DE102019201185A1 - Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug - Google Patents

Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug Download PDF

Info

Publication number
DE102019201185A1
DE102019201185A1 DE102019201185.3A DE102019201185A DE102019201185A1 DE 102019201185 A1 DE102019201185 A1 DE 102019201185A1 DE 102019201185 A DE102019201185 A DE 102019201185A DE 102019201185 A1 DE102019201185 A1 DE 102019201185A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
ignition element
spark plug
electrode base
base body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019201185.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Dennis Quest
Johannes Proell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019201185.3A priority Critical patent/DE102019201185A1/en
Publication of DE102019201185A1 publication Critical patent/DE102019201185A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • B23K26/28Seam welding of curved planar seams
    • B23K26/282Seam welding of curved planar seams of tube sections
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/32Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • B23K2103/26Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium

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.

Figure DE102019201185A1_0000
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.
Figure DE102019201185A1_0000

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 DE 10 103 045 A1 ein Laserschweißverfahren unter Verwendung eines cw-Laserstrahls (continuouswave Laserstrahl) vor, bei dem der cw-Laserstrahl statisch auf den Verbindungsbereich zwischen Elektrodengrundkörper und Zündelement gerichtet wird. Durch die kontinuierliche Erwärmung aufgrund der ununterbrochenen Strahlung, erwärmt sich der Verbindungsbereich stark und das Zündelement und der Elektrodengrundkörper schmelzen stark auf, was zur Ausbildung einer breiten Schweißnaht führt und mit einem reduzierten, verbleibenden Reinmaterial des Zündelements einhergeht. Die verbleibende, in Richtung der Längsachse der Zündkerzenelektrode gesehene Resthöhe des Zündelements ist gering, was eine stabile und dauerhaft gute Funkenbildung verhindert.The lifespan of a spark plug is largely determined by the durability of its components. The spark plug electrodes represent a special limitation of durability because they are subject to high erosion rates due to the spark load. Here, permanent good spark formation is achieved through the use of noble metals for the ignition elements, the so-called electrode pins, which are connected to an electrode base body. The larger the surface of the ignition element, the better, more stable and more permanent ignition sparks can be formed. To connect an ignition element to an electrode base, strikes DE 10 103 045 A1 a laser welding method using a cw laser beam (continuouswave laser beam), in which the cw laser beam is directed statically onto the connection area between the electrode base and the ignition element. Due to the continuous heating due to the uninterrupted radiation, the connection area heats up strongly and the ignition element and the electrode base body melt strongly, which leads to the formation of a wide weld seam and is accompanied by a reduced, remaining pure material of the ignition element. The remaining height of the ignition element, viewed in the direction of the longitudinal axis of the spark plug electrode, is low, which prevents a stable and permanently good spark formation.

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.
In order to further reduce heating of the materials to be welded, the welding process is preferably carried out with the following parameters:
  • - 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: Δ T = ( 1 R ) * ( 2 * I 0 / K ) * v rep * τ * ( α * t ) 1 / 2 * 1 / π 1 / 2 ,

Figure DE102019201185A1_0001

  • 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)
The mean heating ΔT [K] as a result of a laser pulse of the materials to be bonded results from the following equation: Δ T = ( 1 - R ) * ( 2nd * I. 0 / K ) * v rep * τ * ( α * t ) 1 / 2nd * 1 / π 1 / 2nd ,
Figure DE102019201185A1_0001
  • 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.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:
  • 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 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 gemäß einer ersten Ausführungsform eine Masseelektrode 2 und eine Mittelelektrode 3. Ein Isolator 4 ist derart vorgesehen, dass die Mittelelektrode 3 in bekannter Weise etwas vom Isolator 4 vorsteht. Der Isolator 4 selbst ist teilweise von einem Gehäuse 5 umgeben. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine elektrische Anschlussmutter. How out 1 can be seen, includes the spark plug 1 according to a first embodiment, a ground electrode 2nd and a center electrode 3rd . An isolator 4th is provided such that the center electrode 3rd in a known way something from the isolator 4th protrudes. The isolator 4th itself is partly from a housing 5 surround. The reference number 6 denotes an electrical connection nut.

Von der elektrischen Anschlussmutter 6 ist eine elektrisch leitfähige Verbindung über einen Anschlussbolzen 7 und ein Zündkerzenwiderstandselement 8 zur Mittelelektrode 3 vorgesehen. From the electrical connection nut 6 is an electrically conductive connection via a connection bolt 7 and a spark plug resistance element 8th to the center electrode 3rd intended.

Die Mittelelektrode 3 ist gemäß dem in 2 veranschaulichten Verfahren hergestellt.The center electrode 3rd is according to the in 2nd illustrated method.

Die in 2 dargestellte Zündkerzenelektrode entspricht der Mittelelektrode 3 aus 1 und umfasst einen Elektrodengrundkörper 9, ein Zündelement 10 und eine Schweißnaht 11 mit einer Breite B, die den Elektrodengrundkörper 9 und das Zündelement 10 stoffschlüssig miteinander verbindet. Das Zündelement 10 hat eine Längsachse Y, die sich senkrecht zum Verbindungsbereich zwischen dem Zündelement 10 und dem Elektrodengrundkörper 9, bzw. auch senkrecht zur Schweißnaht 11 nach dem Schweißvorgang, erstreckt. Die Längsachse X der Zündkerzenelektrode 10 fällt dabei mit der Längsachse Y des Elektrodengrundkörpers 9 und des Zündelements 10 zusammen.In the 2nd The spark plug electrode shown corresponds to the center electrode 3rd out 1 and comprises an electrode base 9 , an ignition element 10th and a weld 11 with a width B that the electrode base 9 and the ignition element 10th cohesively connected. The ignition element 10th has a longitudinal axis Y that is perpendicular to the connection area between the ignition element 10th and the electrode base 9 , or also perpendicular to the weld 11 after the welding process. The longitudinal axis X of the spark plug electrode 10th coincides with the longitudinal axis Y of the electrode body 9 and the ignition element 10th together.

Das Zündelement 10 ist beispielsweise in der Form eines Stiftes oder eines Pins ausgebildet. Die Mittelelektrode 3 hat eine Oberfläche 14, die durch die Oberfläche 15 des Zündelements 10 und die Oberfläche des Elektrodengrundkörpers 9 gebildet wird. Der Bereich der Oberfläche 14 der Mittelelektrode 3 um den Verbindungsbereich zwischen Elektrodengrundkörper 9 und Zündelement 10 wird auch als Schweißbereich bezeichnet, in dem die zu verschweißenden Materialien vorliegen. Im Verbindungsbereich entsteht durch den Schweißvorgang die Schweißnaht 11.The ignition element 10th is for example in the form of a pin or a pin. The center electrode 3rd has a surface 14 going through the surface 15 of the ignition element 10th and the surface of the electrode base 9 is formed. The area of the surface 14 the center electrode 3rd around the connection area between the electrode base body 9 and ignition element 10th is also referred to as the welding area in which the materials to be welded are present. The welding process creates the weld in the connection area 11 .

Vorteilhafterweise werden der Elektrodengrundkörper 9 und das Zündelement 10 während des Ausführens des Schweißvorgangs mit einer Kraft F in Richtung der Längsachse Y des Zündelements 10 und des Elektrodengrundkörpers 9 gegeneinander gedrückt, so dass sich die Schweißnaht 11 ohne Fehlstellen ausbildet.The electrode base body is advantageously 9 and the ignition element 10th during the execution of the welding process with a force F in the direction of the longitudinal axis Y of the ignition element 10th and the electrode body 9 pressed against each other so that the weld seam 11 trains without defects.

Über ein Reflexionsmittel 13, beispielsweise ein Spiegel, wird der Schweißstrahl 12, ein Laserstrahl eines gepulsten Lasers, auf den Verbindungsbereich zwischen dem Elektrodengrundkörper 9 und dem Zündelement 10 gelenkt und erzeugt dort die Schweißnaht 11.About a reflection medium 13 , for example a mirror, the welding beam 12th , a laser beam from a pulsed laser, onto the connection area between the electrode base body 9 and the ignition element 10th directs and creates the weld there 11 .

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 11 im Vergleich zu einer mittels eines cw-Lasers erzeugten Schweißnaht, deutlich geringer ist.Such a welding process is also a laser scanner welding process, for example, in which a laser beam is directed onto the objects to be welded via a scanner and produces a weld seam. By moving the scanner, the laser beam is guided to the desired position on the objects. According to the invention, a pulsed laser is used, since this results in only a slight heating and, after each heating by a laser pulse, the materials to be welded in the connection area are cooled again. This only leads to a slight melting of the materials to be welded, so that the width B of the weld seam 11 compared to a weld created by means of a cw laser, is significantly smaller.

Der Elektrodengrundkörper 9 und das Zündelement 10 werden in gleicher Richtung mit derselben Geschwindigkeit um die Längsachse Y rotiert. Nach einer Rotation des Zündkerzengrundkörpers 9 und des Zündelements 10 um die Längsachse Y beim Schweißvorgang bildet sich die Schweißnaht 11, die sich sodann über den gesamten Durchmesser des Zündelements 10 erstreckt.The basic electrode body 9 and the ignition element 10th are rotated about the longitudinal axis Y in the same direction at the same speed. After rotation of the spark plug body 9 and the ignition element 10th The weld seam is formed around the longitudinal axis Y during the welding process 11 , which then extends over the entire diameter of the ignition element 10th extends.

Während des Einstrahlens des Schweißstrahls 12 auf die Oberfläche 14 der Mittelelektrode 3 wird das Reflexionsmittel 13 periodisch gekippt, so dass der Schweißstrahl 12 in einer periodischen Bewegung entlang der Oberfläche 14 geführt wird. Vorzugsweise ist die Bewegung parallel zu Längsachse Y des Zündelements 10 und des Elektrodengrundkörpers 9. Durch diese örtliche Modulation des Einstrahlens des Schweißstrahls 12 wird eine gute Verbindungsbildung zwischen dem Zündelement 10 und dem Elektrodengrundkörper 9 gefördert.During the irradiation of the welding beam 12th to the surface 14 the center electrode 3rd becomes the reflection medium 13 periodically tilted so that the welding beam 12th in a periodic movement along the surface 14 to be led. The movement is preferably parallel to the longitudinal axis Y of the ignition element 10th and the electrode body 9 . Through this local modulation of the irradiation of the welding beam 12th there will be a good connection between the ignition element 10th and the electrode base 9 promoted.

Typischerweise wird das Reflexionsmittel 13 mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hz, hier z.B. 1200 Hz, gekippt. Die Rotation des Elektrodengrundkörpers 9 und des Zündelements 10 um die Längsachse Y des Zündelements 10 und des Elektrodengrundkörpers 9 hat eine wesentlich geringere Frequenz.Typically the reflective 13 tilted at a frequency of at least 1000 Hz, here eg 1200 Hz. The rotation of the electrode body 9 and the ignition element 10th about the longitudinal axis Y of the ignition element 10th and the electrode body 9 has a much lower frequency.

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.
In order to further reduce heating of the materials to be welded, the welding process is carried out in particular with the following parameters:
  • - 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 2 dargestellte Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Mittelelektrode 3, in der ein Elektrodengrundkörper 9 aus einem ersten Material, das insbesondere Nickel oder eine Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% enthält, und ein Zündelement 10 aus einem zweiten Material, das insbesondere ein Edelmetall ist, durch eine Schweißnaht 11 mit geringer Breite B verbunden sind, und durch das ein Aufschmelzen und damit ein Verlust an Reinmaterial des Zündelements 10 reduziert wird, so dass eine Resthöhe R des Zündelements 10 in Richtung der Längsachse der Mittelelektrode 3, und damit auch eine für die Zündfunkenbildung zur Verfügung stehende Oberfläche 15 des Zündelements 10 maximiert ist. Insbesondere beträgt ein Verhältnis der Resthöhe R des Zündelements 10 zur Breite B der Schweißnaht 11, jeweils gemessen entlang einer Längsachse X der Zündkerzenelektrode 1, 10:1. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass wenn die Resthöhe R des Zündelements 10 4 mm beträgt, die Breite B der Schweißnaht 11 0,4 mm beträgt.This in 2nd The method shown enables the production of a central electrode 3rd in which an electrode body 9 of a first material, which contains in particular nickel or an alloy with nickel as the main constituent in mass%, and an ignition element 10th from a second material, the is in particular a precious metal, through a weld 11 are connected with a small width B, and through which a melting and thus a loss of pure material of the ignition element 10th is reduced so that a residual height R of the ignition element 10th in the direction of the longitudinal axis of the center electrode 3rd , and thus also a surface available for spark formation 15 of the ignition element 10th is maximized. In particular, there is a ratio of the residual height R of the ignition element 10th to the width B of the weld 11 , each measured along a longitudinal axis X of the spark plug electrode 1 , 10: 1. In other words, this means that if the residual height R of the ignition element 10th 4 mm, the width B of the weld 11 Is 0.4 mm.

Dies ermöglicht für die auf diese Weise hergestellt Mittelelektrode 3 bei sehr guter Funkenbildung eine dauerhafte Stabilität gegenüber Korrosion und Erosion, so dass sich die Mittelelektrode 3 durch eine lange Lebensdauer auszeichnet. Fehlerbilder, wie z.B. Schweißporen oder Kerben, sind reduziert. Für die Mittelektrode 3 können aufgrund der sich ausbildenden Schweißnaht 11 mit geringer Breite B Zündelemente 10 mit reduzierter absoluter Höhe eingesetzt werden, wodurch zusätzlich Materialkosten eingespart werden können.This enables the central electrode produced in this way 3rd with very good spark formation, permanent stability against corrosion and erosion, so that the center electrode 3rd characterized by a long service life. Error patterns, such as welding pores or notches, are reduced. For the center electrode 3rd can due to the weld seam that forms 11 with small width B ignition elements 10th with a reduced absolute height, which means that additional material costs can be saved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10103045 A1 [0002]DE 10103045 A1 [0002]

Claims (11)

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 (12) eines gepulsten Lasers über ein Reflexionsmittel (13) auf einen Verbindungsbereich zwischen dem Elektrodengrundkörper (9) und dem Zündelement (10) gerichtet wird und die Schweißnaht (11) erzeugt, und - durch Kippen des Reflexionsmittels (13) der Schweißstrahl (12) über den Verbindungsbereich geführt wird.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), - In order to carry out the welding process, a welding beam (12) of a pulsed laser is directed via a reflection means (13) onto a connection area between the electrode base body (9) and the ignition element (10) and generates the weld seam (11), and - By tilting the reflection means (13) the welding beam (12) is guided over the connection area. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektrodengrundkörper (9) und das Zündelement (10) während des Ausführens des Schweißvorgangs mit einer Kraft (F) in Richtung der Längsachse (Y) des Elektrodengrundkörpers (9) und des Zündelements (10) gegeneinander gedrückt werden.Procedure according to Claim 1 , wherein the electrode base body (9) and the ignition element (10) are pressed against one another during the execution of the welding process with a force (F) in the direction of the longitudinal axis (Y) of the electrode base body (9) and the ignition element (10). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektrodengrundkörper (9) und das Zündelement (10) während des Ausführens des Schweißvorgangs mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung rotieren.Procedure according to Claim 1 or 2nd , wherein the electrode base (9) and the ignition element (10) rotate during the welding process at the same speed and in the same direction. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (13) mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hz gekippt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the reflection means (13) is tilted at a frequency of at least 1000 Hz. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellenlänge des gepulsten Lasers 1,03 bis 1,07 µm, 800 bis 1030 nm oder 1070 bis 2000 nm beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the wavelength of the pulsed laser is 1.03 to 1.07 µm, 800 to 1030 nm or 1070 to 2000 nm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schweißvorgang mit folgenden Parametern ausgeführt wird: - 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 Laserstrahls (12): 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.Method according to one of the preceding claims, wherein the welding process is carried out with the following parameters: - 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 - speed of travel of the laser beam (12): 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. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Material Nickel oder eine Nickellegierung mit Nickel als Hauptbestandteil und/oder das zweite Material ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung ist, wobei insbesondere das Edelmetall mindestens ein Element aus der Gruppe: Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, Ag, Au und Os ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first material is nickel or a nickel alloy with nickel as the main component and / or the second material is a noble metal or a noble metal alloy, in particular the noble metal at least one element from the group: Ir, Pt, Pd, Rh , Ru, Re, Ag, Au and Os is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zündkerzenelektrode eine Mittelelektrode (3) ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the spark plug electrode is a central electrode (3). Zündkerzenelektrode, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Spark plug electrode, produced by a method according to one of the Claims 1 to 7 . Zündkerzenelektrode umfassend einen Elektrodengrundkörper (9) aus einem ersten Material und ein Zündelement (10) aus einem zweiten Material, wobei der Elektrodengrundkörper (9) und das Zündelement (10) durch eine Schweißnaht (11) miteinander verbunden sind, wobei ein Verhältnis einer Resthöhe (R) des Zündelements (10) zu einer Breite (B) der Schweißnaht (11), jeweils gemessen entlang einer Längsachse (X) der Zündkerzenelektrode (1), 15:1 bis 10:1 beträgt.Spark plug electrode comprising an electrode base (9) made of a first material and an ignition element (10) made of a second material, the electrode base (9) and the ignition element (10) being connected to one another by a weld seam (11), a ratio of a residual height ( R) of the ignition element (10) to a width (B) of the weld seam (11), measured in each case along a longitudinal axis (X) of the spark plug electrode (1), is 15: 1 to 10: 1. Zündkerze umfassend eine Zündkerzenelektrode nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Zündkerzenelektrode insbesondere eine Mittelelektrode ist.Spark plug comprising a spark plug electrode after Claim 9 or 10th , wherein the spark plug electrode is in particular a center electrode.
DE102019201185.3A 2019-01-30 2019-01-30 Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug Pending DE102019201185A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201185.3A DE102019201185A1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201185.3A DE102019201185A1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019201185A1 true DE102019201185A1 (en) 2020-07-30

Family

ID=71524245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019201185.3A Pending DE102019201185A1 (en) 2019-01-30 2019-01-30 Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019201185A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021202135A1 (en) 2021-03-05 2022-09-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung laser array

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10103045A1 (en) 2001-01-24 2002-07-25 Bosch Gmbh Robert Manufacturing ignition plug electrode involves joining electrode to precious metal using heat generated by continuously operating laser beam, causing melting in boundary region
US20040192155A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method for manufacturing spark plug and apparatus for manufacturing spark plug
US20140184054A1 (en) * 2011-07-28 2014-07-03 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Clad Electrode for Spark Plug and Method For Manufacturing Same
DE102017214311A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Spark plug electrode and method for making this spark plug electrode and spark plug with spark plug electrode

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10103045A1 (en) 2001-01-24 2002-07-25 Bosch Gmbh Robert Manufacturing ignition plug electrode involves joining electrode to precious metal using heat generated by continuously operating laser beam, causing melting in boundary region
US20040192155A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method for manufacturing spark plug and apparatus for manufacturing spark plug
US20140184054A1 (en) * 2011-07-28 2014-07-03 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Clad Electrode for Spark Plug and Method For Manufacturing Same
DE102017214311A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Spark plug electrode and method for making this spark plug electrode and spark plug with spark plug electrode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021202135A1 (en) 2021-03-05 2022-09-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung laser array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19641856B4 (en) Spark plug for an internal combustion engine
DE10131391B4 (en) Spark plug for cogeneration system
EP1604772B1 (en) Process for welding a metal foil to a cylindrical metal pin
WO2001095447A1 (en) Electrodes, method for production thereof and spark plugs with such an electrode
DE102017123278A1 (en) Body with soldered ground pin, process for its preparation and its uses
EP3221937B1 (en) Spark plug electrode, method for the production thereof, and spark plug
WO2020165142A1 (en) Method for joining copper hairpins and stator
DE102019201185A1 (en) Process for producing a spark plug electrode, spark plug electrode and spark plug
WO2002060025A1 (en) Method for producing a spark plug electrode
DE102013022531B3 (en) A method of manufacturing a spark plug electrode assembly
DE10201698A1 (en) Method of making a spark plug electrode
DE102020116202A1 (en) Method for joining at least two hairpins
EP3669431A1 (en) Spark plug electrode and method for producing this spark plug electrode and spark plug with a spark plug electrode
EP1048052B1 (en) Method for manufacturing an electrode for discharge lamps
EP1413029B1 (en) Method for placing a precious metal tip on an electrode, electrode and spark plug
WO2001073907A1 (en) Spark plug for an internal combustion engine
DE10255187A1 (en) Joining electrode of spark plug to precious metal section comprises joining precious metal section with electrode using heat from laser beam
DE102004050164A1 (en) Process for welding a metal layer to a metal object involves using a laser to heat the bonding zone, and controlling the welding temperature by using a pyrometer
DE102004027229A1 (en) Method for welding workpieces made from aluminum or aluminum alloy comprises electrolytically oxidizing the workpieces and vaporizing each anodized layer using a pulsed laser beam
DE19808981A1 (en) Electrode with spiral attachment
DE112017006667T5 (en) Process for the production of spark plugs
WO2013045140A1 (en) Spark plug with side-mounted ground electrode
DE102018105928B4 (en) Method for producing an electrode arrangement for a spark plug
DE3438967A1 (en) Spring contact pin and a method for its production
DE102020104953A1 (en) Spark plug and method for manufacturing a spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified