DE102019201185A1 - Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode (3) umfassend einen Elektrodengrundkörper (9) aus einem ersten Material und ein Zündelement (10) aus einem zweiten Material, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen des Elektrodengrundkörpers (9) und des Zündelements (10), Ausführen eines Schweißvorgangs zum Verbinden des Elektrodengrundkörpers (9) und des Zündelements (10) unter Bildung einer Schweißnaht (11), wobei zum Ausführen des Schweißvorgangs ein Schweißstrahl (5) eines gepulsten Lasers über ein Reflexionsmittel (6) auf einen Verbindungsbereich zwischen dem Elektrodengrundkörper (9) und dem Zündelement (10) gerichtet wird und die Schweißnaht (11) erzeugt, und durch Kippen des Reflexionsmittels (6) der Schweißstrahl (5) über den Verbindungsbereich geführt wird. The invention relates to a method for producing a spark plug electrode (3) comprising an electrode base body (9) made of a first material and an ignition element (10) made of a second material, the method comprising the following steps: providing the electrode base body (9) and the Ignition element (10), performing a welding process for connecting the electrode base body (9) and the ignition element (10) to form a weld seam (11), wherein to carry out the welding process, a welding beam (5) of a pulsed laser is applied to a reflection means (6) Connection area between the electrode body (9) and the ignition element (10) is directed and the weld seam (11) is generated, and by tilting the reflection means (6) the welding beam (5) is guided over the connection area.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode sowie eine Zündkerzenelektrode mit sehr guter Funkenbildung, hoher Funkenerosionsbeständigkeit und Lebensdauer. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Zündkerze, die die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode umfasst.The present invention relates to a method for producing a spark plug electrode and a spark plug electrode with very good spark formation, high spark erosion resistance and service life. Furthermore, the present invention also relates to a spark plug which comprises the spark plug electrode according to the invention.
Die Lebensdauer einer Zündkerze wird maßgeblich durch die Haltbarkeit ihrer Komponenten bestimmt. Die Zündkerzenelektroden stellen hier eine besondere Limitierung der Haltbarkeit dar, da sie aufgrund der Funkenbelastung hohen Erosionsraten unterliegen. Hierbei wird eine dauerhaft gute Funkenbildung durch den Einsatz von Edelmetallen für die Zündelemente, die sogenannten Elektrodenpins, die mit einem Elektrodengrundkörper verbunden sind, erzielt. Je größer die Oberfläche des Zündelements, desto besser, stabiler und dauerhafter können Zündfunken gebildet werden. Um ein Zündelement mit einem Elektrodengrundkörper zu verbinden, schlägt
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Zündkerzenelektrode, in der ein Elektrodengrundkörper aus einem ersten Material und ein Zündelement aus einem zweiten Material durch eine Schweißnaht mit geringer Breite verbunden sind, und durch das ein Aufschmelzen und damit ein Verlust an Reinmaterial des Zündelements reduziert wird, so dass eine Resthöhe des Zündelements in Richtung der Längsachse der Zündkerzenelektrode, und damit auch eine Oberfläche des Zündelements, maximiert ist. Unter der Resthöhe des Zündelements wird dabei die Höhe des in Richtung der Längsachse der Zündkerzenelektrode verbliebenen Reinmaterials des Zündelements, also ohne Einbeziehen der zwischen dem Elektrodengrundkörper und dem Zündelement gebildeten Schweißnaht, verstanden. Die Schweißnaht enthält ein Gemisch an erstem Material des Elektrodengrundkörpers und an zweitem Material des Zündelements. Die Längsachse der Zündkerzenelektrode fällt dabei insbesondere mit der Längsachse des Elektrodengrundkörpers und der Längsachse des Zündelements zusammen.The method according to the invention enables the production of a spark plug electrode in which an electrode base body made of a first material and an ignition element made of a second material are connected by a weld seam with a small width, and by means of which melting and thus loss of pure material of the ignition element is reduced that a residual height of the ignition element in the direction of the longitudinal axis of the spark plug electrode, and thus also a surface of the ignition element, is maximized. The residual height of the ignition element is understood to mean the height of the pure material of the ignition element remaining in the direction of the longitudinal axis of the spark plug electrode, that is to say without including the weld seam formed between the electrode base body and the ignition element. The weld seam contains a mixture of the first material of the electrode base body and the second material of the ignition element. The longitudinal axis of the spark plug electrode coincides in particular with the longitudinal axis of the main electrode body and the longitudinal axis of the ignition element.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierzu zunächst einen Schritt des Bereitstellens des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements vor. Diese Elemente werden anschließend in gewünschter Anordnung zueinander angeordnet. Zum Verbinden des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements wird sodann ein Schweißvorgang ausgeführt, durch den zwischen dem Elektrodengrundkörper und dem Zündelement eine Schweißnaht gebildet wird. Der Schweißvorgang wird dabei unter Verwendung eines Schweißstrahls eines gepulsten Lasers ausgeführt, wobei der Schweißstrahl über ein Reflexionsmittel auf einen Verbindungsbereich zwischen dem Elektrodengrundkörper und dem Zündelement gerichtet wird und die Schweißnaht erzeugt. Durch Kippen des Reflexionsmittels wird der Schweißstrahl über den Verbindungsbereich, also über die zu verbindenden Stellen des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements, geleitet, so dass der Elektrodengrundkörper und das Zündelement dauerhaft stabil unter Ausbildung einer Schweißnaht miteinander verbunden werden. Durch das Kippen des Reflexionsmittels, das insbesondere ein periodisches Kippen ist, ergibt sich eine örtliche Modulation des Schweißstrahls auf den zu verbindenden Oberflächenbereichen der Zündkerzenelektrode. Das Reflexionsmittel ist beispielsweise ein Spiegel oder ein sogenannter Scanner.For this purpose, the method according to the invention initially provides a step of providing the electrode base body and the ignition element. These elements are then arranged in a desired arrangement to one another. A welding process is then carried out to connect the electrode base body and the ignition element, by means of which a weld seam is formed between the electrode base body and the ignition element. The welding process is carried out using a welding beam from a pulsed laser, the welding beam being directed via a reflection means onto a connection area between the electrode base body and the ignition element and producing the weld seam. By tilting the reflection means, the welding beam is guided over the connection area, that is, over the locations of the electrode base body and the ignition element to be connected, so that the electrode base body and the ignition element are connected to one another in a permanently stable manner, forming a weld seam. The tilting of the reflection means, which is in particular a periodic tilting, results in a local modulation of the welding beam on the surface areas of the spark plug electrode to be connected. The reflection means is, for example, a mirror or a so-called scanner.
Erfindungsgemäß wird ein gepulster Laser verwendet, der einen intermittierenden Schweißstrahl abgibt. Dies führt dazu, dass mit jedem Laserpuls eine Erwärmungsphase der zu verbindenden Materialien einhergeht, auf die eine Abkühlphase folgt, bis der nächste Laserimpuls auf den Verbindungsbereich auftrifft. Insbesondere durch die Abkühlphasen wird der in die Materialien eingebrachte Wärmeeintrag moduliert, so dass sich lediglich eine mittlere Erwärmung im Material zeigt, die nur einen geringen Anstieg über die Schweißzeit aufweist. Da somit auch weniger erstes Material und zweites Material aufschmelzen, reduziert sich hierdurch der Verlust an Reinmaterial des Zündelements deutlich und die Schweißnaht wird mit einer lediglich geringen Breite gebildet, was auch bedeutet, dass die Resthöhe des Zündelements maximal bleibt. Dies führt aufgrund der großen Oberfläche des Zündelements bei sehr guter Funkenbildung zu einer dauerhaft stabilen und funkenerosionsresistenten Zündkerzenelektrode, die sich durch eine lange Lebensdauer auszeichnet. Fehlerbilder, wie z.B. Schweißporen oder Kerben können reduziert werden. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren mit einer geringen Breite ausgebildete Schweißnaht ermöglicht ferner auch den Einsatz an Zündelementen mit geringerer absoluter Höhe, da der Reinmaterialverlust an zweitem Material des Zündelements reduziert und somit auch die Resthöhe erhöht ist. Durch die Verwendung von Zündelementen mit geringerer absoluter Höhe vor dem Schweißprozess, können weiter Materialkosten eingespart werden.According to the invention, a pulsed laser is used which emits an intermittent welding beam. This means that each laser pulse is accompanied by a heating phase of the materials to be connected, which is followed by a cooling phase until the next laser pulse hits the connection area. In particular, the heat input into the materials is modulated by the cooling phases, so that only an average heating in the material is shown, which has only a slight increase over the welding time. Since less first material and second material also melt, this significantly reduces the loss of pure material of the ignition element and the weld seam is formed with a narrow width, which also means that the remaining height of the ignition element remains at a maximum. Due to the large surface area of the ignition element with very good spark formation, this leads to a permanently stable and spark erosion-resistant spark plug electrode, which is characterized by a long service life. Error patterns, such as welding pores or notches, can be reduced. The weld seam formed by the method according to the invention with a small width also enables the use of ignition elements with a lower absolute height, since the loss of pure material on the second material of the ignition element is reduced and the residual height is also increased. By using ignition elements with a lower absolute height before the welding process, further material costs can be saved.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei einfach und kostengünstig anwendbar.The method according to the invention is simple and inexpensive to use.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Das Ausbilden einer Schweißnaht mit geringer Breite kann ferner durch die vorteilhafte Weiterbildung gefördert werden, in der der Elektrodengrundkörper und das Zündelement während des Ausführens des Schweißvorgangs mit einer Kraft F in Richtung der Längsachse des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements gegeneinander gedrückt werden. Hierbei fallen vorzugsweise die Längsachsen des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements zu einer Längsachse zusammen und können auch als Längsachse der Zündkerzenelektrode angesehen werden. Dies verhindert auch die Ausbildung von Fehlstellen in der Schweißnaht. Da aufgrund des anzuwendenden gepulsten Laserverfahrens keine maßgebliche Erwärmung der zu verschweißenden Materialien stattfindet, ist das gegeneinander Drücken von besonderem Vorteil und auch nur durch die auf die Erwärmungsphasen folgenden Abkühlphasen möglich. Nicht oder nur bedingt möglich ist es bei Anwendung eines cw-Laserverfahrens, da hier eine kontinuierliche Erwärmung der zu verschweißenden Materialien im Verbindungsbereich stattfindet, so dass ein gegeneinander Drücken zum gegenseitigen Einschieben des ersten Materials des Elektrodengrundkörpers und des zweiten Materials des Zündelements ineinander führt. Damit wird der Verlust an zweitem Material deutlich erhöht. Andererseits kann bei fehlendem Gegeneinanderdrücken der zu verschweißenden Materialien ein Ausbilden von Fehlstellen in der Schweißnaht erhöht sein. Vorzugsweise beträgt die Kraft, mit der die zu verschweißenden Materialien gegeneinander gedrückt werden 5 bis 15 N und weiter vorteilhaft 10 bis 12 N.The formation of a weld seam with a small width can further be promoted by the advantageous development in which the electrode base body and the ignition element are pressed against one another during the welding process with a force F in the direction of the longitudinal axis of the electrode base body and the ignition element. The longitudinal axes of the electrode base body and of the ignition element preferably coincide to form a longitudinal axis and can also be regarded as the longitudinal axis of the spark plug electrode. This also prevents the formation of defects in the weld seam. Since there is no significant heating of the materials to be welded due to the pulsed laser process to be used, pressing against one another is of particular advantage and also only possible through the cooling phases following the heating phases. It is not possible or only possible to a limited extent when using a cw laser method, since here the materials to be welded are continuously heated in the connection area, so that pressing against one another leads to mutual insertion of the first material of the electrode base body and the second material of the ignition element. This significantly increases the loss of second material. On the other hand, if the materials to be welded are not pressed against one another, the formation of defects in the weld seam can be increased. The force with which the materials to be welded are pressed against one another is preferably 5 to 15 N and further advantageously 10 to 12 N.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schweißstrahl entlang einer Linie auf der Oberfläche der Zündkerzenelektrode geführt wird, die parallel zu einer Längsachse des Zündelements ist. Vorteilhafterweise erstreckt sich diese Längsachse durch den Verbindungsbereich zwischen dem Zündelement und dem Elektrodengrundköper, sprich auch durch die spätere Schweißnaht.It is preferably provided that the welding beam is guided along a line on the surface of the spark plug electrode that is parallel to a longitudinal axis of the ignition element. This longitudinal axis advantageously extends through the connection area between the ignition element and the basic electrode body, that is to say also through the subsequent weld seam.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung rotieren der Elektrodengrundkörper und das Zündelement während des Ausführens des Schweißvorgangs mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung. Dies führt zu einer gleichmäßigen Weiterbewegung des Schweißstrahls und damit zu einer sehr guten Verbindungsbildung zwischen dem Elektrodengrundkörper und dem Zündelement.According to a further advantageous development, the electrode base body and the ignition element rotate at the same speed and in the same direction during the execution of the welding process. This leads to a uniform further movement of the welding beam and thus to a very good connection between the electrode base and the ignition element.
Des Weiteren vorteilhaft wird das Reflexionsmittel mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hz gekippt. Beispielsweise wird das Reflexionsmittel mit einer Frequenz von 1200Hz gekippt. Dadurch ergibt sich, dass der Schweißstrahl im Wesentlichen eine Bewegung parallel zu der Längsachse X des Zündelements und des Elektrodengrundkörpers ausführt und mehrmals die gleiche Linie bzw. den gleichen Bereich überstreift.Furthermore, the reflection means is advantageously tilted at a frequency of at least 1000 Hz. For example, the reflection means is tilted at a frequency of 1200 Hz. The result of this is that the welding beam essentially executes a movement parallel to the longitudinal axis X of the ignition element and the electrode base body and slips over the same line or the same area several times.
Dies wird auch beispielsweise dadurch unterstützt, dass der Elektrodengrundkörper und das Zündelement wie vorstehend beschrieben vorzugsweise während des Schweißverfahrens rotiert werden, und die Rotationsfrequenz des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements kleiner ist als die Frequenz, mit der das Reflexionsmittel gekippt wird. Durch das verhältnismäßige schnelle Kippen des Reflexionsmittels im Vergleich zu der Rotation des Elektrodengrundkörpers und des Zündelements führt der Schweißstrahl quasi eine Scannerbewegung auf der Oberfläche der zu verbindenden Materialien aus.This is also supported, for example, by the fact that the electrode base body and the ignition element are preferably rotated during the welding process, as described above, and the frequency of rotation of the electrode base body and the ignition element is lower than the frequency at which the reflection means is tilted. Due to the relatively rapid tilting of the reflection means in comparison to the rotation of the electrode base body and the ignition element, the welding beam practically performs a scanner movement on the surface of the materials to be connected.
Vorzugsweise beträgt die Wellenlänge des gepulsten Lasers 1,03 bis 1,07 µm, was durch Verwendung eines Nd:YAG-Lasers oder Yb:YAG-Lasers erreicht werden kann. Alternativ kann die Wellenlänge auch in einem Bereich von 800 bis 1030 nm oder in einem Bereich von 1070 bis 2000 nm liegen.The wavelength of the pulsed laser is preferably 1.03 to 1.07 μm, which can be achieved by using an Nd: YAG laser or Yb: YAG laser. Alternatively, the wavelength can also be in a range from 800 to 1030 nm or in a range from 1070 to 2000 nm.
Um eine Erwärmung der zu verschweißenden Materialien weiter zu reduzieren, wird der Schweißvorgang vorzugsweise mit folgenden Parametern ausgeführt:
- - mittlere Laserleistung: 1 W bis 2 kW
- - Pulsdauer τ: 1 bis 500 ns, insbesondere 120 bis 500 ns
- - Repetitionsrate des Lasers vrep: 1 Hz bis 2 MHz
- - Fortbewegungsgeschwindigkeit des Reflexionsmittels: 1 mm/s bis 1 km/s (2D-Polygonscanner), insbesondere 1 mm/s bis 10 m/s (2D-Galvo-Scanner)
- - fWobble: mindestens 1 Hz, insbesondere 1 Hz bis 4 kHz.
- - Average laser power: 1 W to 2 kW
- - Pulse duration τ: 1 to 500 ns, in particular 120 to 500 ns
- - Repetition rate of the laser v rep : 1 Hz to 2 MHz
- - Movement speed of the reflection medium: 1 mm / s to 1 km / s (2D polygon scanner), in particular 1 mm / s to 10 m / s (2D galvo scanner)
- - f wobble : at least 1 Hz, in particular 1 Hz to 4 kHz.
Die Wobbelfrequenz fWobble bezeichnet dabei die Periodendauer einer durch Fortbewegung einer Kreisbahn resultierenden Zykloide.The wobble frequency f wobble denotes the period of a cycloid resulting from the movement of a circular path.
Die mittlere Erwärmung ΔT [K] in Folge eines Laserpulses der zu verbindenden Materialien ergibt sich dabei gemäß nachfolgender Gleichung:
- mit π = 3,14
- α = thermische Leitfähigkeit [m2/s]
- I0 = Strahlintensität Laser [W/cm2] (Leistung pro Fokusfläche auf Bauteil)
- R = Reflexionsgrad des Materials (bestimmbar z.B. mit Ulbricht-Kugel, A+R+T=1)
- K = Wärmeleitfähigkeit des Materials [W/mK] (bestimmbar z.B. über k = α*ρ*Cp, mit Kombination aus z.B. Laserflash + Dilatometer + Differential Scanning Calorimetrie (DSC))
- t = Laserpulsdauer [s] (bestimmbar mittels z.B. Oszillation für kurze und mit AutoKorrelation für ultrakurze Pulse)
- vrep = Repetitionsrate des Lasers (einstellbar durch z.B. Güteschaltung (Q-switch) bei Nanosekundenlaser)
- with π = 3.14
- α = thermal conductivity [m 2 / s]
- I 0 = laser beam intensity [W / cm 2 ] (power per focus area on component)
- R = reflectance of the material (determinable e.g. with Ulbricht sphere, A + R + T = 1)
- K = thermal conductivity of the material [W / mK] (can be determined e.g. via k = α * ρ * Cp, with a combination of e.g. laser flash + dilatometer + differential scanning calorimetry (DSC))
- t = laser pulse duration [s] (can be determined using, for example, oscillation for short and auto-correlation for ultra-short pulses)
- v rep = repetition rate of the laser (can be set using, for example, Q-switch for nanosecond lasers)
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das erste Material Nickel oder eine Nickellegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% ist. Ein erstes Material auf Nickelbasis hat den Vorteil, dass es leicht zu bearbeiten ist und geringe Materialkosten hat.A further advantageous development provides that the first material is nickel or a nickel alloy with nickel as the main constituent in mass%. A first material based on nickel has the advantage that it is easy to machine and has low material costs.
Alternativ oder additiv dazu ist das zweite Material vorzugsweise ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung, wobei insbesondere das Edelmetall mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus: Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, Ag, Au und Os ist. Ein zweites Material auf einer Edelmetallbasis hat den Vorteil, dass das daraus bestehende Zündelement eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit aufweist. Insbesondere für edelmetallhaltige zweite Materialien ist das erfindungsgemäße Verfahren von besonderem Vorteil, da aufgrund der reduzierten Breite der sich bildenden Schweißnaht nur ein geringer Anteil an Edelmetall des Zündelements für die Zündfunkenbildung durch Bildung der Schweißnaht mit geringer Breite verlorengeht und die Resthöhe des Zündelements und damit auch die Oberfläche des Zündelements maximal ist.Alternatively or in addition to this, the second material is preferably a noble metal or a noble metal alloy, the noble metal in particular being at least one element from the group consisting of: Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, Ag, Au and Os. A second material based on a noble metal has the advantage that the ignition element made of it has a high corrosion resistance and erosion resistance. The method according to the invention is of particular advantage, in particular for precious metal-containing second materials, since, owing to the reduced width of the weld seam that is formed, only a small proportion of noble metal of the ignition element for spark formation is lost by forming the weld seam with a small width and the remaining height of the ignition element and thus also Surface of the ignition element is maximum.
Besonders vorteilhaft ist die Zündkerzenelektrode eine Mittelelektrode, da hier das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut anwendbar ist.The spark plug electrode is particularly advantageously a central electrode, since the method according to the invention can be used particularly well here.
Des Weiteren erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerzenelektrode beschrieben, die durch das vorstehende erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Aufgrund der spezifischen Herstellung zeichnet sich die Zündkerzenelektrode durch eine hohe Lebensdauer bei sehr guter Zündfunkenbildung aus, ist gegenüber Korrosion und Erosion sehr beständig und in sich und damit auch mechanisch stabil.Furthermore, according to the invention, a spark plug electrode is also described which is produced by the above method according to the invention. Due to the specific production, the spark plug electrode is characterized by a long service life with very good spark formation, is very resistant to corrosion and erosion and is inherently and therefore mechanically stable.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch eine Zündkerzenelektrode beschrieben, die einen Elektrodengrundkörper aus einem ersten Material und ein Zündelement aus einem zweiten Material umfasst. Der Elektrodengrundkörper und das Zündelement sind durch eine Schweißnaht miteinander verbunden, wobei ein Verhältnis einer Resthöhe des Zündelements zu einer Breite der Schweißnaht, jeweils gemessen entlang einer Längsachse der Zündkerzenelektrode, 15:1 bis 10:1 beträgt. Die Zündkerzenelektrode ist nach dem vorstehend offenbarten Verfahren unter Anwendung eines gepulsten Laserschweißverfahrens herstellbar.In addition, according to the invention, a spark plug electrode is also described which comprises an electrode base made of a first material and an ignition element made of a second material. The electrode base and the ignition element are connected to one another by a weld seam, a ratio of a residual height of the ignition element to a width of the weld seam, measured in each case along a longitudinal axis of the spark plug electrode, being 15: 1 to 10: 1. The spark plug electrode can be produced according to the method disclosed above using a pulsed laser welding method.
Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze beschrieben, die eine wie vorstehend offenbarte Zündkerzenelektrode enthält, die insbesondere als Mittelelektrode ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich ebenfalls durch eine hohe Haltbarkeit und lange Lebensdauer bei zuverlässiger Zündfunkenbildung aus.Furthermore, according to the invention, a spark plug is also described which contains a spark plug electrode as disclosed above, which is designed in particular as a center electrode. The spark plug according to the invention is also characterized by a high durability and long service life with reliable ignition spark formation.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Teilschnittansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform und -
2 eine schematische Zeichnung, veranschaulichend ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 is a schematic partial sectional view of a spark plug according to a first embodiment and -
2nd is a schematic drawing illustrating a method for producing a spark plug electrode according to a second embodiment.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind nur die wesentlichen Merkmale der Erfindung dargestellt. Alle übrigen Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.In the figures, only the essential features of the invention are shown. All other features have been omitted for the sake of clarity. Furthermore, the same reference numerals denote the same components.
Wie aus
Von der elektrischen Anschlussmutter
Die Mittelelektrode
Die in
Das Zündelement
Vorteilhafterweise werden der Elektrodengrundkörper
Über ein Reflexionsmittel
So ein Schweißverfahren ist beispielsweise auch ein Laser-Scanner-Schweißverfahren, bei dem ein Laserstrahl über einen Scanner auf die zu verschweißenden Objekte gerichtet wird und eine Schweißnaht erzeugt. Durch die Bewegung des Scanners wird der Laserstrahl an die gewünschte Position bei den Objekten geführt. Erfindungsgemäß wird ein gepulster Laser verwendet, da hierdurch nur eine geringe Erwärmung und nach jeder Erwärmung durch einen Laserimpuls auch wieder eine Abkühlung der zu verschweißenden Materialien im Verbindungsbereich erfolgt. Dies führt lediglich zu einem geringen Aufschmelzen der zu verschweißenden Materialien, so dass die Breite B der Schweißnaht
Der Elektrodengrundkörper
Während des Einstrahlens des Schweißstrahls
Typischerweise wird das Reflexionsmittel
Um eine Erwärmung der zu verschweißenden Materialien weiter zu reduzieren, wird der Schweißvorgang insbesondere mit folgenden Parametern ausgeführt:
- - mittlere Laserleistung: 1
W bis 2 kW - - Pulsdauer τ: 1 bis 500 ns, insbesondere 120 bis 500 ns
- - Repetitionsrate des Lasers vrep: 1
Hz bis 2 MHz - - Fortbewegungsgeschwindigkeit des Reflexionsmittels: 1 mm/s bis 1 km/s (2D-Polygonscanner), insbesondere 1 mm/s bis 10 m/s (2D-Galvo-Scanner)
- - fWobble: mindestens 1 Hz, insbesondere 1 Hz bis 4 kHz.
- - Average laser power: 1 W to 2 kW
- - Pulse duration τ: 1 to 500 ns, in particular 120 to 500 ns
- - Repetition rate of the laser v rep : 1 Hz to 2 MHz
- - Movement speed of the reflection medium: 1 mm / s to 1 km / s (2D polygon scanner), in particular 1 mm / s to 10 m / s (2D galvo scanner)
- - f wobble : at least 1 Hz, in particular 1 Hz to 4 kHz.
Das in
Dies ermöglicht für die auf diese Weise hergestellt Mittelelektrode
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10103045 A1 [0002]DE 10103045 A1 [0002]
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- 2019-01-30 DE DE102019201185.3A patent/DE102019201185A1/en active Pending
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