La présente invention se rapporte, d'une façon générale, à des électrodes et elle vise plus spécialement des électrodes bimétalliques, par exemple pour bougies d'allumage, ainsi qu'un procédé et un appareillage pour la fabrication de telles électrodes..
Les électrodes bimétalliques, destinées par exemple à des bougies d'allumage, sont bien connues. Elles . comprennent normalement un noyau, en général en cuivre, enfermé au moins en grande partie dans une enveloppe extérieure, généralement en nickel. Dans la plupart des cas, le mode de fabrication de telles électrodes comporte le montage de deux pièces, l'une en nickel et l�autre en cuivre, et l'opération simultanée d'extrusion ou filage de l'ensemble constitué par ces pièces. Après cette opération d'extrusion, ou de filage, on procède
à une finition.
Un grand nombre de brevets décrivent diverses électrodes de ce type ainsi que leurs modes de fabrication ; on peut citer par exemple les brevets des
U.S.A. 2 955 222, 3 144 576, 3 356 882, 3 548 472,
3 803 892, 3 818 555 et 3 857 145.
Certains de ces brevets décrivent des procédés selon lesquels on extrude simultanément deux disques plats, en deux métaux différents. Avec de tels modes
de fabrication, l'extrémité arrière du noyau en cuivre
à tendance à s'allonger sur une distance assez importante au-delà de l'extrémité de la couche extérieure
en nickel.
D'autres brevets de ce genre décrivent l'ensemble constitué par une capsule en nickel et par une pièce en cuivre, celle-ci comportant normalement une partie de tête située au-dessus de l'extrémité ouverte
de cette capsule et une partie de plus petit diamètre
qui pénètre dans cette dernière. Dans de tels procédés également, après l'opération d'extrusion, on obtient des pièces dans lesquelles une quantité importante de cuivre s'étend au-delà de l'extrémité de la gaine en nickel.
Dans la fabrication de telles électrodes, il tend à se former un vide à la jonction entre l'extrémité intérieure de la pièce en cuivre et la pièce en nickel. Le demandeur estime qu'un tel vide ou intervalle est dû au fait que le nickel a tendance à s'allonger au cours de l'opération d'extrusion, ou de filage, et à s'écarter de la partie en cuivre qui se déplace elle aussi dans la filière. Dans d'autres brevets, du même type, l'électrode est constituée par une pièce bimétallique se présentant sous la forme d'un fil comportant un noyau en cuivre revêtu d'une gaine en nickel. De tels modes de fabrication nécessitent en général un soudage destiné à enfermer l'une des extrémités de l'électrode ou les deux.
Suivant l'un de ses objets, l'invention vise un procédé qui permet d'éliminer pratiquement la formation d'un vide ou intervalle entre l'extrémité intérieure du noyau en cuivre et la pièce en nickel qui en est voisine.
Suivant un autre de ses objets, l'invention vise une électrode bimétallique constituée par l'ensemble d'une capsule et d'un tronçon logé dans cette capsule sans toutefois faire saillie au-delà de l'extrémité de celle-ci. Dans une telle structure et après une opération d'extrusion ou de filage, la partie constituant le noyau ne dépasse pas l'extrémité du matériau de revêtement. En fait, comme on le voit d'après les formes de réalisation représentées, ce tronçon a une longueur plus faible que la profondeur
de la capsule et il:se trouve en retrait par rapport
à l'extrémité ouverte de cette capsule, lorsque les
deux pièces sont assemblées.
Après montage, on soumet le noyau à un ajustage préalable grâce auquel le cuivre, qui est relativement mou, se déforme par compression dans la capsule de manière à en épouser la forme et à supprimer tous vidés, ou intervalles, entre l'extrémité rie ce noyau
et la surface intérieure du fond de la capsule.
Dans les deux formes de réalisation représentées, l'ensemble formé par la capsule et par le noyau est soumis à une opération d'extrusion, ou de filage, au cours de laquelle la pression qui produit l'extrusion se concentre dans la partie centrale de l'ensemble
de façon à assurer qu'il n'y ait pas de séparation entre l'extrémité intérieure du noyau et les parties
de la capsule qui en sont voisines, au cours de cette opération d'extrusion.
Dans l'une des tonnes de réalisation décrites, le noyau est complètement enrobé par le matériau de revêtement. Un tel enrobage total est obtenu sans que l'on ait à procéder à une opération distincte de soudage, comme dans le cas de la technique antérieure. Dans la forme de réalisation à enrobage total , l'ensemble constitué par la capsule et par le noyau est soumis
à une opération "d'ogivage" qui a pour effet de déformer l'extrémité ouverte de la capsule pour la rabattre
vers l'intérieur, tout en laissant une ouverture à l'intérieur du bord de cette capsule. Puis on pousse cette partie ainsi ogivée dans une filière d'extrusion
à l'aide d'un outil qui comporte, faisant saillie
de son extrémité, un nez de diamètre réduit. Ce nez vient au contact des bords ogives ou rabattus et il les déforme vers le bas en les appliquant contre l'extrémité
<EMI ID=1.1>
pression extrêmement élevée prend naissance localement au centre de la partie où se rencontrent les bords
de l'extrémité ouverte de la capsule et cette pression est suffisante pour assurer la fermeture complète et enrober totalement le noyau. En outre, du fait que la pression se concentre au centre de la pièce le
long du noyau, celui-ci est soumis à une force suf-fisamment grande pour qu'il ne se forme pas de vide
ou de séparation entre l'extrémité intérieure du noyau et la partie du matériau de revêtement qui en est voisine. Dans le cas de cette forme de réalisation à enrobage, on ébarbe l'extrémité après l'opération d'extrusion, ou de filage, de façon à obtenir une élec-
<EMI ID=2.1>
formée et un 'noyau totalement enrobé.
Suivant une autre forme de réalisation également représentée, le noyau n'est pas totalement
<EMI ID=3.1>
l'électrode opposée à l'étincelle. Dans cette forme de réalisation, l'ensemble formé par la capsule et par le noyau n'est pas soumis à une opération "d'ogivage" et l'extrusion ou filage est assurée à l'aide d'un poinçon qui s'applique contre l'extrémité du tronçon dont
est formé le noyau et constitue le moyen servant à transmettre la majeure partie de la force d'extrusion jusqu'à l'extrémité inférieure ou extrémité fermée
de la capsule. Avec une telle structure, selon laquelle la pression d'extrusion se transmet essentiellement par le noyau et où une pression moins grande s'exerce Sur l'extrémité ouverte de la capsule, l'extrusion s'effectue sans formation de vides importants
à l'extrémité inférieure du noyau.
Dans le cas de cette seconde forme de réalisation, dans laquelle le noyau n'est pas complètement
<EMI ID=4.1>
travail de finition indispensable pour donner à l'électrode sa forme définitive.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, deux formes de réalisation.
Sur ces dessins,
- les figures 1 a à 1k représentent les stades successifs de formation d'une électrode représentant une première forme de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 représente un jeu d'outils servant à effectuer successivement les opérations représentées sur les figures 1h à 1k ;
- les figures 3a à 3c représentent une variante du dispositif d'ébarbage et de formage, permettant de passer du stade de la figure 1h au stade de la figure 1k en une seule opération et dans un unique jeu de filières, et
- les figures 4a à 4d représentent les stades successifs de formation d'une électrode selon l'invention, dans le cas d'une forme de réalisation selon laquelle le noyau n'est pas complètement enrobé.
On décrira ci-après deux modes de mise en oeuvre selon l'invention à savoir un premier mode selon lequel on confectionne une électrode bimétallique
de bougies d'allumage dont le noyau, en général en cuivre, est complétement enrobé, et un second mode
<EMI ID=5.1>
trode ainsi obtenue étant d'une construction différente de celle du premier mode de réalisation à l'extrémité opposée à l'étincelle.
Sur les figures, on a omis de représenter toute une partie de l'outillaqe étant donné Que cette partie non représentée, qui est d'ailleurs bien connue des spécialistes, sert à effectuer les opérations de mise en forme des pièces jusqu'au dernier stade de finition. Toutefois, dans certains cas, on a représenté l'outillage mais il est bien entendu que l'on pourrait parfois procéder à d'autres stades opératoires et utiliser des outils d'un autre type.
<EMI ID=6.1>
résistant à la chaleur, par exemple en nickel, et convenant à la fabrication d'électrodes de bougies d'allumage. Un tronçon 10 cylindrique, tel que représenté sur la figure 1a, a été découpé dans l'extrémité d'une tige. A la suite de ce découpage, les extrémités
<EMI ID=7.1>
résultant de l'opération de cisaillage.
On enlève les irrégularités des extrémités
<EMI ID=8.1>
sur la figure 1b. Sur cette figure, le tronçon 12 ainsi équarri 8 un diamètre qui est pratiquement égal à celui du tronçon initial 10, mais ses extrémités 13
<EMI ID=9.1>
l'outillage servant à effectuer l'équarrissement du tronçon, mais on peut indiquer que cet outillage comprend une matrice destinée à recevoir le tronçon à l'état brut et comportant une extrémité intérieure carrée constituée, au moins partiellement, par un axe d'éjection et un outil associé présentant une extrémité carrée qui coopère avec cette matrice pour former le tronçon équarri de la figure 1b.
Après cette opération d'équarrissement, on transforme ce tronçon équarri 12 en une pièce en forme de capsule par extrusion ou refoulage vers l'arrière
<EMI ID=10.1> figure 1c. Cette capsule 14 présente une paroi extrême
16 et une paroi latérale cylindrique 17 qui va de cette paroi extrême jusqu'à l'extrémité extérieure ou extrémité ouverte 18. Cette capsule présente une paroi intérieure 19 de forme cylindrique qui va jusqu'à la paroi extrême 16. De préférence, on confectionne
<EMI ID=11.1> <EMI ID=12.1>
filière en deux temps. Il est bien entend-, toutefois, que l'on pourrait faire appel à d'autres types de machines pour la fabrication de la capsule.
A la suite de l'opération de fermage, qui
a conduit à l'obtention de la capsule 14, les capsules sont envoyées dans un poste où on les nettoie parfaitement en vue de chasser toute trace de lubrifiant'ou d'autres substances étrangères, pour des raisons qui seront exposées ci-après de façon détaillée.
On découpe dans une barre métallique, en général en cuivre, le noyau de manière à obtenir le tronçon
21 représenté sur la figure 1d. Ce fronce* 21 est,
<EMI ID=13.1>
tion de cisaillement donne une surface extrême qui n'est pas parfaitement lisse ni équarrie. On nettoie à fond
<EMI ID=14.1>
substances étrangères ou d'huile, puis on assemble un tronçon 21 et une capsule 14, de préférence dans une machine de montage automatique, de manière à obtenir l'ensemble représenté sur la figure 1e. De façon avantageuse, on donne au tronçon 21 des dimensions qui
lui permettent de s'adapter avec un jeu serré dans l'ouverture cylindrique 19 sans difficulté. Il convient
<EMI ID=15.1>
de supprimer ce jeu si l'on veut que l'électrode une fois terminée ne comporte aucun espace entre
<EMI ID=16.1> en nickel qui en est voisine.
L'un des moyens permettant de supprimer un tel jeu consiste à soumettre le tronçon 21 à un ajustage préalable dans la capsule 14, comme représenté sur la figure 1f. On assure cet ajustage préalable en installant l'ensemble représenté sur la figure 1e dans une matrice puis en exerçant une compression sur le tronçon
21 en cuivre à l'aide d'un outil dont les dimensions sont prévus? pour qu'il s'adapte à tolérance étroite dans l'ouverture 19, cet outil présentant une extrémité carrée. Au cours de cette opération, la forme de la capsule ne change pas, on peut appliquer des forces relativement peu importantes étant donné que le cuivre <EMI ID=17.1>
vement faible. Toutefois, la force appliquée doit être suffisamment grande pour assurer le refoulement du cuivre de façon qu'il remplisse complètement la cavité de la capsule et s'appliqje de façon étanche contre les parois de cette cavité. Le demandeur a constaté qu'une pression de l'ordre de 5 600 à 7 000 kg/cm<2> est suffisante pour provoquer un tel refoulement du cuivre
et assurer un ejustage préalable complet du noyau 21
en cuivre dans la capsule en nickel ; mais bien entendu, si le matériau dont est constitué le noyau est plus
dur, la pression de refoulement doit être plus grande.
Il est important de bien nettoyer à la fois
le tronçon servant de noyau et la capsule afin d'empêcher la présence de toute substance étrangère
ou d'huile lubrifiante sur l'interface entre le noyau 21 et la paroi intérieure de la capsule 14 et il est préférable de procéder à l'opération d'ajustage préalable représentée sur la figure 1f, en l'absence de toute quantité appréciable d'huile lubrifiante ou de fluide
de façon que l'interface soit propre. A la suite de cette opération d'ajustage préalable, on obtient un contact étanche qui empêche l'arrivée de toute substance étrangère.
Comme on l'a signalé plus haut, la présente description comporte deux formes de réalisation. Selon l'une de ces deux formes, on a un noyau complètement enrobé, tandis que l'autre forme de réalisation consiste en une électrode qui, une fois terminée, comprend un noyau qui est à nu à l'extrémité opposée à l'étincelle.
Ces deux formes de réalisation mettent en jeu les stades opératoirss représentés sur les figures la à If et elles ne diffèrent que par les opérations qui font
<EMI ID=18.1>
1k correspondent à un premier type de la première forme de réalisation, selon lequel le noyau est complétement enrobé. Conformément à cette série d'opérations,
<EMI ID=19.1>
à un ogivag.e de la partie de la capsule 14 située audessus du noyau 21 et l'on rabat cette partie vers l'intérieur, comme représenté en 24 sur la figure 1g,
de manière à refermer partiellement l'extrémité de la capsule au-dessus du noyau 21. Cette opération d'ogivage n'a pas pour effet de refermer complètement les bords
24 et il subsiste une ouverture 26 au-dessus du noyau 21.
<EMI ID=20.1>
l'ensemble en forme d'ogive de la figure 1g est introduit dans une filière d'extrusion ou de filage 31 consistant en une pièce extérieure 32 percée d'un alésage cylindrique 33 ayant un diamètre qui lui permet de recevoir
cet ensemble en forme d'ogive avec une tolérance étroite. Dans cette filière 32 se trouve la filière proprement dite 34, qui présente une entrée 36 et un retrécissement, ou entonnoir, d'extrusion 37. Au delà de cet entonnoir 37, la filière comporte un passage d'un diamètre assez grand pour assurer un certain jeu.
Un outil correspondant 41, situé du côté du dispositif de refoulement, peut se déplacer vers la
<EMI ID=21.1>
représentée sur la figure 2. Cet outil comprend une partie cylindrique 42 ayant des dimensions qui lui permettent de s'adapter dans le passage 33 avec un jeu assez étroit et un nez 43 de plus petit diamètre.
L'extrémité de cet outil 42 est représentée, à plus grande échelle sur la figure 1h. Dans la forme de réalisation considérée, l'outil 41 a un diamètre d'environ 5 mm. Le nez 43 a, à son extrémité, un diamètre d'environ 3,7 mm et cette extrémité est suivie d'une partie tronconique dont les génératrices font un angle d'environ 15[deg.] avec l'axe longitudinal, c'est-à-dire dont l'angle au sommet est de 30[deg.]. Au raccordement du nez 43 avec la partie principale, cet outil présente un congé 44.
Le diamètre de la face extrême 46 de l'outil est plus grand que l'ouverture 26 de la pièce en forme d'ogive. Par conséquent, les bords de la capsule qui ont été rabattus vers l'intérieur au cours de l'opération d'ogivage viennent d'abord s'appliquer contre la face extrême 46 de l'outil 41 puis ils sont comprimés vers l'intérieur et viennent au contact de l'extrémité extérieure du noyau 2t. De préférence le diamètre de
<EMI ID=22.1>
du tronçon 21 de telle sorte que, une fois que le bord extérieur de la capsule a été rabattu, la pression
exercée par le nez 43 sur l'ensemble se transmet par l'extrémité refermée jusqu'au noyau en cuivre 21,
de manière à transmettre une force longitudinale d'extrusion à l'ensemble, par l'intermédiaire de ce noyau,
ce qui réduit le plus possible toute tendance à la formation d'un espace vide à l'extrémité opposée du
noyau.
<EMI ID=23.1>
il se produit un certain refoulage vers l'arrière au cours de l'extrusion du nickel constituant la capsule jusqu'au pourtour du nez 43, de sorte que l'on obtient une partie tubulaire 47 ou extrémité en forme de cap-sule. A mesure que la pièce s'enfonce dans la filière d'extrusion, son diamètre diminue d'environ 50 %
et on obtient une tige 48 de forme allongée comportant un noyau 49 complétement enrobé par le matériau de revêtement 51, par exemple du nickel. En raison de la concentration de la pression engendrée par le nez 43 sur la paroi extrême 52, on obtient une fermeture totale
et le demandeur estime qu'il y a une certaine tendance
à l'obtention d'une soudure par compression.
Il est important d'éviter que des gaz ou autres produits de contamination soient emprisonnés dans la capsule 14 au début de la déformation ; à cette fin,
<EMI ID=24.1>
chappement 53, représentée avec des proportions exagérées sur la figure 2. Toute quantité de lubrifiant,
de gaz ou d'un autre produit de contamination qui,
en l'absence d'une telle ouverture 53 demeurerait emprisonnée dans le noyau, s'échappe par cette ouverture
tandis que la capsule est refermée sur le noyau.
Il convient de noter également, sur la fi-
<EMI ID=25.1>
revêtement qui en.est voisin. Chacun des deux procédés permet d'obtenir en partie l'absence d'un tel espace vide. En premier lieu, au cours de l'opération d'ajus-
<EMI ID=26.1>
contre la surface intérieure de la capsule 14, comme le montre la figure 1f. En second lieu, on choisit un nez 43 ayant des dimensions telles que la plus forte pression tendant à amorcer l'extrusion s'exerce sur une surface pratiquement égale à celle du noyau 21 dans son-état initial, de façon que la pression nécessaire
<EMI ID=27.1>
diaire de ce noyau 21 jusqu'à la paroi inférieure de
la capsule.
Suivant un premier type d'exécution de la première forme de réalisation, représenté sur les figures 1i à 1k et sur la figure 2, l'opération suivante consiste à arracher le prolongement tubulaire 47 du matériau de revêtement que l'on obtient par extrusion vers l'arrière autour du nez 43. On retire la pièce: 56 ainsi arrachée (figure 1i) en chassant par compression la pièce extrudée formée dans la filière 31, dans une matrice 51 comprenant une pièce extérieure 58 percée de part en part d'un alésage 59 dont le diamètre
est égal à celui de la partie cisaillée 60 représentée
<EMI ID=28.1>
en introduidant celle-ci par compression dans la matrice à l'aide d'un outil 61. A la suite de l'opération d'arrachement, un manchon racleur 62 garantit que la
<EMI ID=29.1>
lorsque ce dernier revient de sa position de point mort avant.
Une fois terminée le travail dans la matrice
51, un axe d'éjection 63 chasse la pièce ainsi ébarbée et cette dernière est transportée dans une matrice
<EMI ID=30.1>
la tête et refoule latéralement cette tête le long de la face de la matrice 66 en donnant naissance à une tête 69 de plus grand diamètre, représentée sur la <EMI ID=31.1> la partie inférieure de la tête 69 présente une
surface bien définie.
Au cours du stade final, la pièce subit un nouvel ébarbage dans une matrice 71, jusqu'à obtention de la forme définitive représentée sur la figure 1k.
Pour cette opération également, un outil 72 et un dispositif racleur 73 coopérent pour chasser le matériau raclé 74 formant une bague, comme représenté sur la figure 1k et pour équarrir les bords extérieurs de la tête 69. Ce dispositif racleur 73, comme le précédent, a pour rôle de garantir que le matériau raclé ne demeure. pas sur l'outil 72 au cours du retrait de ce dernier.
Les figures 3a à 3c représentent une variante de la première forme de réalisation, suivant laquelle des opérations d'ébarbage et de formage ont lieu dans une même matrice. Dans un tel cas, la pièce représentée sur la figure 3a est la même que la pièce repré-
<EMI ID=32.1>
de matière et également d'assurer le formage. Cette matrice présente une partie extérieure percée d'un alésage 77 ayant des dimensions qui lui permettent de recevoir la partie tubulaire 47. Intérieurement
<EMI ID=33.1>
l'électrode. Cet alésage va jusqu' à un épaulement plat
81 d'une seconde matrice intérieure percée de part
en part d'un alésage 82, ayant un diamètre qui permet de recevoir la tige 48 avec un jeu serré.
A mesure que la pièce extrudée est enfoncée par compression dans la matrice 78 à l'aide d'un outil
83, la partie qui donnera les produits de raclage
<EMI ID=34.1>
cisaillement du noyau en venant au contact de l'épau-lement 84. On enfonce ensuite par compression le noyau cisaillé dans la matrice 78 et la partie destinée à
<EMI ID=35.1>
et elle est refoulée jusqu'à donner une tête de forme bien définie dans l'alésage 79. La matrice représentée sur la figure 3b permet donc de confectionner jusqu'à l'état de finition une électrode 86 en une seule opération, à partir de la pièce extrudée représentée sur la figure 3a.
On décrira ci-après un second mode de mise en oeuvre du procédé .selon- l'invention, permettant d'obtenir une électrode de bougie d'allumage dont le noyau n'est pas totalement enrobé. Selon ce second mode de mise en oeuvre du procédé , on fait appel aux opérations successives représentées sur les figures 1a à If, que l'on fait suivre des stades opératoires représentés sur les figures 4a à 4d. Dans ce second mode de mise en oeuvre, on confectionne la capsule 14 en procédant aux opérations représentées sur les figures la à 1c. De même, le tronçon 21 constituant le noyau est obtenu comme représenté sur la figure 1d, il est monté comme représenté sur la figure 1e et on lui fait subir un ajustage préalable comme représenté <EMI ID=36.1>
mise en oeuvre de ce procédé, on ne soumet pas l'ensemble constitué par la capsule et par le noyau à
une opération d'ogivage mais au contraire on le transporte directement jusqu'à la filière d'extrusion, dans laquelle on obtient la pièce extrudée lui.
L'outil et la filière servant à la fabrication de cette pièce extrudée 101 représentée sur la figure 4a sont identiques à l'outillage utilisé pour la fabrication de la pièce extrudée représentée sur la figure 1h. Mais, du fait que la pièce n'a pas subi d'ogivage préalable, le nez t02 du poinçon s'enfonce dans l'ex-trémité ouverte de la capsule 14 et vient au contact
de l'extrémité du noyau 21. On choisit la longueur
du nez 102 de manière que la face extrême du noyau 21
en cuivre vienne au contact de la face extrême 103
de ce nez avant que le poinçon ne soit appliqué sur la capsule, de manière à être certain qu'au début de l'opération d'extrusion la paroi extrême 16 de la capsule soit soumise à une pression importante par l'intermédiaire du noyau 21. Gr�ce à une telle disposition, toute tendance à la formation d'un espace vide à l'extrémité intérieure du noyau devient peu probable.
Une fois l'extrusion, ou le filage, terminé, la pièce extrudée comporte une paroi intérieure extrême 104 qui est fermée, une paroi latérale 106 de forme cylindrique et une partie tubulaire 107 de plus grand diamètre, toutes ces parties étant faites avec
le matériau de la capsule 14. Le noyau 21 prend une forme allongée de manière à former une pièce 108 allant de l'extrémité intérieure 109 jusqu'à une surface extrême 111 qui est à nu.
Le second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.vise à la fabrication d'une électrode telle que représentée sur la figure 4d. On y parvient
en introduisant la pièce extrudée 101 dans une matrice d'ébarbage identique à la matrice 57 dans laquelle
la partie tubulaire 112 est séparée par cisaillement d'avec l'extrémité supérieure de la partie extrudée,
en laissant une pièce bimétallique 113 ayant un pourtour extérieur régulier. Après cette opération de cisaillement, on soumet la pièce 113 à un pressage partiel, comme représenté sur la figure 4c, entre une matrice 116 et un poinçon 117, de manière à former, entre les deux extrémités de cette pièce, une nervure 118 étalée vers l'extérieur. Un axe ou
<EMI ID=37.1>
intérieure de la pièce au cours de l'opération de pressage et provoque l'éjection de la pièce 120 munie d'une nervure, lorsque l'outil 117 recule en s'éloignant
<EMI ID=38.1>
représenté sur la figure 4d, on forme deux ou plusieurs fentes transversales dans l'extrémité ouverte de la
<EMI ID=39.1>
et 122 destinés à coopérer avec la nervure 118 pour former un ensemble servant à installer l'électrode dans une bougie d'allumage.
Dans chacune des deux formes de réalisation
<EMI ID=40.1>
conçus de manière que ce noyau ne dépasse pas l'extrémité ouverte de la capsule, une fois que les deux pièces ont été assemblées. De préférence, on soumet ensuite le noyau à un ajustage de manière à être certain qu'il ne se formera pas d'espace vide entre la paroi extrême 16 de la capsule 14 et l'extrémité intérieure du noyau. Dans le cas de la seconde forme de réalisation, cela a également pour effet de bloquer les deux pièces l'une contre l'autre de façon qu'elles soient transportées et introduites automatiquement dans la machine dans laquelle se produit l'extrusion, ou le filage, sans que le noyau ne tombe de la capsule. Il convient de noter que l'opération d'ogivage de la première
forme de réalisation supprime: . également ce risque même si l'on ne procède pas à un ajustage préalable.
Dans le cas de la forme de réalisation selon laquelle on obtient un enrobage total, l'extrusion
est assurée à l'aide d'un poinçon comportant un nez
d'un diamètre relativement faible qui permet d'obtenir l'application de pressions extrêmement fortes sur
les bords rabattus de la capsule ou le métal extérieur de manière à obtenir une fermeture totale assurant l'enrobage complet du noyau et également de garantir
�
qu'il ne se formera pas d'espace vide à l'extrémité opposée de ce noyau, au début de l'opération d'extrusion. En outre, en vue de garantir l'absence de tout espace vide et d'assurer un bon contact suivant l'interface entre le noyau et la capsule, il est très important que les deux pièces soient parfaitement nettoyées avant montage et que, dans toute la mesure du possible, les substances étrangères et le lubrifiant soient chassés.
Le demandeur envisage de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention dans plusieurs machines.
<EMI ID=41.1>
pour la confection de la capsule 14 et on peut faire appel à un dispositif distinct de cisaillement pour
la confection du tronçon ou noy�u 21 . On peut prévoir une machine de montage assurant le montage automatique du noyau 21 dans la capsule après nettoyage de ces deux pièces. Une telle machine de montage peut également servir à effectuer l'opération d'ajustage préalable
et, éventuellement, l'opération d'ogivage, mais cette dernière opération peut également être assurée par une machine qui effectue les opérations ultérieures. Enfin, l'extrusion ou le filage, et les opérations ultérieures d'ébarbage et de formage peuvent s'effectuer dans une machine distincte. Mais, si l'on peut envisager de faire appel à des machines distinctes pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il convient de remarquer que l'on peut prévoir des machines mixtes
et que l'on peut apporter diverses modifications aux opérations décrites plus haut sans sortir du cadre de
<EMI ID=42.1>
REVENDICATIONS
<EMI ID=43.1>
talliques, par exemple pour bougies d'allumage, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes consistant à façonner une pièce en un premier métal pour lui donner la forme d'une capsule (14) percée
en son centre d'une ouverture allant d'une extrémité ouverte (18) jusqu'à une extrémité fermée (16), à
<EMI ID=44.1>
premier, à mettre sn place ce noyau dans ladite ouverture centrale de manière qu'il ne fasse pas saillie au-delà de ladite extrémité ouverte et d former une pièce extrudée en enfonçant par compression ladite capsule et ledit noyau dans l'extrémité fermée d'une filière d'extrusion, ou de filage, à l'aide d'un outil présentant une face extrême (46, 103) qui est au moins aussi petite que ladite ouverture centrale de manière
à donner naissance à des forces importantes d'extrusion destinées à être appliquées sur ladite paroi extrême
(54, 104) par l'intermédiaire dudit noyau.
The present invention relates, in general, to electrodes and it relates more specifically to bimetallic electrodes, for example for spark plugs, as well as a method and an apparatus for the manufacture of such electrodes.
Bimetallic electrodes, intended for example for spark plugs, are well known. They. normally include a core, usually made of copper, at least largely enclosed in an outer shell, usually nickel. In most cases, the method of manufacturing such electrodes involves mounting two pieces, one in nickel and the other in copper, and the simultaneous operation of extrusion or spinning of the assembly constituted by these parts. After this extrusion or spinning operation, we proceed
to a finish.
A large number of patents describe various electrodes of this type as well as their manufacturing methods; we can cite for example the patents of
U.S.A. 2,955,222, 3,144,576, 3,356,882, 3,548,472,
3,803,892, 3,818,555 and 3,857,145.
Some of these patents describe methods by which two flat discs are simultaneously extruded from two different metals. With such modes
of manufacture, the rear end of the copper core
tends to elongate a considerable distance beyond the end of the outer layer
nickel.
Other patents of this kind describe the assembly constituted by a nickel capsule and by a copper part, the latter normally comprising a head part situated above the open end.
of this capsule and a part of smaller diameter
who enters the latter. In such processes also, after the extrusion operation, parts are obtained in which a large quantity of copper extends beyond the end of the nickel sheath.
In the manufacture of such electrodes, there tends to form a vacuum at the junction between the inner end of the copper part and the nickel part. The applicant considers that such a vacuum or interval is due to the fact that the nickel tends to elongate during the extrusion or spinning operation, and to move away from the moving copper part also in the industry. In other patents of the same type, the electrode is constituted by a bimetallic piece in the form of a wire comprising a copper core coated with a nickel sheath. Such manufacturing methods generally require welding intended to enclose one or both ends of the electrode.
According to one of its objects, the invention relates to a process which makes it possible to practically eliminate the formation of a vacuum or gap between the inner end of the copper core and the nickel part which is nearby.
According to another of its objects, the invention relates to a bimetallic electrode constituted by the assembly of a capsule and of a section housed in this capsule without, however, projecting beyond the end of the latter. In such a structure and after an extrusion or spinning operation, the part constituting the core does not exceed the end of the coating material. In fact, as can be seen from the embodiments shown, this section has a shorter length than the depth
of the capsule and it: is set back from
at the open end of this capsule, when the
two pieces are assembled.
After assembly, the core is subjected to a prior adjustment by which the copper, which is relatively soft, deforms by compression in the capsule so as to conform to the shape and to remove any voids, or intervals, between the end that core
and the inner surface of the bottom of the capsule.
In the two embodiments shown, the assembly formed by the capsule and by the core is subjected to an extrusion or spinning operation, during which the pressure which produces the extrusion is concentrated in the central part of all
so as to ensure that there is no separation between the inner end of the core and the parts
of the capsule which are adjacent thereto, during this extrusion operation.
In one of the tons of embodiments described, the core is completely coated with the coating material. Such a total coating is obtained without having to carry out a separate welding operation, as in the case of the prior art. In the fully encapsulated embodiment, the assembly consisting of the capsule and the core is subjected
to an "icing" operation which has the effect of deforming the open end of the capsule to fold it back
inward, while leaving an opening inside the edge of this capsule. Then we push this part thus ogivée in an extrusion die
using a tool that features, protruding
from its end, a nose of reduced diameter. This nose comes into contact with the pointed or folded edges and deforms them downwards by applying them against the end
<EMI ID = 1.1>
extremely high pressure arises locally in the center of the part where the edges meet
from the open end of the capsule and this pressure is sufficient to ensure complete closure and completely coat the core. In addition, because the pressure is concentrated in the center of the room the
along the nucleus, it is subjected to a force large enough that it does not form a vacuum
or separation between the inner end of the core and the part of the coating material which is adjacent thereto. In the case of this coated embodiment, the end is trimmed after the extrusion or spinning operation, so as to obtain an
<EMI ID = 2.1>
formed and a fully coated core.
According to another embodiment also shown, the core is not completely
<EMI ID = 3.1>
the electrode opposite the spark. In this embodiment, the assembly formed by the capsule and by the core is not subjected to an "ogivage" operation and the extrusion or spinning is ensured using a punch which is applied against the end of the section whose
the core is formed and is the means for transmitting most of the extrusion force to the lower end or closed end
of the capsule. With such a structure, according to which the extrusion pressure is transmitted essentially by the core and where less pressure is exerted On the open end of the capsule, the extrusion is carried out without the formation of large voids
at the lower end of the nucleus.
In the case of this second embodiment, in which the core is not completely
<EMI ID = 4.1>
essential finishing work to give the electrode its final shape.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawings and giving, by way of explanation but in no way limiting, two embodiments.
In these drawings,
- Figures 1 a to 1k show the successive stages of formation of an electrode representing a first embodiment of the invention;
- Figure 2 shows a set of tools used to successively perform the operations shown in Figures 1h to 1k;
FIGS. 3a to 3c represent a variant of the deburring and forming device, making it possible to pass from the stage of FIG. 1h to the stage of FIG. 1k in a single operation and in a single set of dies, and
- Figures 4a to 4d show the successive stages of formation of an electrode according to the invention, in the case of an embodiment according to which the core is not completely coated.
Two modes of implementation according to the invention will be described below, namely a first mode according to which a bimetallic electrode is made
spark plugs whose core, usually made of copper, is completely coated, and a second mode
<EMI ID = 5.1>
trode thus obtained being of a construction different from that of the first embodiment at the end opposite to the spark.
In the figures, we have omitted to represent a whole part of the tool since this part, not shown, which is moreover well known to specialists, is used to carry out the operations of shaping the pieces until the last stage. finishing. However, in certain cases, the tool is shown, but it is understood that one could sometimes proceed to other operating stages and use tools of another type.
<EMI ID = 6.1>
heat resistant, for example nickel, and suitable for the manufacture of spark plug electrodes. A cylindrical section 10, as shown in FIG. 1a, has been cut from the end of a rod. Following this cutting, the ends
<EMI ID = 7.1>
resulting from the shearing operation.
We remove the irregularities of the extremities
<EMI ID = 8.1>
in Figure 1b. In this figure, the section 12 thus squared 8 a diameter which is practically equal to that of the initial section 10, but its ends 13
<EMI ID = 9.1>
the tool used to perform the squaring of the section, but it can be indicated that this tool comprises a matrix intended to receive the section in the raw state and comprising a square interior end formed, at least partially, by an ejection axis and an associated tool having a square end which cooperates with this matrix to form the square section of FIG. 1b.
After this rendering operation, this square section 12 is transformed into a capsule-shaped part by extrusion or backward delivery.
<EMI ID = 10.1> Figure 1c. This capsule 14 has an extreme wall
16 and a cylindrical side wall 17 which goes from this end wall to the outer end or open end 18. This capsule has an inner wall 19 of cylindrical shape which goes to the end wall 16. Preferably, it is made
<EMI ID = 11.1> <EMI ID = 12.1>
sector in two stages. It is understood, however, that other types of machines could be used for the manufacture of the capsule.
Following the closing operation, which
led to obtaining the capsule 14, the capsules are sent to a station where they are cleaned perfectly in order to remove any trace of lubricant or other foreign substances, for reasons which will be explained below detailed.
The core is cut from a metal bar, generally made of copper, so as to obtain the section
21 shown in Figure 1d. This frown * 21 is,
<EMI ID = 13.1>
This shear gives an extreme surface which is not perfectly smooth or squared. We clean thoroughly
<EMI ID = 14.1>
foreign substances or oil, then a section 21 and a capsule 14 are assembled, preferably in an automatic assembly machine, so as to obtain the assembly shown in FIG. 1e. Advantageously, the section 21 is given dimensions which
allow it to adapt with a tight play in the cylindrical opening 19 without difficulty. It suits
<EMI ID = 15.1>
to remove this game if you want the electrode when finished to have no space between
<EMI ID = 16.1> in neighboring nickel.
One of the means enabling such play to be eliminated consists in subjecting the section 21 to a prior adjustment in the capsule 14, as shown in FIG. 1f. This preliminary adjustment is ensured by installing the assembly shown in FIG. 1e in a matrix then by exerting compression on the section
21 made of copper using a tool the dimensions of which are provided? so that it fits close tolerance in the opening 19, this tool having a square end. During this operation, the shape of the capsule does not change, relatively small forces can be applied since the copper <EMI ID = 17.1>
very weak. However, the force applied must be large enough to ensure the delivery of copper so that it completely fills the cavity of the capsule and is applied sealingly against the walls of this cavity. The applicant has found that a pressure of the order of 5,600 to 7,000 kg / cm <2> is sufficient to cause such a backflow of copper
and ensure a complete prior adjustment of the core 21
copper in the nickel capsule; but of course, if the material of which the core is made is more
hard, the discharge pressure must be higher.
It is important to clean well at the same time
the core section and the capsule to prevent the presence of any foreign substance
or lubricating oil on the interface between the core 21 and the inner wall of the capsule 14 and it is preferable to carry out the prior adjustment operation shown in FIG. 1f, in the absence of any appreciable quantity d lubricating oil or fluid
so that the interface is clean. Following this preliminary adjustment operation, a tight contact is obtained which prevents the arrival of any foreign substance.
As indicated above, the present description comprises two embodiments. In one of these two forms, one has a completely coated core, while the other embodiment consists of an electrode which, when finished, comprises a core which is exposed at the end opposite to the spark .
These two embodiments bring into play the operatoirss stages represented in FIGS. 1a to If and they differ only in the operations which make
<EMI ID = 18.1>
1k correspond to a first type of the first embodiment, according to which the core is completely coated. In accordance with this series of operations,
<EMI ID = 19.1>
to an ogivag.e of the part of the capsule 14 situated above the core 21 and this part is folded inwards, as shown at 24 in FIG. 1g,
so as to partially close the end of the capsule above the core 21. This icing operation does not have the effect of completely closing the edges
24 and there remains an opening 26 above the core 21.
<EMI ID = 20.1>
the warp-shaped assembly of FIG. 1g is introduced into an extrusion or spinning die 31 consisting of an external part 32 pierced with a cylindrical bore 33 having a diameter which enables it to receive
this set in the shape of a warhead with a narrow tolerance. In this die 32 is the die proper 34, which has an inlet 36 and a narrowing, or funnel, of extrusion 37. Beyond this funnel 37, the die has a passage of a diameter large enough to ensure a certain game.
A corresponding tool 41, located on the side of the delivery device, can move towards the
<EMI ID = 21.1>
shown in Figure 2. This tool comprises a cylindrical portion 42 having dimensions which allow it to adapt in the passage 33 with a fairly narrow clearance and a nose 43 of smaller diameter.
The end of this tool 42 is shown, on a larger scale in FIG. 1h. In the embodiment considered, the tool 41 has a diameter of approximately 5 mm. The nose 43 has, at its end, a diameter of about 3.7 mm and this end is followed by a frustoconical part whose generatrices make an angle of about 15 [deg.] With the longitudinal axis, c ' that is to say whose apex angle is 30 [deg.]. At the connection of the nose 43 with the main part, this tool has a leave 44.
The diameter of the end face 46 of the tool is larger than the opening 26 of the wedge-shaped part. Consequently, the edges of the capsule which have been folded inwards during the icing operation are first applied against the end face 46 of the tool 41 and then they are compressed inwards. and come into contact with the outer end of the core 2t. Preferably the diameter of
<EMI ID = 22.1>
of the section 21 so that, once the outer edge of the capsule has been folded down, the pressure
exerted by the nose 43 on the assembly is transmitted by the closed end to the copper core 21,
so as to transmit a longitudinal extrusion force to the assembly, via this core,
which minimizes any tendency to form an empty space at the opposite end of the
core.
<EMI ID = 23.1>
a certain backdrafting occurs during the extrusion of the nickel constituting the capsule up to the periphery of the nose 43, so that a tubular part 47 or end in the form of a cap-sule is obtained. As the part sinks into the extrusion die, its diameter decreases by about 50%
and a rod 48 of elongated shape is obtained comprising a core 49 completely coated with the coating material 51, for example nickel. Due to the concentration of the pressure generated by the nose 43 on the end wall 52, a total closure is obtained.
and the applicant considers that there is a certain trend
obtaining a compression weld.
It is important to avoid that gases or other contamination products are trapped in the capsule 14 at the start of the deformation; to this end,
<EMI ID = 24.1>
exhaust 53, shown with exaggerated proportions in FIG. 2. Any quantity of lubricant,
gas or other contaminant that,
in the absence of such an opening 53 would remain trapped in the core, escapes through this opening
while the capsule is closed over the nucleus.
It should also be noted, on the fi-
<EMI ID = 25.1>
neighboring coating. Each of the two methods makes it possible in part to obtain the absence of such an empty space. First, during the adjustment operation
<EMI ID = 26.1>
against the inner surface of the capsule 14, as shown in Figure 1f. Second, we choose a nose 43 having dimensions such that the highest pressure tending to initiate the extrusion is exerted on a surface practically equal to that of the core 21 in its initial state, so that the pressure required
<EMI ID = 27.1>
diary from this nucleus 21 to the bottom wall of
the capsule.
According to a first type of execution of the first embodiment, represented in FIGS. 1i to 1k and in FIG. 2, the following operation consists in tearing off the tubular extension 47 from the coating material which is obtained by extrusion to the rear around the nose 43. The part is removed: 56 thus torn off (FIG. 1i) by expelling by compression the extruded part formed in the die 31, in a matrix 51 comprising an external part 58 pierced right through bore 59 whose diameter
is equal to that of the sheared part 60 shown
<EMI ID = 28.1>
by introducing it by compression into the matrix using a tool 61. Following the tearing operation, a scraper sleeve 62 guarantees that the
<EMI ID = 29.1>
when the latter returns from its front neutral position.
Once finished the work in the matrix
51, an ejection axis 63 drives the part thus deburred and the latter is transported in a matrix
<EMI ID = 30.1>
the head and pushes this head laterally along the face of the matrix 66 giving birth to a head 69 of larger diameter, shown in <EMI ID = 31.1> the lower part of the head 69 has a
well defined surface.
During the final stage, the part is again deburred in a matrix 71, until the final shape shown in FIG. 1k is obtained.
Also for this operation, a tool 72 and a scraper device 73 cooperate to expel the scraped material 74 forming a ring, as shown in FIG. 1k and to square the outer edges of the head 69. This scraper device 73, like the previous one, has the role of ensuring that the scraped material does not remain. not on the tool 72 during the removal of the latter.
Figures 3a to 3c show a variant of the first embodiment, according to which deburring and forming operations take place in the same matrix. In such a case, the part shown in FIG. 3a is the same as the part represented
<EMI ID = 32.1>
of material and also of forming. This matrix has an outer part pierced with a bore 77 having dimensions which allow it to receive the tubular part 47. Internally
<EMI ID = 33.1>
the electrode. This bore goes up to a flat shoulder
81 of a second inner matrix pierced on the part
in part of a bore 82, having a diameter which makes it possible to receive the rod 48 with a tight clearance.
As the extruded part is pressed into the die 78 by compression using a tool
83, the part which will give the scraping products
<EMI ID = 34.1>
shearing of the core by coming into contact with the shoulder 84. The sheared core is then pressed by compression into the matrix 78 and the part intended for
<EMI ID = 35.1>
and it is pushed back to give a well defined head in the bore 79. The matrix shown in FIG. 3b therefore allows an electrode 86 to be made up to the finished state in a single operation, starting from the extruded part shown in Figure 3a.
A second embodiment of the method will be described below, according to the invention, making it possible to obtain a spark plug electrode whose core is not completely coated. According to this second embodiment of the method, use is made of the successive operations represented in FIGS. 1a to If, which are followed by the operating stages represented in FIGS. 4a to 4d. In this second mode of implementation, the capsule 14 is made by carrying out the operations shown in FIGS. 1a to 1c. Similarly, the section 21 constituting the core is obtained as shown in Figure 1d, it is mounted as shown in Figure 1e and it is subjected to a prior adjustment as shown <EMI ID = 36.1>
implementation of this process, the assembly consisting of the capsule and the core is not subjected to
an ogiving operation, but on the contrary, it is transported directly to the extrusion die, in which the extruded part is obtained.
The tool and the die used for the manufacture of this extruded part 101 shown in FIG. 4a are identical to the tool used for the manufacture of the extruded part shown in FIG. 1h. But, because the part has not been subjected to prior warping, the nose t02 of the punch sinks into the open open end of the capsule 14 and comes into contact
from the end of the core 21. We choose the length
nose 102 so that the end face of the core 21
made of copper comes into contact with the extreme face 103
of this nose before the punch is applied to the capsule, so as to be certain that at the start of the extrusion operation the end wall 16 of the capsule is subjected to a significant pressure via the core 21 Thanks to such an arrangement, any tendency to form an empty space at the inner end of the nucleus becomes unlikely.
Once extrusion, or spinning, finished, the extruded part has an extreme inner wall 104 which is closed, a side wall 106 of cylindrical shape and a tubular part 107 of larger diameter, all these parts being made with
the material of the capsule 14. The core 21 takes an elongated shape so as to form a part 108 going from the inner end 109 to an end surface 111 which is exposed.
The second embodiment of the method according to the invention is aimed at the manufacture of an electrode as shown in FIG. 4d. We do it
by introducing the extruded part 101 into a deburring die identical to the die 57 in which
the tubular part 112 is separated by shearing from the upper end of the extruded part,
leaving a bimetallic piece 113 having a regular outer periphery. After this shearing operation, the part 113 is subjected to a partial pressing, as shown in FIG. 4c, between a die 116 and a punch 117, so as to form, between the two ends of this part, a rib 118 spread out towards outside. An axis or
<EMI ID = 37.1>
inside the part during the pressing operation and causes the ejection of the part 120 provided with a rib, when the tool 117 moves back while moving away
<EMI ID = 38.1>
shown in Figure 4d, two or more transverse slots are formed in the open end of the
<EMI ID = 39.1>
and 122 intended to cooperate with the rib 118 to form an assembly used to install the electrode in a spark plug.
In each of the two embodiments
<EMI ID = 40.1>
designed so that this core does not exceed the open end of the capsule, once the two parts have been assembled. Preferably, the core is then subjected to an adjustment so as to be certain that no empty space will form between the end wall 16 of the capsule 14 and the inner end of the core. In the case of the second embodiment, this also has the effect of locking the two parts against each other so that they are transported and automatically introduced into the machine in which the extrusion takes place, or the spinning, without the core falling from the capsule. It should be noted that the icing operation of the first
embodiment removes:. also this risk even if a prior adjustment is not made.
In the case of the embodiment according to which a total coating is obtained, the extrusion
is secured using a punch with a nose
of a relatively small diameter which makes it possible to obtain the application of extremely strong pressures on
the folded edges of the capsule or the external metal so as to obtain a total closure ensuring the complete coating of the core and also ensuring
�
that there will be no empty space at the opposite end of this core, at the start of the extrusion operation. In addition, in order to guarantee the absence of any empty space and to ensure good contact along the interface between the core and the capsule, it is very important that the two parts are perfectly cleaned before assembly and that, in all as far as possible, foreign substances and lubricant are removed.
The applicant plans to implement the method according to the invention in several machines.
<EMI ID = 41.1>
for making the capsule 14 and a separate shearing device can be used to
the making of the section or core � u 21. An assembly machine can be provided ensuring the automatic assembly of the core 21 in the capsule after cleaning these two parts. Such an assembly machine can also be used to carry out the prior adjustment operation.
and, optionally, the icing operation, but this latter operation can also be provided by a machine which performs the subsequent operations. Finally, extrusion or spinning, and subsequent deburring and forming operations can be carried out in a separate machine. However, if it is possible to envisage using separate machines for implementing the method according to the invention, it should be noted that mixed machines can be provided
and that various modifications to the operations described above can be made without departing from the scope of
<EMI ID = 42.1>
CLAIMS
<EMI ID = 43.1>
metallics, for example for spark plugs, characterized in that it comprises the following stages consisting in shaping a part into a first metal to give it the shape of a pierced capsule (14)
in the center of an opening from an open end (18) to a closed end (16),
<EMI ID = 44.1>
first, to put sn this core in said central opening so that it does not protrude beyond said open end and to form an extruded part by pressing in compression said capsule and said core in the closed end of an extrusion, or spinning, die using a tool having an end face (46, 103) which is at least as small as said central opening so
to give rise to significant extrusion forces intended to be applied to said end wall
(54, 104) via said core.