CN116195150A - 火花塞电极和具有火花塞电极的火花塞以及用于火花塞电极的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于火花塞(1)的电极，所述电极具有由镍基合金制成的基体(8)和由铱基合金制成的磨损件(10)，其特征在于，所述磨损件(10)与所述基体(8)不仅焊接在一起而且也形状锁合地连接。
Description
背景技术
一种根据独立权利要求的前序部分所述的用于火花塞的电极例如由DE102014225402A1已知。此外，由该现有技术已知一种用于制造该电极的方法。
电极的制造以及按照现有技术的、基体与磨损件的连接以在相对于工件表面的平坦的角度下使用强烈的激光束为前提并且由此比较昂贵。
发明内容
与之相反，能够用按照本发明的方法来比较容易且稳健地制造按照本发明的电极。
在此除了基体与磨损件之间的焊接之外也产生基体与磨损件之间的形状锁合的连接，由此所述连接在总体上得以稳固或者有待对所述焊接连接本身提出的要求得到缓和，尽管所述电极继续能够持久可靠地经得住所有在运行中并且在测试中出现的负荷。
所述磨损件能够具有截锥的形状、也就是以下本体的形状，即：当将平坦的底面的所有点直线地与尖部连接起来并且接下来通过沿着平行于所述底面的剖切平面的切割来移除所述尖部的区域时，产生所述本体。所述底面能够是圆形的，于是涉及截圆柱体。此外，所述底面的圆心点与尖部的连线能够垂直于所述底面，于是涉及截圆柱体，这在本发明的范围内是尤其优选的。
所述基体能够具有被底切的空隙、也就是沿着从表面朝基体的内部的方向扩张的空隙。
所述在磨损件与基体之间的形状锁合的连接尤其能够通过以下方式来产生，即：在所述被底切的空隙中布置了所述磨损件的包括截锥的底面的部分并且所述截锥的包括该截锥的切面的部分伸出，其中所述截锥完全填满所述被底切的空隙。
在对此的改进方案中，所述基体能够与所述磨损件在所述空隙的边缘面的部分处或在所述空隙的整个边缘面处焊接在一起。
此外能够规定，所述截锥以直的锥体为出发点，从而其具有垂直于所述截锥的底面和切面的轴线并且具有底面半径rg和切面半径rs以及高度h。能够规定，所述基体在空隙的侧旁具有平整的表面，该平整的表面平行于所述截锥的底面和切面，并且所述底面沿着轴向方向与所述表面间隔开焊入长度lin、也就是以焊入长度lin为幅度处于这个表面之下。所述磨损件而后尤其可以说是被接纳在基体中或者被焊入在基体中。
在以下关系中：
a)h＜rs、尤其h＜1/2rs，
b)rs＜0.9rg、尤其rs＜0.85rg，
c)lin＜1/2h、尤其lin＜1/3h，
能够实现一种、两种或所有关系、尤其以下关系：a；b；c；a和b；a和c；b以及c；a、b和c。
作为截锥的基础的所述锥体的半锥角α(张开角)借助这些符号而为α＝arctan((rg-rs)/h)并且能够优选在10°与40°之间、尤其在15°与35°之间。
例如能够选择3mm≥rg≥2mm。
例如能够选择1mm≥h≥0.2mm。
能够规定，所述基体在空隙与平整的表面之间具有环绕的焊缝隆起，该焊缝隆起在侧面抵靠在所述磨损件的周面上，这提高了所述磨损件与基极之间的抵靠面并且于是改进了材料锁合。
所述镍基合金关于重量份额主要包含镍。其能够是分别具有4≥x+y≥1的NiAlxSiy或NiAlxSiyY、例如是NiAl1Si1。
所述铱基合金关于重量份额主要包含铱。其例如能够完全由贵金属制成。其能够是具有16≥z+u≥3的IrRhzReu、例如IrRh8Re3。
本发明还涉及一种火花塞，该火花塞具有至少一个这样的电极。能够涉及一种中心电极和/或接地电极。所述接地电极能够是顶盖式电极、侧向电极和/或卡箍式电极。
这样的电极或者火花塞能够用以下方法步骤来制造：
-提供由镍基合金制成的具有平整的表面的预制基体；
-提供由铱基合金制成的截锥形的预制磨损件；
-将所述预制截锥的底侧施加到所述预制基体的平整的表面上；
-使所述预制磨损件与预制基体电接触；
-导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间流动的电流，使得所述预制基体在所述预制磨损件的支承面的区域中熔化；并且同时导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间起作用的机械力，由此产生：
-将所述预制磨损件引入到所述预制基体中，其中所述预制基体的通过所述引入而被挤出的材料至少部分地积聚在所述预制磨损体的周面上，
其中接下来所述预制磨损件形成所述磨损件并且所述预制基体形成所述基体。
能够如此实施所述方法，使得所述电流引起加热，所述加热始终低于所述铱基合金的熔化温度、例如始终低于1600℃。而后所述预制磨损件的形状不变地转变为所述磨损件的形状，并且基极与磨损件之间的形状锁合能够特别突出地得以制造。
如果如此选择由所述机械力与所述预制基体的底面构成的商，使得其对应于在40与300N/mm2之间的机械压力，那么所述预制磨损件则快速地挤入到所述预制基体中并且能够在短时间里实施所述制造方法。
附图说明
其中：
图1示出了一种用于火花塞的实例；
图2示出了一种用于按照本发明的电极的实例；
图3示出了一种用于制造按照本发明的中心电极的实例。
具体实施方式
图1示出了一种火花塞1的示意图。所述火花塞1具有金属的壳体2，该金属的壳体具有用于将火花塞1安装在马达缸体中的螺纹3。在所述壳体2的内部布置了绝缘体4。中心电极5和连接螺栓7布置在所述绝缘体4的内部并且通过这里未示出的电阻元件来电连接。所述中心电极5在本实例中突出超过绝缘体4的燃烧室侧。
在所述壳体2的燃烧室侧的端部上布置有接地电极6。该接地电极与中心电极5一起形成点火间隙。所述接地电极6能够构造为顶盖式电极、侧向电极或卡箍式电极。所述卡箍式电极具有两个支腿，所述支腿以其腿部16分别焊接到壳体2上。所述支腿相对于彼此具有30°到180°的角度。所述卡箍式电极能够一件式地或多件式地构造，其中在多件式的结构中各个部件通过材料锁合的连接、如例如焊接来彼此连接。
在图2a中示出了按照本发明的电极5、6的透视图并且在图2b中示出了该电极的侧视图(左边)或剖面(右边)。图2c单独地示出了所述磨损件10的视图。
所述电极5、6具有由镍基合金制成的基体8和由铱基合金制成的磨损件10。所述磨损件10如此布置在基体8上，使得其与对置的电极6、5或布置在对置的电极6、5上的第二磨损件一起构成点火间隙。
在本实例中，所述磨损件10具有高度为h的直的截锥的形状。所述底面g的半径为rg并且所述切面s的半径为rs。
所述基极8具有被底切的空隙9，也就是说，所述空隙9朝基极8的外表面13的方向(在图2b中向上)变细。在所述空隙9中布置有所述磨损件10的包括截锥的底面g的部分(Ti)，并且所述截锥的包括该截锥的切面s的部分(Tv)从所述空隙9中伸出(在图2b中向外/向上)。在此，所述截锥完全填满被底切的空隙9并且在空隙9的边缘面上所述基体8与磨损件10焊接在一起。
所述基体8的外表面13在空隙9的侧旁构造为平整的表面，该平整的表面平行于截锥的底面g和切面s。在此，所述底面g沿着轴向方向与所述平整的表面间隔开焊入长度lin。
在本实例中：rg＝1.2mm；rs＝1mm，h＝0.4mm，lin＝0.1mm或lin＝0.05mm。在本实例中，所述基体8由材料NiAl1Si1Y制成，并且所述磨损体10由材料IrRh8Re3制成。
由图2b可见，所述基体8在空隙9与平整的表面13之间具有环绕的焊缝隆起11，该焊缝隆起在侧面抵靠在磨损件10的周面上。所述焊缝隆起11的材料在本实例中是基体8的以下材料，所述材料在制造电极5、6时在形成空隙9时通过将磨损件10焊入(英语：“Inmelting”)到所述基体8中而被挤出。
在本实例中所描述的电极5、6例如能够制造如下：
-步骤V1：提供由镍基合金制成的具有平整的表面的预制基体；
-V2：提供由铱基合金制成的截锥形的预制磨损件；
-V3：将所述预制截锥的底侧施加到所述预制基体的平整的表面上(V3)；
-V4：使所述预制磨损件与预制基体电接触；
-V5：导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间流动的电流，使得所述预制基体在所述预制磨损件的支承面的区域中加热(例如最大1400℃)熔化；并且同时
-导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间起作用的机械力(步骤V6)、例如500牛顿，由此产生：
-步骤V7：将所述预制磨损件引入到所述预制基体中，其中所述预制基体的通过所述引入而被挤出的材料作为焊缝隆起至少部分地积聚在所述预制磨损体的周面上，
其中接下来所述预制磨损件形成所述磨损件10并且所述预制基体形成所述基体8。
所述方法步骤V1到V7在图3中示出。
Claims (10)
1.用于火花塞(1)的电极，具有由镍基合金制成的基体(8)和由铱基合金制成的磨损件(10)，其特征在于，所述磨损件(10)与所述基体(8)不仅焊接在一起而且也形状锁合地连接。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述磨损件(10)具有截锥的形状，并且所述基体(8)具有被底切的空隙(9)，在所述空隙中布置了所述磨损件(10)的包括所述截锥的底面(g)的部分(Ti)，并且所述截锥的包括该截锥的切面(s)的部分(Tv)从所述空隙伸出，其中所述截锥完全填满所述被底切的空隙(9)，并且其中在所述空隙(9)的边缘面上所述基体(8)与所述磨损件(10)焊接在一起。
3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述截锥以直的锥体为出发点，从而其具有垂直于所述截锥的底面(g)和切面(a)的轴线(100)并且具有底面半径(rg)和切面半径(rs)并且具有高度(h)，所述基体(8)在所述空隙(9)的侧旁具有平整的表面(13)，所述平整的表面平行于所述截锥的底面(g)和/或切面(s)，并且所述底面(g)沿着轴向方向(100)与所述表面(13)间隔开焊入长度(lin)。
4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，实现了以下关系中的一种、多种或全部关系：
a)h＜rs、尤其h＜1/2rs，
b)rs＜0.9rg、尤其rs＜0.85rg，
c)lin<1/2h、尤其lin<1/3h，
其中h是所述截锥的高度(h)，rs是所述切面(s)的半径(rs)，rg是所述底面(g)的半径(rg)，并且lin是所述焊入深度(lin)。
5.根据权利要求3或4所述的电极，其特征在于，所述基体(8)在所述空隙(9)与所述平整的表面(13)之间具有环绕的焊缝隆起(11)，所述焊缝隆起在侧面抵靠在所述磨损件(10)的周面(m)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电极，其特征在于，所述镍基合金是分别具有4≥x+y≥1的NiAlxSiy或NiAlxSiyY，并且所述铱基合金是具有16≥z+u≥3的IrRhzReu。
7.火花塞，其特征在于，所述火花塞(1)具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的电极(5、6)。
8.用于制造根据权利要求1到6中任一项所述的电极或根据权利要求7所述的火花塞的方法，其特征在于以下方法步骤：
-提供由镍基合金制成的具有平整的表面的预制基体(V1)
-提供由铱基合金制成的截锥形的预制磨损件(V2)
-将预制截锥的底侧施加到所述预制基体的平整的表面上(V3)
-使所述预制磨损件与所述预制基体电接触(V4)
-导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间流动的电流(V5)，使得所述预制基体在所述预制磨损件的支承面的区域中熔化；并且同时导入在所述预制磨损件与所述预制基体之间起作用的机械力(V6)，由此产生：
-将所述预制磨损件引入到所述预制基体中，其中所述预制基体的通过所述引入而被挤出的材料至少部分地积聚在所述预制磨损体的周面上(V7)，
其中接下来所述预制磨损件形成所述磨损件(10)并且所述预制基体形成所述基体(8)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电流引起加热，所述加热始终低于所述铱基合金的熔化温度、例如始终低于1600℃。
10.根据权利要求8或9所述的方法，由机械力与预制基体的底面构成的商对应于在40与300N/mm2之间的机械压力。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |