專利名稱：火花塞電極及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花塞電極及其制造工藝。美國(guó)專利2，955，222公開過這類制造工藝。該工藝是用擠壓法將三個(gè)不同材料原始組件構(gòu)成的復(fù)合體擠壓成火花塞中心電極;復(fù)合體有一個(gè)貴金屬制成的鉚釘形點(diǎn)火件，復(fù)合體的埋頭及其桿的一部分充塞著鎳圓形坯件的通孔，鎳圓形坯件裝有點(diǎn)火件頭的一邊焊接有同直徑的銅圓形坯件。經(jīng)擠壓之后，銅原始組件形成導(dǎo)熱率高的電極芯，鎳原始組件則形成耐腐蝕的電極外殼，點(diǎn)火件即以桿的形式從電極外殼的燃燒室側(cè)底部伸出。這種中心電極的點(diǎn)火件雖然使燃油蒸汽/空氣混合物能很好地進(jìn)入火花塞的火花間隙，但供現(xiàn)代高性能的內(nèi)燃機(jī)使用時(shí)，其在中心電極上的固定方式有待改進(jìn)。
日本專利49-22，989公開了這樣的一種火花塞，火花塞中心電極的芯是銅做的，外殼是鎳做的，點(diǎn)火頭是鉑、金、鈀等做的，因而點(diǎn)火頭材料與芯材料直接接觸。該中心電極是由三個(gè)圓形坯件組成的復(fù)合體擠壓制成的，點(diǎn)火頭的圓形坯件直徑實(shí)質(zhì)上等于或小于芯子和外殼圓形坯件的直徑，這欄點(diǎn)火頭的圓形坯件就可以通入外殼圓形坯件的通孔中?？墒琴F金屬構(gòu)成的點(diǎn)火件并沒有可靠地固定在該中心電極的外殼和芯子上，因而若點(diǎn)火件丟失，則火花塞在這個(gè)部位沒有充分的應(yīng)急情況運(yùn)行性能。
聯(lián)邦德國(guó)公開專利3，607，243公開了一種擠壓法制造火花塞中心電極的工藝，該工藝也是從三個(gè)不同材料原始組件構(gòu)成的復(fù)合體著手，電極成品的外殼由抗腐蝕材料(例如鎳合金)制成，為外殼所包圍的芯子由熱導(dǎo)率高的材料制成，點(diǎn)火件則由貴金屬組成，固定在外殼燃燒室側(cè)底部的盲孔中。但在這種電極中，部分外殼底部把導(dǎo)熱性能良好的電極芯子與點(diǎn)火件隔開，因而妨礙了熱量在電極中的流通。此外，從大批生產(chǎn)的觀點(diǎn)看，這種電極的復(fù)合體，其生產(chǎn)成本相當(dāng)高，這特別是因?yàn)?，必須把芯子的桿狀原始組件裝入外殼原始組件連接側(cè)較深的盲孔中，還必須把點(diǎn)火件的桿狀原始組件裝入外殼原始組件燃燒室側(cè)的盲孔中。
從聯(lián)邦德國(guó)公開專利3，433，683也可以了解到與上述聯(lián)邦德國(guó)公開專利3，607，243類似的工藝，但該工藝的點(diǎn)火件采用盤形原始組件而不采用桿狀原始組件。
聯(lián)邦德國(guó)專利2，614，274介紹了這樣一種火花塞，該火花塞的電極芯子是銀做的，周圍環(huán)繞有管狀鎳外殼，銀芯子的端面在電極中暴露在燃燒室側(cè)。這種電極能起應(yīng)有的作用，但銀含量較高，因而成本高。
美國(guó)專利2，296，033介紹了一種中心電極和側(cè)電極在結(jié)構(gòu)上與上述聯(lián)邦德國(guó)專利2，614，274中的電極類似的火花塞，但其燃燒室側(cè)端面還配備有焊接的鉑或鉑合金點(diǎn)火件。但這種電極的生產(chǎn)過程是通過錘擊和焊接進(jìn)行的，花費(fèi)大，而且若焊接的點(diǎn)火件丟失時(shí)，這種電極的應(yīng)急情況運(yùn)行性能差。
相比之下，本發(fā)明的目的是提出那種使用壽命長(zhǎng)的火花塞的一種生產(chǎn)工藝，該火花塞的外殼由抗腐蝕性能盡可能高的材料制成，為外殼所包圍的芯子由高導(dǎo)熱率的材料制成，芯子的燃燒室側(cè)端面覆蓋有耐火材料制成的小區(qū)，該耐火區(qū)即使在現(xiàn)代高性能內(nèi)燃機(jī)各種應(yīng)力的作用下也能始終牢靠地固定不動(dòng)，這些電極的生產(chǎn)工藝適用于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的大批生產(chǎn)。
上述目的是通過本發(fā)明的下述的特征步驟達(dá)到的。
a)在外殼原始組件(31，61)面向擠壓工具(41)的沖頭(49)的頂邊開一個(gè)盲孔(34，62);
b)將耐火區(qū)(32′，115)的原始組件(32，64)引入外殼原始組件(31，61)的盲孔(34，62)中;
c)將芯子原始組件(33.65)配置在耐火區(qū)(32′，115)的原始組件(32，64)上;
d)將按上述軸向配置的原始組件放在擠壓工具(41)的定位孔(43)中;
e)將各原始組件一個(gè)放在另一個(gè)的上頭地?cái)D壓成電極坯件(50，110);和f)將燃燒室側(cè)底部(54，113)與電極坯件(50，110)分開，使連接側(cè)后面的材料(32′，115)暴露出來。
借助于以下的各種措施可以對(duì)所述的工藝和這種電極進(jìn)一步進(jìn)行有益的改良和改進(jìn)。
這些措施包括用焊接接或釬焊法將所述各原始組件彼此連接起來制成復(fù)合體(40，60)，并把它安置在擠壓工具(41)的定位孔彼此連接起來(43)中;充滿擠壓工具(41)的定位孔(43)橫截面的圓盤是用作芯子的原始組件(33);而外殼圓盤原始組件(31)的盲孔(34)制成錐形或截頭錐形;將耐火區(qū)(32′)的原始組件(32)設(shè)計(jì)成球形、錐形或截頭錐形;而在另一實(shí)施例中，則采用圓周邊的杯形件作為外殼原始組件(61)，采用圓柱形或球形組件作為耐火區(qū)(32′)的原始組件(64)，采用充滿杯形件盲孔橫截面的桿部分作為芯子的原始組件(65);在進(jìn)行擠壓之前，在外殼原始組件(71)與耐火原始組件(72)之間還配置有高度耐火區(qū)(62)的球狀原始組件(75)，且經(jīng)擠壓的電極坯件(79)在燃燒室側(cè)被切成一定的長(zhǎng)度，使得高度耐火區(qū)(82)暴露出來;電極(16、18、18′、70、70′、70″)的燃燒室側(cè)端面(17、85、103、103′、114、114′)是經(jīng)過磨削加工的，其中端面(103、103′)的直徑比電極(70、70′)的桿件(100、100′)小;且電極(70′、70″)的燃燒室側(cè)端面(103、103′)的直徑選取得比與其在連接側(cè)毗鄰的電極的縱向部分(102、102′)的小，該部分的橫截面也已比電極桿件(100、100′)小;擠壓后的電極坯件(110)經(jīng)過沖扁;連接側(cè)頭(112)則與該電極坯件分開;將所說電極(18、18′)彎成鉤狀;電極芯(33′、83、83′、118、118′)的材料是銅或銅合金，電極外殼(31′、84、84′、117、117′)的材料則采用鎳或鎳合金;耐火區(qū)(32′、82、82′、115、115′)采用銀或銀合金;所說銀合金為下列銀合金之一即鎳含量達(dá)0.15%的AgNi(細(xì)粒銀)、鈦含量達(dá)5%的AgTi、二氧化錫含量達(dá)2%～15%的AgSnO2或鈀含量達(dá)2%～6%的AgPd;高度耐火區(qū)(81、81′、116)采用鉑金屬、鉑金屬合金或鉑金屬與另一金屬的合金;高度耐火區(qū)(81、81′、116)配置在耐火區(qū)(82、82′、115′)的燃燒室側(cè)，且完全牢固地為外殼(84、84′、117′)共軸線地封閉著;擠壓電極(16、18、18′、70、70′、70″)的燃燒室側(cè)端面(17、20、85、103、103′、114、114′)經(jīng)過磨削;其中擠壓電極(18、18′)經(jīng)過沖扁，且不受坯件頭(112)的約束，且擠壓電極(18)被彎成鉤狀。
特別是，如果在燃燒室側(cè)的耐火材料(例如銀或銀合金)前面配置第四個(gè)小體積的耐火材料(例如，鉑或鉑合金)則特別有利。這樣，即使耐火材料經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行之后磨損，火花塞也因鄰接的材料是耐火的而在許多公里運(yùn)行過程中仍然保持應(yīng)急情況運(yùn)行的性能。通過減小電極燃燒室側(cè)的端部部分，可以提高燃油蒸汽/空氣混合物通過火花塞火花間隙的能力。
通過沖壓使其扁平，必要時(shí)在進(jìn)一步彎成鉤形之后，可以將這些電極進(jìn)一步加工成側(cè)電極。
附圖中示出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，在下面的說明中進(jìn)一步詳細(xì)地說明了這些實(shí)施例。
附圖中


圖1示出了火花塞燃燒室側(cè)部分的放大側(cè)視圖;
圖2示出了本發(fā)明火花塞中心電極三個(gè)原始組件的第一實(shí)施例的放大側(cè)視圖;
圖3示出了由圖2所示的三個(gè)原始組件構(gòu)成的復(fù)合體的縱斷面;
圖4示出了擠壓工具連同插入其中的圖3所示的復(fù)合體的原理縱截面圖;
圖5示出了從圖3的復(fù)合體擠壓成的中心電極坯件的縱斷面，其上的頭端處還形成有套圈和徑向固定凸件;
圖6示出了本發(fā)明由三個(gè)原始組件構(gòu)成的中心電極的縱斷面，在燃燒室側(cè)有耐火材料制成的顯露部分;
圖7是本發(fā)明火花塞中心電極三個(gè)原始組件第二實(shí)施例的放大側(cè)視圖;
圖8示出了由圖7所示原始組件組成的復(fù)合體的繼斷面;
圖9是本發(fā)明火花塞中心電極四個(gè)原始組件第一實(shí)施例的放大側(cè)視圖;
圖10示出了由四個(gè)圖9所示原始組件構(gòu)成的復(fù)合體的縱斷面;
圖11示出了由圖10的復(fù)合體擠壓成的中心電極坯件的縱斷面，其上的頭端處還形成有一套圈和徑向固定凸件;
圖12示出了本發(fā)明由四個(gè)原始組件形成的中心電極的縱斷面，在燃燒室側(cè)有高度耐火材料制成的部分;
圖13是本發(fā)明火花塞中心電極四個(gè)原始組件第二實(shí)施例的放大側(cè)視圖;
圖14示出了由圖13所示原始組件組成的復(fù)合體的縱斷面;
圖15是圖12中心電極燃燒室側(cè)部分的部分剖視放大圖，該部分的端部部分直徑縮小，在燃燒室側(cè)呈圓柱形;
圖16示出了圖12中心電極的燃燒室側(cè)部分，同樣也是以放大的形式畫出，燃燒室側(cè)部分還設(shè)計(jì)成向電極的端面逐漸縮小的截頭錐體;
圖17示出了放大畫出的側(cè)電極坯件，這是通過將由三個(gè)或四個(gè)原始組件組成的中心電極坯件沖壓成扁平狀制取的;
圖18是圖17的中心電極坯件沿M/M線截取的剖面圖;
圖19是已截?cái)喑梢欢ㄩL(zhǎng)度準(zhǔn)備固定到火花塞外殼上的側(cè)電極的縱截面，該側(cè)電極由四個(gè)原始組件組成，必要時(shí)還可以彎成鉤狀等。
圖1示出了一般火花塞10的燃燒室側(cè)部分。
在燃燒室側(cè)，火花塞外殼11設(shè)有絲扣12，供在內(nèi)燃機(jī)中裝設(shè)火花塞10之用?；鸹ㄈ鈿?1的燃燒室側(cè)端面的編號(hào)為13。絕緣體15從本實(shí)施例火花塞10外殼11的縱向孔14突出，絕緣體15的軸向孔(圖中未示出)圍繞著中心電極16;中心電極16的燃燒室側(cè)端面17則位于彎成鉤形的側(cè)電極18自由端部分的對(duì)面一段距離處。側(cè)電極與自由端相對(duì)的該端用例如焊接法固定到火花塞外殼11的端面13上。中心電極16的端面17與側(cè)電極18自由端部分之間的中間空間即為火花塞10的火花間隙19。
上面談到的是火花間隙19配置在燃燒室側(cè)火花塞外殼11前面的火花塞10，但大家都知道，有的火花塞其火花間隙是在外殼縱向孔14中的。在這類火花塞中，通常采用直的側(cè)電極，而不用彎曲的側(cè)電極。直的側(cè)電極也固定在火花塞外殼11上，側(cè)電極自由端部可以安置在燃燒室側(cè)中心電極16的端面17前面一段距離處，但也可以配置得使側(cè)電極的自由端面20徑向指向中心電極16燃燒室側(cè)的端部部分。其自由端部分處在中心電極16端面17對(duì)面的側(cè)電極18可以高出整個(gè)端面17，但必要時(shí)(視乎內(nèi)燃機(jī)而定)也可以只與端面17的一部分重疊。在火花塞的另一個(gè)實(shí)施例中，中心電極16的端面17和側(cè)電極18的自由端面20彼此間隔一段距離對(duì)置著。火花間隙19和側(cè)電極18的設(shè)計(jì)與配置，必要時(shí)，還有一個(gè)火花塞上側(cè)電極的數(shù)目，都是取決于內(nèi)燃機(jī)的要求和條件的，但這個(gè)并非本發(fā)明的重點(diǎn)，因?yàn)楸景l(fā)明的電極都適用于這些火花塞。
制造火花塞電極的擠壓法，包括那些由多種材料組成的火花塞電極擠壓制造，在理論上是眾所周知的，這在本說明書的前言中也已經(jīng)談過。這類擠壓法用以大批生產(chǎn)水花塞電極，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，實(shí)踐也證明是非常適合這種用途的。由于現(xiàn)代的高性能內(nèi)燃機(jī)對(duì)火花塞的要求提高，且考慮到對(duì)火花塞使用壽命的要求，目前是需要能滿足這些要求的火花塞電極的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2至6說明火花塞10的這種中心電極16的第一種制造工藝。
圖2示出了中心電極16一個(gè)實(shí)施例的三個(gè)原始組件31、32和33。原始組件31呈圓形坯件的形式，由抗腐蝕材料(例如鎳或鎳合金)構(gòu)成，圖6的中心電極成品16，其外殼31′也是由原始組件31制成的。外殼的這個(gè)原始組件31有一個(gè)盲孔34配置在頂邊35的中心，該盲孔最好設(shè)計(jì)成錐形或截錐形，但也可以取不同的形狀，其最小直徑趨近外殼組件31的底邊36延伸。
外殼原始組件31的這個(gè)盲孔34中安置有圖6中心電極成品耐火區(qū)32′的原始組件32。該原始組件32最好呈球形，但也可取不同的形狀，例如桿形或截錐形，關(guān)鍵僅在于，其體積應(yīng)能完全充滿外殼原始組件31的盲孔34。耐火區(qū)32′的原始組件32由銀或銀合金構(gòu)成。實(shí)踐證明，下列銀合金特別適用于這種用途鎳含量多達(dá)0.15%的AgNi(細(xì)粒銀)，鈦含量多達(dá)5%的AgTi，二氧化錫含量為2至15%的AgSnO2或鈀含量為2至6%的AgPd。
除上述物質(zhì)外，其他適用于這種用途的材料也適用于這種耐火區(qū)32′，例如，除銀之外，還有其他貴金屬。
然后把上述兩個(gè)原始組件31和32加熱，使原始組件32熔化并完全充滿外殼原始組件31的盲孔34中。
接著把中心電極芯子33′呈圓形坯件形式由高導(dǎo)熱率材料制成的原始組件33放在該加熱裝置上。芯子原始組件33最好采用銅或銅合金。芯子原始組件33和外殼原始組件31的直徑相同，而且為便于在制造過程中進(jìn)行搬運(yùn)，芯子組件33的頂邊37設(shè)有共軸凸出部分38。這里，在原始組件31和33上并沒有設(shè)輻條或凹槽，本來這些同樣也給生產(chǎn)過程中的搬運(yùn)工作帶來方便。在軸向上排列和連接原始組件31和33時(shí)可以使用輔助器件。芯子原始組件33的底邊39共軸線地連接到另兩個(gè)原始組件31和32上，熔融后的原始組件32作為焊劑。不然也可以將外殼原始組件31連同耐火區(qū)原始組件32一起熔化并冷卻在其盲孔34中，然后與芯子原始組件33用例如電阻焊焊接起來。視乎原始組件31、32和33所用的材料而定，必要時(shí)可以在這些原始組件上使用涂層(例如銀涂層)，以利于連接。在芯子原始組件33與銀或銀合金組成的耐火區(qū)或原始組件32之間最好設(shè)能防止接觸區(qū)不希望有的氧化、因氧化而使導(dǎo)熱率變差甚至使火花塞出故障的薄層(圖中未示出)，這種薄層合適的物質(zhì)有，例如，鎳和鉑。至于工藝技術(shù)方面，可以這樣來形成該薄層，即用鎳或鉑涂敷芯子原始組件33，或在芯子原始組件33的底邊39上再敷上鎳或鉑箔。由原始組件31、32和33組成組合體經(jīng)過冷卻之后就得出編號(hào)為40(見圖3)的復(fù)合體，這個(gè)復(fù)合體40就是以后擠壓工序的原料。
圖4示出了擠壓火花塞電極16用的工具41的原理圖。該擠壓工具41有一個(gè)模具42，模具42上有一個(gè)電極原始組件31、32、33或復(fù)合體40的定位孔43，定位孔43共軸線地匯合入直徑越來越小的傾斜臺(tái)肩44，然后匯合入擠壓孔45。擠壓孔45然后通過直徑越來越大的臺(tái)肩46匯合入孔47。定位孔43的直徑選取得使組件31和33或復(fù)合體40的圓周表面靠在定位孔43的壁上，工具41擠壓孔45的直徑與中心電極30的桿48的直徑相當(dāng)(見圖6)。首先，把原始組件31、23、33或復(fù)合體40從上面相應(yīng)地安置在定位孔43中，使外殼組件31面向擠壓孔45，然后按周知方式安置擠壓沖頭49，然后往擠壓沖頭49上加壓力，將原始組件31、32、33或復(fù)合體40部分壓入擠壓孔45中，只有頭部部分仍然處在擠壓孔45上方。圖5示出了借助于推出器(圖中未示出)從擠壓工具41卸下的電極坯件50，電極坯件50位于連接側(cè)的頭部51上還形成有套圈52和固定凸出部分53。在該電極坯件50中，抗腐蝕材料制成的管形外殼31′是由原始組件31形成的，橫向以外殼31為界、在燃燒室側(cè)以外殼底54為界的耐火區(qū)32′是由原始組件32形成的，同樣也為外殼31′所包圍但在連接側(cè)敞開由高導(dǎo)熱率材料制成的芯子33′則由原始組件33形成。外殼31′的底部54完全或只部分密封，這視乎處殼原始組件31中盲孔34的設(shè)計(jì)而定。
為確保電極16的長(zhǎng)度精確，且暴露耐火區(qū)32′盡可能大的橫截面，對(duì)燃燒室側(cè)電極坯件50的端部部分進(jìn)行相應(yīng)地機(jī)械加工，電極的端面17則最好是磨削制取的。
在保留主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，上述制造中心電極的工藝是可以修改的。例如，可以取消工藝程序中連接原始組件31、32、33形成復(fù)合體40的工序，但在此情況下，先決條件是有關(guān)原始組件31、32、33的大小和形狀應(yīng)高度精確。
圖7和8示出了制造擠壓用的復(fù)合體260的另一可能方案。
這里圖6中心電極16外殼31′的原始組件61是個(gè)杯子，杯子圓周的尺寸選取得使其可緊密裝入擠壓工具的定位孔中。擠壓工具的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與圖4所示的一樣，定位孔和沖頭的直徑與原始組件61的外徑配合。外殼原始組件61的底部編以63的編號(hào)。
這時(shí)把圖6中心電極16耐火區(qū)32′的原始組件放入外殼原始組件61的盲孔62中，該原始組件64最好是圓周周邊的圓形坯件，但也可以取不同的形狀，例如，球形或桿狀。該兩個(gè)原始組件61和64最好經(jīng)過加熱，使原始組件64熔入杯形原始組件61的盲孔62中。
下一步工序是把中心電極16的芯子33′充滿盲孔62橫截面的桿狀原始組件65插入外殼原始組件61的盲孔62中的不為熔化的原始組件64所占據(jù)的自由空間中。原始組件64熔化之后，芯子原始組件64的端部最好與外殼原始組件61的環(huán)形頂邊67齊平，但必要時(shí)也可以略微突出所述頂邊67?？墒前凑找粋€(gè)工藝方案，芯子原始組件65甚至可以在原始組件64熔化之前在原始組件64上方插入盲孔62中。在此情況下，將三個(gè)原始組件61、64和65共同加熱，使耐火區(qū)的原始組件64熔化。如果在原始組件64熔化之后用一個(gè)沖頭(圖中未示出)往芯子原始組件60上施加壓力，則大有好處。桿狀的芯子原始組件65因原始組件64熔化，且由于盲孔62的直徑縮小而固定在外殼原始組件61中。在其它方面，上述所有特點(diǎn)都適用于本工藝方案。
通過下面參照?qǐng)D9至12所述的另一些工藝措施可以進(jìn)一步改進(jìn)電極的性能，特別是在延長(zhǎng)使用壽命方面。
圖9中也和圖7中一樣，示出了有待擠壓的中心電極70(見圖12)的原始組件。外殼配置在底部的原始組件71對(duì)應(yīng)于外殼的原始組件31，耐火區(qū)原始組件72對(duì)應(yīng)于原始組件32，芯子原始組件73對(duì)應(yīng)于原始組件33。首先把圖12中心電極體積極小的高度耐火區(qū)81的原始組件75放入外殼原始組件71的盲孔74中，但該原始組件75最好設(shè)計(jì)成球形，且最好是由鉑金屬、鉑金屬合金組成，但也可以是由鉑金屬與另一種金屬構(gòu)成。然后把耐火區(qū)82的原始組件72放入盲孔74中，然后將此裝置加熱，直到原始組件72熔化為止。熔點(diǎn)較高、且高度耐火的原始組件75在這里會(huì)處在外殼原始組件71盲孔74中最低點(diǎn)76的位置。如果令外殼原始組件71中最低點(diǎn)的部位取這樣的形狀，使得高度耐火區(qū)81的原始組件75的整個(gè)球形表面靠在其上，則大有好處。在此輔助工序中，高度耐火區(qū)82原始組件72的大小，其尺寸選取得使其在熔融之后充滿盲孔74，與盲孔74齊平。如第一實(shí)施例(見圖3)中一樣，這時(shí)就將芯子原始組件73也用輔助器件(圖中未示出)固定在該裝置上。圖10示出了如此得出的復(fù)合體77。
頭部78經(jīng)擠壓和壓花之后，復(fù)合體77成為處觀如圖11所示的電極坯件79。和圖5的坯件一樣，電極坯件79在燃燒室側(cè)的外殼底部80或多或少是封閉著的，在連接側(cè)鄰接處殼底部80的首先是小體積的高度耐火材料(例如鉑)區(qū)81，然后是耐火材料(例如銀)區(qū)82，再然后是芯子(例如銅)83。下一步將電極坯件79的燃燒室側(cè)部分截成一定的長(zhǎng)度時(shí)，高度耐火區(qū)81就暴露出來，且處在中心電極70中，于是確保了特長(zhǎng)的使用鑄命。鑒于高度耐火區(qū)81非常小，因而這種電極70即使該高度耐火區(qū)81磨損也能在許多公里的行程中保持其應(yīng)急運(yùn)行性能。該電極外殼的編號(hào)為84，燃燒室側(cè)的端面的編號(hào)為85。
不然的話，圖12的那種由四個(gè)材料區(qū)組成的中心電極70原則上也可按圖7和8所示的方法制造。從圖13可以看出，在該方法中，外殼原始組件90還是設(shè)計(jì)成杯形，芯子原始組件91也還是設(shè)計(jì)成桿形，耐火區(qū)82的原始組件92也同樣呈圓柱形或其它一些形狀(例如球形)。除了該三個(gè)原始組件90、91、92外，還有高度耐水區(qū)81的原始組件93;在組裝各原始組件的過程中，先把該另一原始組件93放入外殼的原始組件90的盲孔94中。外殼原始組件90底部95內(nèi)側(cè)最好設(shè)同心配置的錐形凹口96，高度耐火區(qū)81的原始組件93最好設(shè)計(jì)成球形。外殼原始組件90的底部95和原始組件93取這種形式就可以使后者的體積特別小。原始組件90至93的進(jìn)一步加工是按上面就圖7和8的實(shí)施例談過的工藝步驟進(jìn)行的。圖14中示出了按該工藝得出的復(fù)合體97，復(fù)合體97按上述實(shí)施例的方式擠壓和機(jī)械加工，上述實(shí)施例中所用的材料也相應(yīng)適用于本實(shí)施例中。
在火花塞10具有其中一個(gè)所述的中心電極16、70的情況下，為了提高燃油蒸汽/空氣混合物通過火花間隙19的能力，而且為了使耐火或高度耐火區(qū)無須采用較貴的原料，可以將中心電極16、70燃燒室側(cè)部分的直徑設(shè)計(jì)得小于其桿件100、100′。圖15中，可以看到中心電極區(qū)采用圖12的中心電極70。在圖15中，該中心電極70′的外殼以84′表示，芯子以83′表示，耐火區(qū)以82′表示，高度耐火區(qū)則以81′表示。這里該中心電極70′的桿件100的直徑是按所述的擠壓方法形成的，燃燒室側(cè)的圓柱形端部部分101的直徑縮小。在中心電極70′的一個(gè)實(shí)例中，桿件100的直徑可取大約2.7毫米，燃燒室側(cè)端部部分101的直徑可取大約1.2毫米。高度耐火區(qū)81′的直徑可取0.8毫米，厚度可取0.35毫米。區(qū)81′后面在連接側(cè)的耐火材料區(qū)82′可在軸向延伸大約2至4毫米的長(zhǎng)度。
在燃燒室側(cè)鄰接端部部分101的區(qū)102，該區(qū)在完全裝配好的火花塞中，配置在絕緣體15的燃燒室側(cè)端部部分，也以周知的方式使其直徑略小于中心電極桿100的徑。這種本來是眾所周知的措施可以防止絕緣體15在火花塞10工作且發(fā)熱時(shí)因中心電極70′熱膨脹而脆裂。
在圖15中，在中心電極70′的情況下，燃燒室側(cè)圓柱形端部部分101至區(qū)102的過渡是經(jīng)由斜臺(tái)肩104完成的。圖16示出了另一種方案-中心電極70″，中心電極70″的結(jié)構(gòu)與中心電極70′相當(dāng)，但其從燃燒室側(cè)端面103′到鄰接區(qū)102′的過渡表面是直接和連續(xù)的，最好呈截頭錐形。該電極70″的桿件以編號(hào)100′表示。
101、102、101′、102′各區(qū)都用周知的型鍛法制取，在這類中心電極70′、70″的情況下，燃燒室側(cè)端面103、103′只有在型鍛101、102、101′、102′有關(guān)各區(qū)之后才宜于研磨。
本發(fā)明由至少三個(gè)不同材料區(qū)組成的電極還可以進(jìn)一步加工制成側(cè)電極18。和中心電極16一樣，這類側(cè)電極18在現(xiàn)代高性能內(nèi)燃機(jī)的火花塞10中受到的應(yīng)力作用特別大，應(yīng)能經(jīng)由外殼11快速散熱，從而避免表面燃燒。圖17和18分別示出了圖19和20的側(cè)電極18或18′的電極坯件110。該坯件是用圖3、8、10或14其中一個(gè)附圖的復(fù)合體擠壓制成的，但還通過沖扁使其在桿111區(qū)的橫截面相當(dāng)于圖18中的橫截面。為對(duì)側(cè)電極18或18′進(jìn)行精加工，如圖19和20分別所示的那樣，將頭部112，且在大部分類型的火花塞中也包括自由端部分113，與電極坯件110隔開，使得電極18、18′具有其所需的長(zhǎng)度，且使耐火區(qū)115(圖19)或高度耐火區(qū)116(圖20)暴露在其燃燒室側(cè)的端面114、114′。在鉤狀側(cè)電極18、18′的情況下，還要經(jīng)過“彎曲”工序，這個(gè)彎曲工序可以在作為單獨(dú)部分的側(cè)電極18、18′上進(jìn)行，也可以只有在側(cè)電極18、18′已固定在火花塞外殼11的端面13上之后才進(jìn)行。在彎成鉤狀且部分或完全凸出中心電極16的端面17的側(cè)電極18的情況下，側(cè)電極18至少面對(duì)中心電極端面17的部分也可以從外殼117、117′釋出，以便暴露耐火區(qū)115、115′和/或高度耐火區(qū)116(圖中未示出)。115、115′、116這些區(qū)可以例如通過研磨或磨削加以暴露。圖18至20中，側(cè)電極18和18′分別以編號(hào)117和117′表示，芯子則分別以118和118′表示。
本發(fā)明的電極能承受現(xiàn)代高性能內(nèi)燃機(jī)中的強(qiáng)大應(yīng)力，且可在周知的經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的成批生產(chǎn)設(shè)備中經(jīng)濟(jì)地制造出來。
權(quán)利要求
1.火花塞電極(16，18)的一種生產(chǎn)工藝，該火花塞有一個(gè)耐腐蝕材料制成基本上呈管形的外殼(31′，117)、一個(gè)為外殼所包圍由導(dǎo)熱率高的材料制成的芯子(33′，118)，還有一個(gè)在芯子燃燒室側(cè)配置的耐火區(qū)(32′，115)，且由共同的由上述材料組成的原始組件擠壓制成，即芯子原始組件(33，65)和外殼原始組件(31，61)，芯子原始組件(33，65)，周邊是圓的，面對(duì)著擠壓工具(41)的沖頭(49)，外殼原始組件(31，61)，其周邊也是圓的，面對(duì)著擠壓孔(45)，至少外殼原始組件(31，61)的圓周表面靠在擠壓工具(41)定位孔(43)的孔壁上，其特征在于，該工藝包括下列工序a)在外殼原始組件(31，61)面向擠壓工具(41)的沖頭(49)的頂邊開一個(gè)盲孔(34，62)；b)將耐火區(qū)(32′，115)的原始組件(32，64)引入外殼原始組件(31，61)的盲孔(34，62)中；c)將芯子原始組件(33.65)配置在耐火區(qū)(32′，115)的原始組件(32，64)上；d)將按上述軸向配置的原始組件放在擠壓工具(41)的定位孔(43)中；e)將各原始組件一個(gè)放在另一個(gè)的上頭地?cái)D壓成電極坯件(50，110)；和f)將燃燒室側(cè)底部(54，113)與電極坯件(50，110)分開，使連接側(cè)后面的材料(32′，115)暴露出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其特征在于，各原始組件是作為復(fù)合體(40，60)安置在擠壓工具(41)的定位孔(43)中的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于，各原始組件用焊接或釬焊法彼此連接起來，形成復(fù)合體(40，60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的其中之一的工藝，其特征在于，充滿擠壓工具(41)的定位孔(43)橫截面的圓盤是用作芯子的原始組件(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的工藝，其特征在于，外殼盤形原始組件(31)的盲孔(34)制成錐形或截頭錐形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的工藝，其特征在于，耐火區(qū)(32′)的原始組件(32)設(shè)計(jì)成球形、錐形或截頭錐形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中任一權(quán)利要求的工藝，其特征在于，采用圓周邊的杯形件作為外殼原始組件(61)，采用圓柱形或球形組件作為耐火區(qū)(32′)的原始組件(64)，采用充滿杯形件盲孔橫截面的桿部分作為芯子的原始組件(65)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的工藝，其特征在于，在復(fù)合體(60)中，耐火區(qū)原始組件(64)和芯子原始組件(65)在尺寸大小方面選取得使它們兩者在一起會(huì)填平外殼杯形原始組件(61)的盲孔(62)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7其中任一權(quán)利要求的工藝，其特征在于，在進(jìn)行擠壓之前，在外殼原始組件(71)與耐火區(qū)原始組件(72)之間還配置高度耐火區(qū)(82)的原始組件(75)，且經(jīng)擠壓的電極坯件(79)在燃燒室側(cè)被切成一定的長(zhǎng)度，使得高度耐火區(qū)(82)暴露出來。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的工藝，其特征在于，采用球形組件作為高度耐火區(qū)原始組件(75)。
11.根據(jù)以上其中之一權(quán)利要求的工藝，其特征在于，電極(16，18，18′，70，70′，70″)的燃燒室側(cè)面(17，85，103，103′，114，114′)經(jīng)過磨削加工。
12.根據(jù)以上其中一個(gè)權(quán)利要求的工藝，其特征在于，燃燒室側(cè)端面(103，103′)的直徑比電極(70，70′)的桿件(100，100′)小。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的工藝，其特征在于，電極(70′，70″)的燃燒室側(cè)端面(103，103′)其直徑選取得比與其在連接側(cè)毗鄰的電極的縱向部分(102，102′)的小，該部分的橫截面也已比電極桿件(100，100′)小。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12其中一個(gè)權(quán)利要求的工藝，其特征在于，經(jīng)擠壓的電極坯件(110)經(jīng)過沖扁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的工藝，其特征在于，連接側(cè)頭(112)與電極坯件(110)分開。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的工藝，其特征在于，電極(18，18′)彎成鉤狀。
17.根據(jù)以上其中一個(gè)權(quán)利要求的工藝，其特征在于，電極芯(33′，83，83′，118，118′)的材料采用銅或銅合金，電極外殼(31′，84，84′，117，117′)的材料采用鎳或鎳合金。
18.根據(jù)以上其中一個(gè)權(quán)利要求的工藝，其特征在于，耐火材料區(qū)(32′，82，82′，115，115′)采用銀或銀合金。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的工藝，其特征在于，銀合金采用下列合金之一鎳含量達(dá)0.15%的AgNi(細(xì)粒銀);鈦含量達(dá)5%的AgTi;二氧化錫含量為2%至15%的AgSnO2;或鈀含量為2%至6%的AgPd。
20.根據(jù)以上其中一個(gè)權(quán)利要求的工藝，其特征在于，高度耐火區(qū)(81，81′，116)采用鉑金屬、鉑金屬合金、或甚至鉑金屬與另一金屬的合金。
21.火花塞(10)的一種擠壓電極(16，18，18′，70，70′，70″)，該電極有一抗腐蝕材料制成的外殼(31′，84，84′，117，117′)，有一帶有配置在芯子的燃燒室側(cè)且為外殼共軸線環(huán)繞的耐火區(qū)(32′，82，82′，115，115′)由導(dǎo)熱率高的材料制成的芯子(33′，83，83′，118，118′)，其特征在于，耐火區(qū)由以下其中之一合金構(gòu)成鎳含量達(dá)0.15%的AgNi(細(xì)粒銀);鈦含量達(dá)5%的AgTi;氧化錫含量為2至15%的AgSnO2;或鈀含量為2至6%的AgPd。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的擠壓電極，其特征在于，高度耐火材料區(qū)(81，82′，116)配置在耐火區(qū)(82，82′，115′)的燃燒室側(cè)，且還完全牢靠地為外殼(84，84′，117′)共軸線封閉著。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的擠壓電極，其特征在于，高度耐火材料為鉑金屬、鉑金屬合金或甚至鉑與另一金屬的合金。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23其中一個(gè)權(quán)利要求的擠壓電極(16，18，18′，70，70′，70″)，其特征在于，其燃燒室側(cè)端面(17，20，85，103，103′，114，114′)經(jīng)過磨削。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24其中一個(gè)權(quán)利要求的擠壓電極(70′，70″)，其特征在于，其燃燒室側(cè)端面(103，103′)的直徑比桿件(100，100′)的直徑小。
26.根據(jù)權(quán)利要求21至25其中一個(gè)權(quán)利要求的擠壓電極(18，18′)，其特征在于，它經(jīng)過沖扁，且沒有受到坯件頭(112)的約束。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的擠壓電極(18)，其特征在于，它被彎制成鉤狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的一種經(jīng)久耐用的火花塞電極及其制造工藝?；鸹ㄈ姌O(16)由耐腐蝕外殼(31′)的、高導(dǎo)熱率芯子(33′)的和耐火區(qū)(32′)的多個(gè)原始組件組成。將這些組件擠壓在一起形成電極坯件，再通過加工電極坯件的頭部(51)和燃燒室側(cè)區(qū)將它制成中心電極(16)。承受特大應(yīng)力的電極還設(shè)有高度耐火區(qū)的第四原始組件，該組件也與其它組件一起擠壓，且在燃燒室側(cè)配置在耐火區(qū)(32′)前面。電極(16)可用作中心電極(16)，但在經(jīng)沖扁和彎曲加工之后還可以用作側(cè)電極。
文檔編號(hào)B21C23/22GK1052577SQ9010605
公開日1991年6月26日 申請(qǐng)日期1990年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月16日
發(fā)明者于爾根·特賴伯, 維利·弗蘭克, 漢斯·胡伯特, 福爾克·布倫迪克, 賴納·諾亞克, 克勞斯-迪特爾·波爾 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司