
一种当在制造过程期间裂缝出现在部件中时探测裂缝的方法包括将声传感器定位成与部件进行声通信。当声传感器 保持与部件的声通信时，执行制造过程。指示在制造过程期间来自部件的声发射的信号被提供给控制器，其中基于所述信号确定部件是否产生裂缝。
一种当在制造过程期间在排气处理装置的部件中出现裂缝时探测所述裂缝的方法包括将声传感器定位成与排气处理装置进行声通信。当声传感器保持与排气处理装置的声通信时，制造过程在排气处理装置上被执行。输出来自声传感器的信号，其指示在制造过程期间来自排气处理装置的声发射。该方法包括将声传感器所输出的信号与预定值进行比较，并且基于该比较确定部件是否产生裂缝。
从本文的提供的描述中，另外的适用性领域将变得明显。本概述中的描述和具体例子仅为了说明的目的而设计，而不是用来限制本公开的范围。
附图
本文所述的附图仅为了所选的实施方式而不是所有可能的实施方式的例证性目的，并且不是用来限制本公开的范围。


图1是描绘了涉及示例性催化转化器的装配的制造过程的示意图2为用于在装配过程期间探测部件的裂缝的声传感器组件的横截面视图3为对于使用图1的装置执行的过程描绘部件插入力与位移以及声传感器输出 的关系曲线的曲线图4为用于在催化转化器上执行确定尺寸操作的另一工作台的示意图；以及
图5是描绘与使用图4的装置的制造操作相关的机器操作特性以及声输出信号的 曲线图。
相应的参考数字在附图的几个图中始终表示相应的部分。
详细描述
现在参考附图更充分地描述示例性实施方式。
参考图1，催化转化器装配机器被标识为参考数字8。装配机器8布置成至少部分 地装配示例性催化转化器10。催化转化器10包括缠绕有可压缩垫14且位于管状外壳16 内的陶瓷基体12。
外壳16被描绘为中空直圆柱体,其具有第一开口端8以及相对端20。外壳16包 括内圆柱形表面22和外圆柱形表面24。应该认识到，其它管状形状也被设想为在本公开的 范围内。因此，外壳16可以具有任何数量的横截面形状，包括细长槽、椭圆形、正方形、多边 形或其他形状。
基体12被成形为直圆柱体,其具有外圆柱形表面26和第一实质上平的端面28和 相对的实质上平的端面30。在装配过程开始时，垫14缠绕在与圆柱形表面26接触的基体 12周围。垫14也用来支持外壳16内的基体12，提供热和声屏蔽。已经确定，当被压缩到 预定厚度时，垫14最好地执行上述功能。垫14的外圆柱形表面31限定大于内圆柱形表面 22的内径的外径。因此，垫14的径向压缩是装配催化转化器10所需的。
径向压缩的一种方法结合将垫/基体组合轴向插入外壳16中，以及包括使用例如 在美国专利号6，532，659和6，732，432中所公开的填充锥体。使用在这些专利中示出的装 置，填充锥体的出口布置成邻近外壳16的开口 18。锥体结构具有小于外壳内径的内径。当 垫和基体组合通过填充锥体朝着外壳移动时，锥体在基体12周围压缩可压缩垫14，使得子 组件可轴向平移到外壳16中。当垫和基体组合对着填充锥体的向内逐渐变细的内部滑动 时，垫14在基体12周围压缩，直到该组合具有小于内圆柱形表面22的内径的外径。此时， 垫和基体组合被推入或塞入外壳16中。在可选的过程中，垫可经由如在公布的专利申请号 US2007/0148057中所公开的液压轴承被压缩。
在填充操作期间，基体12可能不注意地接触到外壳16，。在这个接触期间，基体 12的一部分比如边缘可能破碎或基体可能产生裂缝。由于在填充过程期间在垫14和外壳 16之间产生的剪力,这种填充操作还可能使垫14卷起或打裙。当基体12和垫14进一步被 推入外壳16中时，应力可能增加到弄碎或以其他方式损坏基体12的程度。
装配机器8执行填充操作，并且包括固定到板34的柱塞32。柱塞32耦合到液压 机且可操作来沿着柱塞32的轴移动。传感器组件38耦合到板34。传感器组件38在图2 中被示为包括安装台42、弹簧44、传感器46和波导管48。安装台42优选地由诸如Delriii 或超高分子量材料的塑料材料构造。安装台42被固定到板34，并包括接纳弹簧44、传感器 46和波导管48的至少一部分的开口 50。
传感器46为声监控装置，其可操作来输出表示从基体12发出的声波的幅度和频率的信号。传感器46与控制器54 (图1)通信，控制器54被编程来将传感器46提供的信 号与预定声输出进行比较，并确定是否基体被切碎、产生裂缝或以其他方式损坏。
波导管48用于保护传感器46在装配过程期间免受可能的损坏，并且可由依尺寸 制造成在开口 50内轴向平移的金属冲压件构成。波导管48包括容纳传感器46的槽56。 弹簧44与安装台42的壁58接合，并使传感器46和波导管48远离安装台42偏置。波导 管48包括从板34的底面62突出的凸接触表面60。在波导管48和安装台42之间允许的 轴向运动的量超过凸表面60延伸出板34的表面62的距离。以这种方式，柱塞32提供的 负载通过板34转移到基体12且不通过传感器46。传感器46和波导管48仅对着基体12 被加载到弹簧44允许的程度。
为获得精确的声信号，将在催化转化器装配过程期间产生的噪声最小化可能是合 乎需要的。当波导管48相对于基体12的端面28移动时，可能出现一个噪声源。为了最小 化这个噪声生成源，波导管48的端部的形状如之前讨论的弯曲。并且，润滑剂或声耦合剂 64可设置在凸表面60和端面28间的界面之间。
在自动化生产过程中，在波导管48与每个基体12接合之前将耦合剂64自动分配 到表面6可能是合乎需要的。耦合剂64可以被存储在容器66内和被抽出或通过穿过波导 管48延伸的管道68和通道70以其他方式分配。通道70在位于凸表面60的顶点处或附 近的出口 72处终止。通过以所描述的方式相对于板34布置传感器组件38，在通过柱塞32 施加插入力之前，波导管48将接触基体12。声监控或裂缝探测可在负载被施加到基体12 的整个过程期间发生。应认识到，柱塞所施加的轴向负载可能相当大，因为垫14的进一步 压缩可能需要在填充过程期间出现。
参考图3，描绘示例性填充操作的力与位移的关系曲线叠加在表示在填充过程期 间在基体内形成的裂缝的声输出与时间的关系曲线上。更具体地，第一曲线80描绘在填充 过程期间柱塞32提供的轴向力。这个曲线可以表示“正确安装的”基体和垫的轴向力。应 该认识到，当不希望有的事件例如垫14的卷起或成褶出现时，可导致类似曲线。因此，利用 传感器46来确定在填充过程期间基体12是否被损坏可能是合乎需要的。图3还描绘了曲 线82，其示出在期望的或“正常的”填充过程期间作用于垫14和基体12上的径向压力。最 大径向压力保持低于在线84处标识的径向压力限制。曲线86表示在有缺陷的催化转化器 10的装配期间作用于垫14和基体12上的径向压力。如曲线图中所示的，径向压力快速增 加到实质上大于径向压力限制84的峰值压力88。在最大径向压力处，基体12产生裂缝。 当垫14和基体12继续填充在外壳16内时，压力被解除并且径向压力减小。
图3的另一曲线90描绘了来自传感器46的示例性输出。声曲线的最大幅值出现 在点92处。点92对应于基体12中的裂缝的出现。在产生裂缝事件期间，噪声从基体12 发出。当所测量的声发射的幅度大于预定的最大值时，控制器54可被编程为输出对应于点 92的信号。
参考图4，另一催化转化器装配机器在参考数字100处被标识。装配机器100可操 作来径向向内压缩外壳16以进一步将基体12固定在其中。在装配机器8执行的填充操作 之后，装配机器100可操作来执行确定尺寸操作。确定尺寸操作将垫14压缩到早些时候描 述的预定目标厚度。转移装置102包括上夹板104和下夹板106，其可操作来接合和俘获其 间的管状外壳16。足够的负载通过上棒108和下棒110被施加以将装配机器8生成的基体12、垫14和外壳16的子组件转换为与装配机器100的径向移动的销键112连通。
销键112在腔114的周界周围圆周地间隔开。腔114的内径可基于销键112的径 向位置而变化。在打开位置，销键112缩回到径向向外的位置，从而限定最大内径。此时， 通过轴向平移棒108、110，基体、垫和外壳组件位于腔114内。
可伸缩传感器头116被配置为实质上类似于之前所述的传感器组件38。因此，相 似的元件将保留其之前介绍的参考数字。可伸缩传感器头118被耦合到轴向移动的滑杆 118。滑杆118和可伸缩传感器头116穿过在上夹板104内形成的孔120。在销键112的 径向向内运动之前，波导管48被放置成与端面28接触。如果需要，在夹板104、106与外壳 16接合之前，可促使滑杆118将波导管48放置成与端面28接触。
一旦基体、垫和外壳组件位于腔114内，上棒108和下棒110就远离彼此轴向平移 以使上夹板104和下夹板106缩回而脱离与销键112的连通。销键112径向向内移动以接 触外圆柱形表面24和减少外壳16的外径。通过径向向内移动外壳16的圆柱形壁,垫14 被进一步压缩。销键112被控制来径向向内移动期望的量以将外壳16和压缩垫14适当地 “依尺寸制造”成期望厚度。在确定尺寸操作结束时，销键112再次径向向外移动以使腔114 的内径最大化。装配机器100使上棒108和下棒110朝着彼此移动以及使上夹板104与外 壳16的一端接合和使下夹板106与外壳16的相对端接合，以将依尺寸制造的基体、垫和外 壳组件转移出腔114。
图5提供了表示销键112的径向位置的曲线140。曲线142表示在确定尺寸操作 期间作用在垫14和基体12上的径向压力。曲线144表示在确定尺寸操作期间声传感器46 的输出。当销键112径向向内移动时，如曲线140的向下倾斜方向所示的，曲线142所示的 径向压力增加。在最大径向压力146的点处或附近，裂缝在基体12内出现。从裂缝位置发 出声发射。传感器46探测声发射并且在点148处输出最大声传感信号输出。控制器54确 定曲线144的最大探测到的幅度是否超过预定可接受的最大值。当实际幅度超过预定最大 值时，故障信号被输出。
从以上描述中应该认识到，本公开涉及在生产装配环境中的裂缝探测和声监控。 设想多个声传感器组件38可通过装配过程被定位以收集声数据，并在一个或多个装配阶 段探测裂缝。而且，设想在每个转移和/或处理步骤之前和期间，附加的声传感器组件38 可被定位成接触基体12。以这种方式，实时裂缝探测可被执行以极大地最小化且可能消除 对装配后催化转化器检查的需要。在最小值处，设想在此所述的装配机器和过程对于识别 可能需要在装配过程完成后的离线检查的单独陶瓷基体可能是有用的。
如果需要关于裂缝引发的另外的细节，三个或更多个传感器组件38可被定位成 接触单个基体12。控制器54可以可操作来在实时基础上比较每个传感器组件38的输出， 以便执行三角测量法以在3D空间中找出基体裂缝的位置。而且，虽然传感器组件38被示 为在与陶瓷基体12连通时使用，设想对其他部件的处理和操作的声探测也可被实现。
实施方式的前述描述为了说明和描述的目的而被提供。它没有被规定为排他的或 限制本发明。
具体实施方式
的单独元件或特征通常不限于该具体实施方式
，而在可适用的 场合是可互换的并且可用在所选实施方式中，即使没有被特别示出或描述。
具体实施方式
也可以用很多方式变化。这样的变化不应被视为偏离本发明，且所有这样的修改都被规定 为包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种当在制造过程期间裂缝出现在部件中时探测所述裂缝的方法，所述方法包括 将声传感器定位成与所述部件进行声通信；当所述声传感器保持与所述部件的声通信时，执行制造过程；向控制器提供表示在所述制造过程期间来自所述部件的声发射的信号；以及基于所述信号来确定所述部件是否已产生裂缝。
2.如权利要求1所述的方法，还包括使所述声传感器与所述部件偏置地接合。
3.如权利要求2所述的方法，还包括将换能器定位成与金属波导管接触以限定所述声传感器。
4.如权利要求3所述的方法，还包括提供具有凸表面的所述波导管，以及使所述凸表面与所述部件接合。
5.如权利要求4所述的方法，还包括在所述波导和所述部件的界面处自动分配声耦合剂。
6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述部件是否已产生裂缝包括将所述信号的幅度与预定最大值进行比较。
7.如权利要求6所述的方法，还包括当所述信号的幅度超过所述预定最大值时指示裂缝已出现。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述制造过程包括将催化转化器基体插入外壳中。
9.如权利要求8所述的方法，还包括减小所述外壳的外径，同时提供所述声发射信号。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述声传感器定位成与所述基体接触。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述基体包括陶瓷材料。
12.一种当在制造过程期间在排气处理装置的部件中出现裂缝时探测所述裂缝的方法，所述方法包括将声传感器定位成与所述排气处理装置进行声通信；当所述声传感器保持与所述排气处理装置的声通信时，对所述排气处理装置执行制造过程；输出来自所述声传感器的信号，所述信号指示在所述制造过程期间来自所述排气处理装置的声发射；将所述信号与预定值进行比较；以及基于所述比较来确定所述排气处理装置是否已产生裂缝。
13.如权利要求12所述的方法，还包括使所述声传感器与所述排气处理装置偏置地接入口 ο
14.如权利要求13所述的方法，其中在所述制造过程开始之前，所述传感器与所述排气处理装置偏置地接合。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述制造过程包括将陶瓷基体轴向地平移到外壳内。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述制造过程包括径向地减小所述外壳的尺寸。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述制造过程包括在制造工作台之间输送所述排气处理装置的部件。
18.如权利要求12所述的方法，还包括将所述声传感器安装到滑杆，并且相对于所述排气处理装 置移动所述传感器，而与作用于所述排气处理装置的夹紧装置无关。
全文摘要
一种当在制造过程期间裂缝出现在部件中时探测裂缝的方法包括将声传感器定位成与部件进行声通信。当声传感器保持与部件的声通信时，制造过程被执行。表示在制造过程期间来自部件的声发射的信号被提供给控制器，其中基于信号确定部件是否产生裂缝。
文档编号G01B17/04GK103026219SQ201180025387
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月13日 优先权日2010年5月27日
发明者基思·G·奥利维尔, 托马斯·卡斯特 申请人:田纳科汽车营运公司