DE102004019205B4

DE102004019205B4 - Verfahren zur Herstellung von Mittelelektroden für Zündkerzen in Nietform und Mittelelektrode in Nietform

Info

Publication number: DE102004019205B4
Application number: DE102004019205.7A
Authority: DE
Inventors: Sabine Schneider; Carsten Mohr
Original assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2024-04-17
Also published as: DE102004019205A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von nietförmigen Mittelelektroden für Zündkerzen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass ein Niet (1) aus einem ummantelten, edelmetallaufweisenden Draht hergestellt wird und dass der Nietkern (4) in dem Nietmantel (5) eine runde Stauchung (6) aufweist, die als runder, in den Nietmantel gedrücktem Wulst (6) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mittelelektrode einer Zündkerze in Nietform und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Bekannt ist der Einsatz von Nieten aus Edelmetall zur Herstellung von Mittelelektroden der Zündkerzen. Zur Einsparung von Edelmetallmaterial werden andere Elektrodenanordnungen vorgeschlagen, die allerdings ein neues Equipment zur Herstellung der Zündkerzen erfordern.
WO 01/05 009 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen, die verschleißfeste Elektrodenspitzen aufweisen. Die Elektrodenspitzen sind aus einem co-extrudierten Verbundmaterial gefertigt. Der co-extrudierte Draht umfasst ein erstes Metall und einen oder mehrere parallele Stränge eines zweiten Metalls, das den Draht durchsetzt. Ein Abschnitt des Drahts kann zu einem Niet umgeformt werden, wobei der Nietschaft zylindrisch ist und die Stränge in einem konzentrischen Muster in dem Nietschaft angeordnet sind.
US 5 456 624 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, die eine Mittelelektrode mit einer Feindrahtspitze aus einem Edelmetall aufweist. Die Feindrahtspitze wird durch Schneiden eines Drahtes aus dem Edelmetall und Formen zu einem Niet hergestellt. Der Niet wird durch Verschweißen des Nietkopfs mit einem Ende der Mittelelektrode befestigt, indem der Nietkopf mit einem Ende der Mittelelektrode an einem einzigen Punkt kontaktiert wird, während der Schweißschritt eingeleitet wird.
US 5 101 135 A offenbart eine stiftförmig ummantelte Elektrode aus einen Iridiumkern und einem Mantel aus Nickellegierung. Solche Stifte sind zum verschweißen vorgesehen aber für das Widerstandsschweißen nicht optimal. Zudem kann der Mantel vom Kern geschoben werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Technologie für die Nutzer des alten Equipments zur Verarbeitung der Nieten bereitzustellen, die es erlaubt, Edelmetalle einzusparen.
Zur Lösung der Aufgabe werden nietenförmige Zündkerzenmittelelektroden aus einem Kern- und Hüllenmaterial hergestellt, wobei eines der Materialien Edelmetalle enthält, insbesondere eine Edelmetalllegierung ist. Auf diese Weise lässt sich der Edelmetallgehalt im Niet fast beliebig reduzieren. Damit kann die alte Schweißtechnik über Widerstandsschweißen genutzt werden. Nieten sind in einfacher Weise so herstellbar, dass Kern und Mantel mechanisch aneinander befestigt sind.
In bevorzugter Ausführung
wird ummantelter Draht zu pilzförmigen Nieten geschlagen,
greifen Kern und Hülle so ineinander, dass sie mechanisch aneinander befestigt sind,
ist der Niet pilzförmig, bestehend aus einem Sockel mit darüberstehender Kappe,
ist die Hülle eine Edelmetalllegierung,
ist der Kern eine Edelmetalllegierung,
weist der Kern eine in die Hülle reichende runde Stauchung auf,
ist das Edelmetall Platin oder Iridium oder eine Legierung von mindestens einem dieser Metalle.
Zur Nietherstellung ist ummantelter Draht verwendbar. Bevorzugte ummantelte Körper für die Nietherstellung weisen einen Kernbereich mit nicht konstantem Durchmesser auf, insbesondere keil-, nagel-, oder tropfenförmige Kernbereiche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Abbildung verdeutlicht.
zeigt einen Querschnitt durch einen Niet.
zeigt einen Querschnitt durch einen Niet mit einer Edelmetall-Hülle und einem Kern der am Pilzkopf breiter ist.
zeigt einen Querschnitt durch einen Niet mit einem Edelmetall-Kern, der am Pilzkopf schmaler ist.
Herstellung:
Auf einen Metallkörper 4 wird ein Rohr 5 aufgezogen, damit ein ummantelter Körper entsteht. Hierzu kann der Mantel 5 auf einen bereits auf Enddurchmesser bearbeiteten Kerndraht 4, Nagel 4 oder Keil 4 aufgezogen werden.
Ein keilförmiger Kern 4 wird vorzugsweise in ein Edelmetall aufweisendes Rohr 5 getrieben, so dass die Pilzkappe 2 an dem breiten Keilende entsteht ( ). Ein nagel- oder keilförmiger Edelmetall aufweisender Kern 4 wird vorzugsweise in ein Rohr 5 getrieben und die Pilzkappe 2 an dem schmalen Nagel- oder Keilende geschlagen ( ).
Das Ummanteln kann auch in relativ dickem Zustand erfolgen, so dass der Enddurchmesser des Drahtes durch Verformen (Drahtziehen) hergestellt wird. Glühungen erzeugen intermetallische Phasen, die sich besonders vorteilhaft auf die Haftung der beiden Schichten auswirken.
Der ummantelte Körper (Draht) wird nun zu pilzförmigen Nieten 1 geschlagen, die eine runde Stauchung 6 des Kerns 4 erfahren, die als eine in den Mantel 5 ragende Wölbung 6 ausgebildet wird. Das Schlagen des Körpers zu Nieten geschieht mit relativ hohen Hubzahlen, so dass die Niete 1 verhältnismäßig günstig hergestellt werden können. Bei dem verwendeten Verfahren wird der Draht durch eine Matrize gezogen und der Kopf 2 mittels eines Gesenks angeprägt. Anschließend wird der Draht im Schaftbereich 3 abgeschert. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein etabliertes Verfahren mit dem die Herstellung von sehr formgenauen Teilen möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass die Toleranzen am fertigen Niet 1 vergleichsweise klein sind und die Weiterverarbeitung der Niete 1 dadurch problemlos erfolgen kann.
Bevorzugte Niete
sind die pilzförmigen Niete 1 bei denen das Kernmaterial 4 den Mantel 5 mit einer runden in den Mantel hineinragenden Wölbung 6 mechanisch befestigt. Weiter Vorzugsweise ist das Verhältnis von Edelmetallanteil zu anderen Anteilen des Niets 1 im Schaft 3 größer als im Pilzkopf 2 ( und ). Bevorzugte Materialien sind eine Pt-Legierung als Kernmaterial 4 und eine Ni-Basislegierung als Mantelwerkstoff 5 ( ). Eine sehr bevorzugte Ausführung stellt eine PtNi10- oder PtIr18W1-Legierung als Kernmaterial 4 dar. Bei diesem Werkstoff handelt es sich um einen Werkstoff der schon jahrelang in Zündkerzen eingesetzt wird und somit ausreichend Erfahrungen vorliegen. Als Mantelwerkstoff 5 wird Inconel 600 bzw. alloy 600 eingesetzt, wie es auch in Zündkerzen bereits eingesetzt wird. Der Einsatz von Inconel 600 hat den Vorteil, dass es sich um den gleichen Werkstoff handelt, der auch als Basiswerkstoff des Elektrodenanschlusses eingesetzt wird. Somit ergibt sich eine Schweißverbindung der Elektrode mit Ihren Anschluss mit arteigenem Material, was für die Haltbarkeit der Schweißverbindung bezüglich Spannungen durch Wärmeausdehnung besonders vorteilhaft sein dürfte.
Eine weitere Ausführung stellt eine Ir-Legierung als Kernmaterial 4 und eine Ni-Basislegierung als Mantelwerkstoff 5 ( ). Als Kernwerkstoff 4 kann z. B. IrRh30 und als Mantelwerkstoff 5 Inconel 600 eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von nietförmigen Mittelelektroden für Zündkerzen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass ein Niet (1) aus einem ummantelten, edelmetallaufweisenden Draht hergestellt wird und dass der Nietkern (4) in dem Nietmantel (5) eine runde Stauchung (6) aufweist, die als runder, in den Nietmantel gedrücktem Wulst (6) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ummantelte Draht zu einer Pilzform geschlagen wird.
Mittelektrode in Nietform (1), aufweisend einen Nietmantel (5) und einen Nietkern (4), wobei der Nietkern (4) eine runde Stauchung (6) in den Nietmantel (5) aufweist, die als runder, in den Nietmantel (5) gedrücktem Wulst (6) ausgebildet ist und der Nietmantel (5) und/oder der Nietkern (4) Edelmetall enthält.
Mittelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietkern (4) Edelmetall enthält.
Mittelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietmantel (5) Edelmetall enthält.
Mittelektrode nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietmantel (5) und/oder der Nietkern (4) aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung bestehen.