消聲器觸媒焊接結構優化設計及工藝改進

浙江錢江摩托股份有限公司 （溫嶺 317500） 劉仁明

隨著我國摩托車排放達到國三要求的全面推廣，消聲器觸媒焊接結構設計顯得越來越重要，觸媒的選用、焊接均勻對整車排放將產生直接影響，焊接不當將嚴重影響排放效果；另外如果觸媒貴金屬配方含量選得太高，必然增加產品成本。下面介紹我公司一款125系列踏板車消聲器，采用雙觸媒中間補氣結構，其觸媒連接部分結構如圖1所示。

圖1

觸媒與襯管Ⅰ、襯管Ⅱ、襯口組焊后，再與殼體內腔隔板、二次進氣管裝配焊接，殼體內腔裝配如圖2所示。

圖2

1.問題分析

工藝設計時發現，以我廠的實際工藝裝備及員工的業務素質，會產生以下兩個難以解決的問題。

（1）觸媒焊接時，因觸媒總長度100mm，其中蜂窩狀載體有效長度90mm，端口兩邊空隙各5mm，外殼壁厚一般只有1.0～1.2mm，襯管、襯口伸入觸媒端面僅3mm，兩端面間隙1～2mm。 但實際生產過程中，保證此間隙難度很大，往往直接碰到載體端面，如果用力過猛，甚至碰傷載體。觸媒外殼是壁厚1.0mm的不銹鋼材料，焊接時極易造成焊穿、焊瘤，且其內部缺陷也不易看到。不管是工件碰到載體端面，還是焊瘤等焊接缺陷，均使觸媒的有效流通截面積減少，對消聲器的排放達標產生嚴重影響。為了使尺寸達到圖樣要求，排放達到國標，必須減慢裝配和焊接速度，控制焊接電流，焊工的技能必須熟練且水平高。但這樣做既費時又費力，在目前用工如此緊張的情況下，有點行不通。

（2）觸媒與襯管Ⅰ、襯管Ⅱ、襯口以及隔板均采用焊接，且離載體較近，經高溫焊接對觸媒的鉑、鈀、銠等貴金屬涂層產生或多或少的燒損，甚至會使觸媒失效。以往的做法是在消聲器樣件匹配試驗時，把觸媒的配方往上調高，才能確保達到整車排放要求，但會導致成本增大。

2.總體方案的設計確定

考慮到上述兩個技術問題，我們通過裝配工藝、焊接工藝的質量攻關，對觸媒連接結構、焊接參數等多方面確認驗證，決定采取如下方案確保產品的質量和成本。

（1）設計優化 通過對觸媒總長度加長，由100mm改為110mm， 載體有效長度不變，滿足了端面間隙5mm以上，緩解了焊接熱影響區對觸媒貴金屬的影響，圖3為觸媒優化前后比較。在襯管Ⅰ、襯管Ⅱ兩端分別增加2mm定位凸臺，襯口端部增加3個對稱分布的2mm的定位凸臺，觸媒裝配時，非常方便且端面裝配間隙容易保證，圖4為襯管優化前后比較。

圖3 觸媒優化前后比較

圖4 襯管優化前后比較

（2）工藝改進 兩觸媒組焊后，與隔板的連接由原來的焊接改為小過盈緊配壓裝，隔板內孔公差選－0.15～0mm， 制作定位工裝，放在簡易的氣缸裝置上就可加工，改進后的結構如圖5所示。同時二次進氣管加工必須嚴格按照圖樣，注意切割角度，焊接工裝上做好定位，裝配要到位，確保插入襯管長度符合要求，否則影響補氣效果，導致排放不達標。

圖5 改進后結構

根據改進前、優化后，觸媒采用活動式連接不焊接三種方案分別制作1#、2#、3#樣件，在相同的工況下進行性能比對。經檢測，改進前樣件因存在焊接缺陷和活動式聯接樣件在排放上有很大差異，優化后比改進前樣件CO排放值降低了0.5g/km。結果如附表所示。

測試結果

3.結語

通過采用以上設計及工藝改進，解決了組焊過程中定位難和焊接產生的熱量對觸媒貴金屬燒損的諸多問題。

經過實踐證明，此結構相對合理，符合我廠的加工能力，滿足了設計要求，使產品設計更加完善，工藝性更好。