火花塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火花塞的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]存在在火花塞的中心電極或接地電極激光焊接有電極母材和貴金屬端頭的情形。在電極母材和貴金屬端頭之間的激光焊接中，有時熔融部的表面擴(kuò)展的所謂“焊接塌邊”波及貴金屬端頭的前端，或者在激光照射時熔融的金屬的濺射附著在電極母材、貴金屬端頭。這樣的焊接塌邊和濺射可能導(dǎo)致火花塞的引燃性的降低。另外，在激光照射時，若在熔融部產(chǎn)生氣孔，則存在貴金屬端頭因熔融部的接合強(qiáng)度降低而從電極母材剝離的可能。在專利文獻(xiàn)I中記載有如下技術(shù):通過變更在激光焊接時所使用的矩形狀的激光強(qiáng)度波形，來抑制濺射和氣孔等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:國際公開第2008/123343號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明將要解決的課題
[0007]近年，因為要求火花塞所使用的環(huán)境的高溫化、提高引燃性，所以高熔點的貴金屬端頭正在被使用。為了對電極母材和高熔點的貴金屬端頭進(jìn)行焊接，在使用高能量的激光的情況下，容易產(chǎn)生焊接塌邊、濺射、氣孔。因此，期盼對焊接塌邊、濺射、氣孔進(jìn)一步抑制的技術(shù)。
[0008]用于解決課題的手段
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的課題而完成的，能夠作為以下的方式來實現(xiàn)。
[0010](I)根據(jù)本發(fā)明的一個方式，提供火花塞的制作方法，該火花塞具備中心電極以及接地電極，上述中心電極以及上述接地電極的至少任意一方具有電極母材和焊接于該電極母材的柱狀的貴金屬端頭。該制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通過照射脈沖振蕩激光，在上述電極母材和上述貴金屬端頭的邊界部的周圍形成多個單位恪融部，對上述電極母材和上述貴金屬端頭進(jìn)行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一個上述單位熔融部。在上述激光焊接工序中，使上述激光的照射軸與上述貴金屬端頭的中心軸在上述貴金屬端頭的徑向上錯開，在將上述貴金屬端頭的直徑設(shè)為A，將錯開上述激光的照射軸的量設(shè)為X時，滿足A/20S |X| SA/4。根據(jù)該方式的制作方法，通過將激光的照射軸與貴金屬端頭的中心軸在徑向上錯開，從而能夠形成沿著貴金屬端頭的周向具有長徑的橢圓形狀的單位熔融部。因此，能抑制向貴金屬端頭前端的焊接塌邊、濺射、氣孔(以下，稱焊接塌邊等)。另外，通過將激光的照射軸與貴金屬端頭的中心軸在徑向上錯開的量X設(shè)置為滿足A/20 <
XI < A/4的范圍，從而能夠有效地抑制焊接塌邊等。
[0011](2)根據(jù)本發(fā)明的其他方式，提供火花塞的制作方法，該火花塞具備中心電極以及接地電極，上述中心電極以及上述接地電極的至少任意一方具有電極母材和焊接于該電極母材的柱狀的貴金屬端頭。該制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通過照射脈沖振蕩激光，在上述電極母材和上述貴金屬端頭的邊界部的周圍形成多個單位恪融部，對上述電極母材和上述貴金屬端頭進(jìn)行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一個上述單位熔融部，在上述激光焊接工序中，將使上述電極母材和上述貴金屬端頭相對于上述激光的照射軸相對地旋轉(zhuǎn)的每單位時間的轉(zhuǎn)速設(shè)為R(rps)、將上述激光的脈沖寬度設(shè)為M(Hisec)時，滿足5 < 0.36 X R X M < 30。即使通過這樣設(shè)置，也能夠形成沿著貴金屬端頭的周向具有長徑的橢圓形狀的單位熔融部，因此能夠抑制焊接塌邊等。另外，通過將電極母材和貴金屬端頭相對于激光的照射軸的相對的轉(zhuǎn)速R以及激光的脈沖寬度M設(shè)置為5 < 0.36 X R XM < 30，從而能夠有效地抑制焊接塌邊等。
[0012](3)根據(jù)本發(fā)明的其他方式，提供火花塞的制作方法，該火花塞具備中心電極以及接地電極，上述中心電極以及上述接地電極的至少任意一方具有電極母材和焊接于該電極母材的柱狀的貴金屬端頭。該制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通過照射脈沖振蕩激光，在上述電極母材和上述貴金屬端頭的邊界部的周圍形成多個單位恪融部，對上述電極母材和上述貴金屬端頭進(jìn)行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一個上述單位熔融部，在上述激光焊接工序中，使用具有激光光斑成為橢圓形狀的光學(xué)系統(tǒng)的激光照射裝置，形成沿著上述貴金屬端頭的周向具有長徑的橢圓形狀的上述單位熔融部。根據(jù)該方式的制作方法，因為具有激光光斑成為橢圓形狀的光學(xué)系統(tǒng)，所以如果對電極母材和貴金屬端頭的邊界部照射激光，則能夠形成沿著貴金屬端頭的周向具有長徑的橢圓形狀的熔融部。因而，能夠容易地抑制焊接塌邊等。
[0013](4)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:將上述單位熔融部的在上述貴金屬端頭的周向上的最大寬度設(shè)為D、將上述單位熔融部的在與上述貴金屬端頭的中心軸平行的方向上的最大寬度設(shè)為d時，上述單位熔融部具有滿足1.05 < D/d < 1.50的橢圓形狀。根據(jù)該方式的制作方法，為了抑制焊接塌邊等能夠?qū)⑷廴诓康男螤钤O(shè)置為適合的形狀。
[0014](5)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:在邊界部的周圍形成多個上述單位恪融部從而遍及上述貴金屬端頭的全周地形成恪融部，在將沿著上述貴金屬端頭的周向截斷上述熔融部而成的截面的面積設(shè)為SI，將上述截面中的上述熔融部的面積設(shè)為S2時，滿足(S2/S1) X 100 2 70。根據(jù)該方式的制作方法，能抑制貴金屬端頭從電極母材剝離。
[0015](6)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:在上述激光焊接工序中，對上述電極母材和上述貴金屬端頭的上述邊界部的周圍，以激光光斑的每單位面積的能量為30J/mm2以上的方式照射上述激光。根據(jù)該方式的制作方法，即使在因激光光斑的每單位面積的能量30J/mm2以上這樣比較高而容易產(chǎn)生焊接塌邊等的情況下，由于能夠形成沿著貴金屬端頭的周向具有長徑的橢圓形狀的單位熔融部，所以也能夠有效地抑制焊接塌邊等。
[0016]本發(fā)明也能夠以上述的火花塞的制作方法以外的各種方式來實現(xiàn)。例如，能夠以火花塞、火花塞用的中心電極和接地電極、火花塞用的中心電極和接地電極的制作方法等的方式來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0017]圖1是火花塞100的局部剖視圖。
[0018]圖2是對中心電極20的前端附近放大地示出的圖。
[0019]圖3是對中心電極20的前端附近放大地示出的剖視圖。
[0020]圖4是示出電極母材和貴金屬端頭的激光焊接方法的流程圖。
[0021]圖5是示出本實施方式中的激光焊接工序的情況的圖。
[0022]圖6是示出產(chǎn)生了焊接塌邊、濺射、氣孔的火花塞的熔融部的圖。
[0023]圖7是示出在條件I以及條件2中使激光照射軸LS的偏移量X變化的情況下的焊接狀態(tài)的評價結(jié)果的圖。
[0024]圖8是示出在條件I以及條件2中使D/d的值變化而形成單位熔融部的情況下的焊接狀態(tài)的評價結(jié)果的圖。
[0025]圖9是示出計算熔融部比率的情形的圖。
[0026]圖10是用于對計算氧化皮的發(fā)展比例的方法進(jìn)行說明的圖。
[0027]圖11是示出熔融部比率和氧化皮的發(fā)展比例之間的關(guān)系的圖。
[0028]圖12是示出第二實施方式中的電極母材和貴金屬端頭的激光焊接方法的流程圖。
[0029]圖13是示出使轉(zhuǎn)速R和脈沖寬度M變化的情況下的焊接狀態(tài)的評價結(jié)果的圖。
[0030]圖14是示出第三實施方式中的電極母材和貴金屬端頭的激光焊接方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]A.第一實施方式:
[0032]Al.火花塞的結(jié)構(gòu):
[0033]圖1是火花塞100的局部剖視圖。如圖1所示，火花塞100具有沿著軸線O的細(xì)長形狀。在圖1中，以單點劃線表示的軸線O的右側(cè)示出外觀主視圖，軸線O的左側(cè)示出以通過火花塞100的中心軸的截面截斷火花塞100的剖視圖。在以下的說明中，將與軸線O平行且圖1的上方側(cè)稱為前端側(cè)，將圖1的下方側(cè)稱為后端側(cè)。圖1中的Xyz軸與其他的圖中的xyz軸對應(yīng)。在圖1中，火花塞100的后端側(cè)是-Z方向，火花塞100的前端側(cè)是+z方向。在僅稱“z方向”時，是指與z軸平行的方向(沿著z軸的方向)。對于X軸以及y軸這也是相同的。
[0034]火花塞100具有絕緣子10、中心電極20、接地電極30、端子配件40以及主體配件50。從絕緣子10的前端突出的棒狀的中心電極20通過絕緣子10的內(nèi)部與設(shè)置在絕緣子10的后端的端子配件40電連接。中心電極20的外周由絕緣子10保持，絕緣子10的外周在與端子配件40分離的位置由主體配件50保持。與主體配件50電連接的接地電極30在與中心電極20的前端之間形成作為使火花產(chǎn)生的間隙的火花間隙。
[0035]絕緣子10是將氧化招等進(jìn)行燒結(jié)而形成的絕緣體。絕緣子10是在中心形成有軸孔12的筒狀的部件，該軸孔12收納中心電極20以及端子配件40。在絕緣子10的軸方向中央形成有使外徑變大的中間主體部19。在比中間主體部19靠近后端側(cè)，形成有使端子配件40和主體配件50之間絕緣的后端側(cè)主體部18。在比中間主體部19靠近前端側(cè)形成有外徑比后端側(cè)主體部18小的前端側(cè)主體部17，在前端側(cè)主體部17的更前端側(cè)形成有外徑比前端側(cè)主體部17小且越向前端側(cè)外徑變得越小的長腿部13。
[0036]主體配件50是從絕緣子10的后端側(cè)主體部18的一部分起直至長腿部13的部位包圍來保持的筒狀的配件。在本實施方式中，主體配件50由低碳鋼形成，并對整體實施鍍鎳、鍍鋅等的鍍覆處理。主體配件50具有工具卡合部51、安裝螺紋部52和密封部54。工具卡合部51供用于將火花塞100安裝到發(fā)動機(jī)缸蓋的工具嵌合。安裝螺紋部52具有與發(fā)動機(jī)缸蓋的安裝螺紋孔螺合的螺紋牙。密封部54凸緣狀地形成在安裝螺紋部52的根部，在密封部54和發(fā)動機(jī)缸蓋之間嵌插有通過彎折板材而形成的環(huán)狀的襯墊5
[0037]在比主體配件50的工具卡合部51靠近后端側(cè)設(shè)置有薄壁的斂縫部53。另外，在密封部54和工具卡合部51之間與斂縫部53同樣地設(shè)置有薄壁的壓縮變形部58。圓環(huán)狀的環(huán)部件6、7介于從工具卡合部51到斂縫部53的主體配件50的內(nèi)周面和絕緣子10的后端側(cè)主體部18的外周面之間，并且在兩環(huán)部件6、7之間填充滑石(脫石)9的粉末。在制作火花塞100時，將斂縫部53向內(nèi)側(cè)彎折并向前端側(cè)按壓從而壓縮變形部58壓縮變形，通過該壓縮變形部58的壓縮變形，經(jīng)由環(huán)部件6、7以及滑石9，絕緣子