[发明专利]排气系统以及用于接合排气系统的部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是用于机动车辆的排气系统，以及一种连接特别是用于机动车辆的排气系统的两个部件的方法。

背景技术

特别地，将要相互连接的部件是排气系统的管，该排气系统的管例如引导废气从出口歧管流动至催化转化器或消音器。针对高温度和高动态应力——排气系统的部件暴露于这种高温度和高动态应力，这些部件迄今一直通过熔焊(weld)焊缝连接。事实上，如果排气系统的部件熔焊于彼此，则出现一些缺点。首先，为了执行上述方法，例如需要为自动熔焊机或熔焊机器人提供相对较大的底面积。在两种情况中，将要熔焊于彼此的部件必须相对于熔焊头移动。这是为何需要复杂装置用于固定将要熔焊于彼此的部件并伴随着高动态载荷的原因。在熔焊舱中和对于它们的存储而言，这些装置具有相对较高的空间要求。此外，一般而言，因为对于每个设计而言需要新装置，所以必须贮备非常多的装置。另外，已经证明熔焊焊缝对强度具有不利影响。具体地，熔焊焊缝导致连接的部件的横截面的急剧改变并且相应地导致排气系统的刚性的变化，从而引起熔焊焊缝的区域中的应力集中。特别是很可能是裂缝形成的根源的熔焊焊缝根部或底切部的区域。最后，在熔焊期间引入到两个部件中的热导致由熔焊引起的扭曲，如果必要，在熔焊之后，必须在矫直台上单独地矫正这种由熔焊引起的扭曲。尽管存在所有这些缺点，但是在排气系统的领域中，已广泛接受将部件彼此熔焊；现有技术中的流行观点是，这是生成经受所出现的温度应力和动态应力的部件的连接的唯一方式。

发明内容

排气系统的两个部件以不同于熔焊的方式连接以便避免以上提到的缺点。

一种排气系统，包括第一排气部件和第二排气部件，其中在这两个部件之间具有感应软钎焊(solder)接合部。一种将车辆排气系统的第一排气部件与第二排气部件连接的方法，包括如下步骤：将两个排气部件放置在一起使得它们以软钎焊间隙间隔开；将高温软钎焊材料设置在软钎焊间隙附近；以及利用感应器在软钎焊材料的区域中将两个部件加热至高于软钎焊材料的熔化温度的温度以填充软钎焊间隙并在第一排气部件与第二排气部件之间形成软钎焊连接。

本发明基于以下出乎意料的认识：与在专家中流行的偏见相反，高温软钎焊连接经受作用在车辆排气系统上的应力。到目前为止，通常认为，仅仅由于可能会在排气系统的部件中出现并且很可能高于600摄氏度的温度，因此软钎焊连接是不可能的。即使使用高温软钎焊材料，软钎焊部件的最大允许操作温度通常被视为是大约200摄氏度(参见例如2002年10月的德国焊接技术协会(German Association for Welding Technology/Deutscher Verband fur Schwei.beta.technik)的公报DVS938-2的草案“电弧软钎焊”(Electric Arc Soldering /Lichtbogenschwei.beta.en)，文中指出了用于排气系统的软钎焊连接的操作温度最大为180摄氏度，并且明确地不推荐采用具有大于180摄氏度的温度的软钎焊连接)。因为申请人已经在实验中发现软钎焊部件可以甚至更长时间地暴露于大于600摄氏度的温度而不对软钎焊连接的机械稳定性造成任何损害，所以该偏见被忽视。在软钎焊材料的凝固之后高于初始熔化温度的重新熔化温度的上升的事实附加地对软钎焊连接的高温强度产生有利的影响。尽管其原因未确切地清楚。

一个原因可能在于，某些次要合金在熔化期间蒸发。又一个原因可能为基础材料的原子扩散到软钎焊材料中。

在感应软钎焊的技术中，还已知的是，将要附接于彼此的两个部件之间的间隙必须精确地控制在非常狭窄的公差范围内。具体地，用于感应软钎焊的已知规程已经指出，间隙宽度必须在0.02至0.10毫米(mm)的范围中以便按要求执行接合。该类型的控制范围在排气系统的领域内是不可能的。如此，用于简单地连接排气部件的感应软钎焊未曾被认为是可行的方案。

此外，因为申请人已经出乎意料地进一步发现第一排气部件与第二排气部件之间的软钎焊间隙可以大到1.20毫米，所以该众所周知的惯例可被忽略。在一个示例中，软钎焊间隙处在限定为大于0.10毫米且高达0.70毫米的范围内。因为用于软钎焊接合部的公差具有更低的严格要求，所以这提供大的成本节省。