CN110192313A - 火花塞的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够使焊接部均匀的火花塞的制造方法。一种制作具备焊接有电极头的接地电极的火花塞的制造方法，具备：准备工序，准备至少除了计划焊接电极头的第一部以外而形成有镀层的接地电极；照射工序，向准备工序后的接地电极的第一部照射激光束或电子束；及接合工序，通过电阻焊而向照射工序后的接地电极的第一部接合电极头。

Description

火花塞的制造方法
技术领域
本发明涉及火花塞的制造方法，尤其涉及通过电阻焊将电极头焊接于接地电极的火花塞的制造方法。
背景技术
为了提高耐火花消耗性，已知在接地电极上接合有含有贵金属的电极头的火花塞。在专利文献1中公开了在将实施了镀锌或镀镍的接地电极的前端部的镀层去除之后，使电极头重叠于接地电极的前端部，通过利用在前端部与电极头之间的接触电阻产生的焦耳热的电阻焊使它们相互接合的技术。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-82084号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在上述现有技术中，因去除了镀层的前端部的表面状态的差异和覆盖前端部的氧化膜的影响，电极头与前端部的接触电阻会根据工件而变化，在工件间焊接部有可能不均匀。
本发明是为了解决上述问题而作出，其目的在于提供能够使焊接部均匀的火花塞的制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
为了到达该目的，本发明涉及制造具备焊接有电极头的接地电极的火花塞的制造方法，具备：准备工序，准备至少除了计划焊接电极头的第一部以外而形成有镀层的接地电极；照射工序，向准备工序后的接地电极的第一部照射激光束或电子束；及接合工序，通过电阻焊而向照射工序后的接地电极的第一部接合电极头。
发明效果
根据第一技术方案的火花塞地制造方法，通过准备工序，准备至少除了计划焊接电极头的第一部以外而形成有镀层的接地电极。通过照射工序，向准备工序后的接地电极的第一部照射激光束或电子束，因此能够减小各工件的第一部的表面状态的差异。能够抑制照射工序后的接地电极的第一部与电极头之间的接触电阻的变化，因此具有能够使通过电阻焊而接合有电极头的焊接部在各工件间均匀的效果。
根据第二技术方案的火花塞的制造方法，在准备工序中准备的接地电极至少除了位于第一部的背面侧的第二部以外而形成有镀层。在照射工序中，向准备工序后的接地电极的第二部照射激光束或电子束，因此能够减小第二部的表面状态的差异。使电极头重叠于接地电极的第一部，利用电极夹着接地电极的第二部和电极头，当对电极施加加压力且使电流流过时，电极头与接地电极接合。能够抑制接地电极的第二部与电极之间的接触电阻的变化，因此除了第一技术方案的效果以外，还具有能够使焊接部更均匀的效果。
附图说明
图1是火花塞的单侧剖视图。
图2是主体配件及接地电极的剖视图。
图3(a)是去除了镀层后的接地电极的剖视图，图3(b)是照射了激光束后的接地电极的剖视图。
图4(a)是照射了激光束后的接地电极的放大图，图4(b)是图4(a)中的IVb-IVb线处的接地电极的剖视图。
图5是被电极夹着的电极头及接地电极的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的优选的实施方式。图1是本发明的一实施方式的火花塞10的单侧剖视图。在图1中，将纸面下侧称为火花塞10的前端侧，将纸面上侧称为火花塞10的后端侧。火花塞10具备：绝缘体11、主体配件16及接地电极17。
绝缘体11是由机械特性和高温下的绝缘性优异的氧化铝等形成的圆筒状的部件，形成有沿着轴线O贯通的轴孔12。在轴孔12的前端侧配置有中心电极13。
中心电极13是沿着轴线O延伸的棒状部件，利用镍或镍基合金覆盖铜或以铜为主成分的芯材。中心电极13保持于绝缘体11，前端从轴孔12露出。在中心电极13的前端接合有含有贵金属的电极头14。
端子金属件15是与高压电缆(未图示)连接的棒状部件，由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。端子金属件15以前端侧被压入轴孔12的状态固定于绝缘体11的后端。在绝缘体11的外周的前端侧，以在轴线O方向上与端子金属件15隔开间隔地铆接固定有主体配件16。
主体配件16是由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成的大致圆筒状的部件。在主体配件16的前端接合有接地电极17。接地电极17是棒状的金属制(例如镍基合金制)的部件，具有位于接地电极17的前端侧的第一部18和第一部18的背面侧的第二部19。在第一部18接合有含有贵金属的电极头20。在本实施方式中，接地电极17的前端侧弯曲，第一部18与中心电极13(电极头14)相向。在接合于第一部18的电极头20与中心电极13(电极头14)之间形成火花间隙。
火花塞10通过例如以下的方法制造。首先，将在前端预先接合有电极头14的中心电极13插入绝缘体11的轴孔12，以中心电极13的前端从轴孔12露出到外部的方式配置。向轴孔12插入端子金属件15，在确保了端子金属件15与中心电极13之间的导通之后，将预先接合有接地电极17的主体配件16组装于绝缘体11的外周。在将电极头20接合于接地电极17的第一部18之后，以使电极头20与中心电极13(电极头14)相向的方式使接地电极17弯曲，从而得到火花塞10。
参照图2至图5来说明将电极头20接合于接地电极17的方法。首先，参照图2至图4，说明接合电极头20之前的接地电极17。图2是主体配件16及接地电极17的包含轴线O的剖视图。图2图示出了在绝缘体11上组装主体配件16之前的、且接地电极17弯曲之前的状态。
如图2所示，在接合于主体配件16的接地电极17及主体配件16的表面上形成有镀层21。镀层21是主要用于提高主体配件16的耐腐蚀性的表面处理层，例如以锌、进行了铬酸盐转化膜处理的锌、镍等为主体。镀层21是对接合有接地电极17的主体配件16实施滚镀处理而形成的。其结果是，不仅主体配件16的表面，而且接地电极17的表面也形成有镀层21。当向形成于接地电极17的镀层21上焊接电极头20时，容易成为焊接不良的原因。因此，至少去除计划焊接电极头20的第一部18(参照图1)的镀层21。
图3(a)是去除了镀层21的接地电极17的剖视图。通过离子蚀刻或抛丸等物理去除方法、或将接地电极17浸渍于剥离液中的化学去除方法，局部地去除覆盖第一部18的镀层21。通过上述物理或化学去除方法，与镀层21一起也去除接地电极17的基底(表面)的一部分。
在本实施方式中，通过将被镀层21覆盖的接地电极17的前端侧浸渍于剥离液(未图示)，来去除覆盖第一部18及位于第一部18的背面侧的第二部19(参照图1)的镀层21。由此，能够高效地去除第一部18及第二部19的镀层21，并且能够通过剥离液的蚀刻效果来清洁第一部18及第二部19。
但是，镀层21被去除后的第一部18及第二部19的表面状态根据各工件而存在差异。此外，由于去除了镀层21后的清洗、干燥，第一部18及第二部19的表面被氧化而在第一部18及第二部19形成氧化膜(未图示)。第一部18及第二部19的表面状态的差异和氧化膜会影响电阻焊的品质。
因此，在本实施方式中，为了抑制第一部18及第二部19的表面状态的差异，向去除了镀层21后的第一部18及第二部19照射激光束22。图3(b)是照射了激光束22后的接地电极17的剖视图。图4(a)是照射了激光束22后的接地电极17(第一部18)的放大图，图4(b)是图4(a)中的IVb-IVb线处的接地电极17的剖视图。
另外，第一部18及第二部19都是去除了镀层21后的接地电极17的一部分，与第一部18相同地，也向去除了镀层21后的第二部19照射激光束22，因此第二部19成为与第一部18相同的状态。由此，在图3(b)至图4(b)中，图示并说明第一部18，省略第二部19的说明。
如图3(b)所示，通过向第一部18照射激光束22，而第一部18的表面局部地熔融并形成液相。在该液相通过表面张力的作用流动之后，固化形成相对于缘部23凹陷的凹部24。能够在第一部18形成凹部24来控制第一部18的表面状态，所以能够抑制工件间的第一部18的表面状态的差异。
另外，通过激光束22，与使用砂轮或刷子等的研磨件的机械研磨或磨削相比，能够通过控制输入第一部18的能量，而高再现性地控制第一部18的表面粗糙度。与机械研磨或磨削和化学研磨等相比，能够缩短加工时间，并且不需要清洗或干燥等后期处理。另外，在进行使用砂轮或刷子等研磨件的机械研磨的情况下，研磨件会磨损，所以管理研磨部件需要人工时间，但是通过使用激光束22，能够不需要管理研磨件。此外，不仅能够在大气中进行处理，而且还能够通过照射激光束22来使覆盖第一部18的表面的氧化膜(未图示)熔融或升华，因此能够清洁第一部18。
如图4(a)及图4(b)所示，在本实施方式中，向第一部18照射脉冲振荡激光的激光束22(参照图3(b))。激光束22沿着连续曲线扫描第一部18。通过激光的一个脉冲的持续时间和强度，形成一个缘部23及凹部24。多个缘部23及凹部24相连地在第一部18上形成多个凹凸。
与连续振荡激光相比，脉冲振荡激光能够减小熔融深度，因此容易控制凹凸的大小，与连续振荡激光相比，能够提高再现性和稳定性。另外，将一个凹部24的大小设定为小于接合于第一部18的电极头20的面积。在本实施方式中，将一个凹部24的大小设定为20μm～40μm，将凹部24的最大深度与缘部23的最大高度之差设定为1μm～10μm，优选的是设定为3μm～7μm。这是为了确保电阻焊时与电极头20的接触面。
接着，参照图5来说明接地电极17与电极头20之间的电阻焊。图5是被电极(第一电极31及第二电极32)夹着的电极头20及接地电极17的侧视图。
如图5所示，组装于绝缘体11的外周的主体配件16预先接合有接地电极17。使电极头20重叠于接地电极17的第一部18，通过第一电极31及第二电极32夹着接地电极17的第二部19和电极头20。当对第一电极31及第二电极32施加压力，并使电流流向第一电极31及第二电极32时，通过电极头20与第一部18之间的接触电阻而产生焦耳热，电极头20与第一部18熔融并相互接合。
照射了激光束22(参照图3(b))后的第一部18使各工件间的表面状态的差异得到了抑制，能够使在熔融并固化的第一部18的表面形成的氧化膜(未图示)成为在工件间相同的状态，因此能够使电极头20与第一部18之间的接触电阻稳定。由此，能够使电极头20和第一部18熔融而相互接合的焊接部均匀。
另外，照射了激光束22(参照图3(b))后的第一部18形成有基于缘部23及凹部24的多个凹凸，一个凹部24的大小小于电极头20的面积，因此当使电极头20重叠于第一部18时，多个缘部23与电极头20接触。当通过第一电极31及第二电极32而施加压力时，缘部23发生弹性变形或者塑性变形而得到预定的接触面。当从第一电极31及第二电极32向接触面流过电流时，电流集中地流向接触面。接触面比其他部分的电阻高，所以被加热而软化，并变形而产生新的接触面。由于电流易于流向新的接触面，所以新的接触面被加热。这样加热并使接触面扩大来形成焊接部，因此能够稳定地确保焊接的有效截面积，能够高再现性地将电极头20接合于第一部18。
由于也向接地电极17的第二部19照射激光束22(参照图3(b))，所以也能够减小第二部19的表面状态的差异。其结果是，能够抑制第二部19与第一电极31之间的接触电阻的变化，因此能够使在第一部18接合电极头20的焊接部更均匀。
以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明不受上述实施方式任何限制，能够容易推测在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种改进变形。
在上述实施方式中，说明了向接地电极17的第一部18及第二部19照射脉冲振荡激光的激光束22的情况，但是不是必须限于此。例如，当然能够代替脉冲振荡激光，而向接地电极17照射连续振荡激光的激光束22来抑制接地电极17的表面状态的差异。这是因为即使是连续振荡激光，也能够与脉冲振荡激光相同地使接地电极17的表面熔融。
在上述实施方式中，说明了向接地电极17的第一部18及第二部19照射激光束22的情况，但不是必须限于此。当然能够代替激光束22而向接地电极17照射电子束。这是因为，使加速后的电子(热电子)与接地电极17碰撞，能够与激光束22相同地使接地电极17的表面熔融。
在上述实施方式中，说明了在将接合有接地电极17的主体配件16安装于绝缘体11之前，去除形成于接地电极17的镀层21的一部分的情况，但不是必须限于此。当然能够在将接合有接地电极17的主体配件16安装于绝缘体11之后，去除形成于接地电极17的镀层21的一部分。
在上述实施方式中，说明了将接地电极17的前端侧浸渍于剥离液(未图示)而以化学的方式去除覆盖接地电极17的镀层21的情况，但是不是必须限于此。当然能够通过离子蚀刻或抛丸等物理去除方法，去除覆盖接地电极17的镀层21的一部分。
另外，当然能够不是在利用镀层21覆盖整个接地电极17之后去除镀层21的一部分，而实施利用橡胶管等覆盖接地电极17的前端部的掩蔽。在该情况下，通过掩蔽，能够使接地电极17的前端部不接触电镀液，所以除了至少第一部18和第二部19意外，在接地电极17的剩余部分形成镀层21。
在上述实施方式中，说明了对接合有接地电极17的主体配件16实施滚镀处理来在主体配件16及接地电极17是形成镀层21的情况，但不是必须限于此。当然能够在通过滚镀处理等在接合接地电极17之前的主体配件16上形成镀层21之后，将未形成镀层21的接地电极17与主体配件16接合。在该情况下，能够省略去除形成于接地电极17的镀层21的作业。
在上述实施方式中，说明了仅去除覆盖接地电极17的前端部(第一部18及第二部19)的镀层21的情况，但不是必须限于此。当然能够大范围地去除存在于第一部18的同一面上的镀层21到主体配件16的附近为止。尤其是，优选的是超过接地电极17地朝着中心电极13弯曲的部分地去除电极17的镀层21。当在接地电极17上形成有镀层21的状态下，使接地电极17朝着中心电极13弯曲时，有可能伴随着弯曲而镀层21的一部分剥离。于是，可能在镀层21剥离的部分与中心电极13之间发生火花放电，点火性下降。这是因为能够消除接地电极17弯曲的部分的镀层21来抑制上述情况。
在上述实施方式中，说明了使电极头20重叠于接地电极17的第一部18，使第二部19与第一电极31接触，使电极头20与第二电极32接触，并向第一电极31及第二电极32通电的直接式电阻焊，但不是必须限于此。
例如，在大范围去除存在于接地电极17的与第一部18同一面上的镀层21到主体配件16附近为止的情况下或在接地电极17未形成镀层21的情况下，向第一部18的同一面的接地电极17(不存在镀层21的部分)照射激光束22或电子束。并且，能够使电极头20重叠于接地电极17的第一部18，使电极头20与第二电极32接触，使第一电极31与第一部18的同一面的接地电极17(照射了激光束22或电子束的部分)接触，进行向第一电极31及第二电极32通电的间接式电阻焊。在该情况下，不需要向接地电极17的位于第一部18的背面侧的第二部19照射激光束22或电子束。这是因为第二部19不与第一电极31接触。
在上述实施方式中，说明了使接合于主体配件16的接地电极17弯曲的情况。但是，不是必须限于此。当然能够代替使用弯曲的接地电极17，而使用直线状的接地电极。在该情况下，使主体配件16的前端侧沿着轴线O方向延伸，将直线状的接地电极接合于主体配件16，使接地电极与中心电极13相向。
在上述实施方式中，说明了以使电极头20在轴线O方向上与中心电极13相向的方式配置接地电极17的情况。但是，不是必须限于此，能够适当地设定接地电极17与中心电极13之间的位置关系。作为接地电极17与中心电极13的其他位置关系，可列举例如以使中心电极13(电极头14)的侧面与电极头20相向的方式配置接地电极17等。在该情况下，在接地电极17的端面设置第一部18，能够将电极头20接合于该第一部18。
附图标记说明
10 火花塞
17 接地电极
18 第一部
19 第二部
20 电极头
21 镀层
22 激光束

Claims (2)

1.一种火花塞的制造方法，制造具备焊接有电极头的接地电极的火花塞，所述火花塞的制造方法的特征在于，具备：
准备工序，准备至少除了计划焊接所述电极头的第一部以外而形成有镀层的所述接地电极；
照射工序，向所述准备工序后的所述接地电极的所述第一部照射激光束或电子束；及
接合工序，通过电阻焊而向所述照射工序后的所述接地电极的所述第一部接合所述电极头。
2.根据权利要求1所述的火花塞的制造方法，其特征在于，
在所述准备工序中准备的所述接地电极至少除了位于所述第一部的背面侧的第二部以外而形成有所述镀层，
在所述照射工序中，向所述准备工序后的所述接地电极的所述第二部照射激光束或电子束。
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