DE3113748A1

DE3113748A1 - Verfahren zum herstellen von mimetallelektroden und danach hergestellte elektrode

Info

Publication number: DE3113748A1
Application number: DE19813113748
Authority: DE
Inventors: Nelson I. Kin; George T. 44883 Tiffin Ohio Payne
Original assignee: National Machinery Co
Current assignee: National Machinery Co
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1981-04-04
Publication date: 1982-03-18
Also published as: NL8101572A; JPS56163051A; BE888334A

Description

G- G 52 651

The National Machinery Company

Tiffin, Ohio 44883

U.S.A.

_lft Verfahren zum Herstellen von Bimetallelektroden und danach hergestellte Elektrode

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Elektroden und insbesondere eine neuartige und verbesserte Bimetallic elektrode für Zündkerzen od.dgl. und ein neuartiges und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung, zum Herstellen solcher Elektroden. Derartige Elektroden werden nachfolgend auch als "Verbundgußelektroden" bezeichnet.

Bimetallelektroden für Zündkerzen od.dgl. sind bekannt.

Solche Elektroden haben üblicherweise einen Kern, der normalerweise aus Kupfer besteht und mindestens zu einem großen Teil von einer äußeren Schicht, die meist aus Nickel besteht, umgeben ist. In den meisten Fällen werden beim Herstellen solcher Elektroden Teile, vjn denen der eine aus Kupfer und der andere aus Nickel besteht, . zusammengebracht und diese Teile gleichzeitig stranggepreßt. Nach dem Strangpressen erfolgt eine Endbearbeitung.

Eine Anzahl von Patentschriften beschreibt verschiedene Verfahren und Produkte dieser Art. Solche Patentschriften sind zum Beispiel die US-PS 2.955.222, US-PS 3.144.576, US-PS 3.356.882, US-PS 3.548.472, US-PS 3.803.892, US-PS 3.818.555.und US-PS 3.857.145.

(fäh EPA-u.PCT-SATZSPIEGEL-PAPIER

VS/ HcXMANN ARZT GMBH, MÜNCHEN, TEl. (CB?) 4 48G431

« Einige dieser Patente beschreiben Verfahren, in denen zwei flache Scheiben, die jeweils aus Metall bestehen, zusammen extrudiert werden. Bei solchen Verfahren neigt das rückwärtige Ende des Kupferkerns dazu, über einen gewissen Abstand über das Ende der äusseren Nickelschichti hinauszuragen.

Andere Patente beschreiben einen Zusammenbau aus einer Nickelkalotte und einem Stück Kupfer, das üblicherweise einen Kopfteil über dem offenen Ende der Kalotte und einen Teil mit reduzier trem Durchmesser aufweist, der in die Kalotte hineinragt« Auch in diesem Verfahren erhält man nach dem Extrudieren ein Teil, bei dem eine grössere Menge Kupfer· sich über das Ende des Nickeiüberzugs hinaus erstreckt.

Bei solchen Elektroden herrscht eine Neigung zur Bildung einer Lücke oder Leerstelle an der Verbindungsstelle zwischen dem inneren Ende von Kupfer und Nickel. Es wird angenommen», dass solche Lücken oder Leerstellen dadurch entstehen, dass· Nickel dazu neigt _r sich während dem Extrudieren zu dehnen und sich vom Kupfer zurückzieht, das sich ebenfals durch die Extrudiermatrize bewegt.

In noch weiteren der genannten Patente wird die Elektrode aus einem drahtartigen Verbundmaterial gefertigt, das aus einem Küpferkern und einer Nickelumhüllung besteht. In solchen Verfahren muss gewöhnlich geschweisst werden, um ein oder beide Enden der Elektrode zu verschliessen»

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung weist verschiedene Aspekte auf. Nach einem dieser verschiedenen erfindungsgemässen Aspekte ist ein System vorgesehen, um faktisch das Vorhandensein

von irgendwelchen Leerstellen zwischen dem inneren Ende des Kupferkerns und der Nickelumhüllung zu vermeiden.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Verbundelektrode aus einem Zusammenbau aus einer Kalotte und einem

Passkörper gebildet, in dem sich der Passkörper- nicht über ⁽ das Ende der Kalotte hinaus erstreckt. In dieser Struktur reicht nach dem Extrudieren das Kernmaterial nicht über das Ende der Umhüllung hinaus. Tatsächlich ist entsprechend den dargestellten erf induiigsgemässen Au s führung s ar ten. der Passkörper kürzer als die Kalottentiefe und versenkt vom offenen Kalottenende angeordnet, wenn der Kern und der Passkörper zusammengefügt werden,

Vorzugsweise wird nach dem Zusammenfügen das Kernmaterial einem Setzvorgang unterzogen, in dem das relativ weiche • Kupfermaterial unter Pruck innerhalb der Kalotte verformt wird, um sich der Kalottenform anzupassen und eventuelle Leerstellen zwischen dem Ende des Kerns und der Innenfläche .des Kalotten bodens auszuschalten.

In beiden dargestellten Ausführungsarten wird die mit dem Kern zusammengefügte Kalotte einer Extrusion unterworfen, bei der die die Extrusion verursachende Kraft zentral entlang dem Mittelpunkt konzentriert wird um sicherzustellen, dass zwischen dem inneren Ende des Kerns und den benachbarten Teilen der Kalotte während dem Extrudiervorgang · keine Ablösung erfolgt.

In einer der dargestellten Ausführungsarten ist das Kernmaterial vollkommen in dem Überzugmaterial verkapselt. Diese komplette Verkapselung wird ohne die nach dem Stand der Technik erforderliche getrennte Schweissung erzielt. In der komplett verkapselten Ausführungsart wird die mit

der Umhüllung zusammengefügte Kalotte "flascheiiförmig"

• - k -

eingefügt, um das offene Ende der Kalotte nach innen zu biegen, während eine Öffnung zwischen den Kalottenkanten verbleibt. Danach wird der flaschenartige Teil mit einem Werkzeug, das an seinem Ende eine Nase mit reduziertem Durchmesser aufweist, durch eine Extrudiermatrize gedrückt. Die Nase ergrei-ft die nach innen gekehrten Kanten und drückt sie nach unten gegen das Ende des Kupferkerns. Mit diaser Struktur wird sehr hoher Druck auf den Mittelpunkt des Teils konzentriert, an dem sich die Kanten des offenen Endes der Kalotte treffen und der Druck ist ausreichend, .um eine vollkommene Schliessung zu erreichen und den Kern komplett; zu verkapseln. Ausserdem, da der Druck in der Nähe des Mittelpunktes des Zusammenbaus in Ausrichtung mit dem Kernmaterial konzentrier-fc wird, wird auf den Kern geaügend Kraft ausgeübt, um zu gewährleisten, dass keine Lücke oder Abtrennung zwischen dem inneren Ende des Kerns und dem benachbarten Teil des Umhüllungsmaterials auftritt. In eine** solchen verkapselten Aus führung s art wird das Ende nach dem Extrudieren abgeschnitten und geprägt, so dass die fertige Elektrode einen gut geformten Kopfteil und einen voll verkapselten Kern aufweist.

In einer weiteren dargestellten Ausführungsart der Erfindung ist das Kernmaterial nicht volX verkapselt. Stattdessen ^liegt das Kernmaterial am nicht zündenden Ende der Elektrode frei. In dieser Ausführungsart ist der Zusammenbau aus Kern und Kalotte nicht flaschenartig eingeschnürt und die ^! Extrusion erfolgt durch einen Stempel, der das Ende des Passkörpers oder Kerns ergreift und so ein Mittel bildet, um den grossten Teil der Extrudierkraft auf das untere oder geschlossene Ende der Kalotte zu übertragen. Mit einer solchen Struktur, in der die Extrudierkraft hauptsächlich durch das Kernmaterial gewährleistet wird und in der ein geringerer Druck oder eine geringere Kraft gegen das offene Ende der Kalotte ausgeübt wird, erfolgt die Extrusion

ohne das Auftreten von grösseren Leerstellen an den unteren Kernenden.

In dieser Auäführungsart, in der das Kernmaterial nicht verkapselt ist, beinhalten die nachfolgenden Verf'^rmungsgänge das Abschneiden von überschüssigem Kalottenmaterial und danach erfolgen die Arbeitsgänge, die notwendig sind, um die endgültig gewünschte Form der Elektrode zu erreichen.

Diese und andere Aspekte der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen näher erklärt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1a bis 1k. sind Ansichten des Ablaufes der Arbeitsgänge für die Bildung einer Elektrode entsprechend der ersten erfindungsgemässen Ausführungsart;

Fig. 2 zeigt einen Satz Werkzeuge für die schrittweise Verformung der in den Fig. 1h bis 1k dargestellten Teile;

Fig» 3a- bis Jc zeigen eine geänderte Vorrichtung für das ^v Abschneiden und Prägen, in der das Teil aus Fig. 1h in einem einzigen Arbeitsgang und in eine', einzigen Satz Matrizen zu dem in Fig. 1h gezeigten Teil verarbeitet werden kann;

Fig. ha. bis 4d zeigen den Fortschritt einer Ausführungsart, in der das Kernmaterial nicht voll verkapselt ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen zeigen zwei erfindungsgemässe Ausführungsarten, von denen eine in der Herstellung einer aus einer

Verbundgusselektrode bestehenden Zündkerze besteht, in -der das Kernmaterial, gewöhnlich Kupfer, voll verkapselt ist, und"eine zweite Ausführungsart, in der das Ende des Kernmaterials freiliegt und die fertiggestellte Elektrode 5" am nicht zündenden Ende von der ersten Ausführungsart unterschiedlich ist. In den Zeichnungen ist der grösste Teil der Werkzeuge nicht dargestellt, da dem Fachmann wohlbekannte Werkzeuge verwendet -werden können," um die Arbeitsgänge durchzuführen, die notwendig sind, um die Teile in ihre endgültige Form zu bringen. In manchen Fällen ist jedoch besonders typisches Werkzeug dargestellt, aber es versteht sich, dass in manchen Fällen andere Fertigungsschritte und Werkzeuge verwendet werden können.

Fig. 1a bis 1c zeigen die Fertigungsschritte für die Herstellung der Kalotte, die'aus. einem wärmebestädigen Ma-. "fcerial gebildet wird, das für Zündkerzen geeignet ist, wie' zum Beispiel Nickel. Wie in ^Fig» 1a dargestellt, wird ein zylindrischer Formkörper oder ein Rohteil 10 vom Ende einer Stange oder eines Barrens abgeschnitten» Bei diesem Schneid·* Vorgang sind die Enden des Rohteils nicht völlig rechteckig und weisen sich in entgegengesetzer Richtung erstreckende _Λ abgeschrägte Abschnitte 11 auf, die sich aus dem Schneidvorgang ergeben.

·

^! ..· Die Unebenheit der Enden des Formkörpers 10 wird durch den ersten Glättvorgang ausgeglichen, dessen Endprodukt in Fig. 1b dargestellt ist. In dieser Fig, weist das rechteckig geformete Rohteil 12 einen Durchmesser auf, der weitgehend gleich dem Durchmesser des Rohteils oder Formkörpers 10 ist, aber die Enden 13 sind weitgehend quadratisch und flach. Die Werkzeuge für das Abflachen des Formkörpers wurden nicht dagestellt, beinhalten jedoch normalerweise eine Matrizengrösse, die das Rohteil mit einem quadratisehen inneren Ende aufnehmen kann und die zumindest teil-

weise mit einem Auswurfzapfen und einem damit zusammenwirkenden ¥erkzeug versehen ist, das ein rechteckiges Ende aufweist, das mit der Matrize zusammenwirkt, um den in Fig. 1b dargestellten Formkörper zu bilden.

"

• Nach dem Besäumen wird der Formkörper 12 durch rückwärtige Extrusion in ein kalottenförmiges Teil geformt und die Kalotte wird wie in Fig. 1c dargestellt geformt. Solch eine Kalotte Ik hat eine Begrenzungswand 16 und eine zylindrisehe Seitenwand 17, die sich von der Begrenzungswand 16 ■ .zum äusseren oder offenen Ende 18 erstreckt» Die Kalotte besitzt eine zylindrische Innenwand 19, die sich zur Begrenzungswand 16-erstreckt» Vorzugsweise wird die Kalotte in einer einzigen Maschine geformt, wie zum Beispiel einem Doppelschlag^-Stauchstempel, der automatisch Formkörper 10 von der Metallstange abschneidet und das Besäumen und Extrudieren nacheinander in einem einzigen Arbeitsgang in einer einzigen Matrize in zwei Arbeitshüben durchführt. Es versteht sich jedoch, dass für die Herstellung der Kalotte auch andere Maschinen verwendet werden können.

Naiph der Formgebung, in der die Kalotte 14 hergestellt wird, „werden die Kalotten in eine Reinigung station befördert, in der.'die Kalotte, gründlich gereinigt werden, um aus Gründen, die nachstehend erörtert werden, Fette und andere Fremdkörper gründlich zu entfernen.

Das Kernmäterial, gewöhnlich Kupfer, wird von Stangen abgeschnitten, um den in Fig. 1b dargestellten Formkörper 21 fir den Kern herzustellen. Auch hier ist der Formkörper 21 des Kerns weitgehend zylindrisch, aber der Schneidvorgang ergibt eine Endfläche, die nicht vollkommen glatt oder rechteckig ist. Die Formkörper 21 werden gründliche gewaschen, um alle Fremdkörper.und Fette od.dgl. zu entfernen und der Formkörper 21 und die Kalotte werden vorzugsweise in einer

automatischen Maschine zusammengefügt, um den in Fig. 1e dargestellten Zusammenbau zu erhalten. Vorzugsweise wird der Formkörper 21 so bemasst, dass er ohne Interferenz genau in die zylindrische Öffnung 19 passt. Es ist zu bemerken, dass., wie in Fig.. 1e dargestellt, eventuell ein kleines Spiel 22 zwischen dem inneren Ende des Formkörpers 21 und der Begrenzungswand 16 des kalottenförmigen Rohteils lh auftreten kann. Es ist wichtig, diesen Freiraum, zu entfernen, wenn die fertiggestellte Elektrode keine Leerstellen zwischen dem inneren Ende des Kupferkerns und dem benachbarten Teil des Nickelmaterials aufweisen soll.

• Ein Verfahren, um dies zu erreichen, besteht darin, den Formkörper 21 in der Kalotte 14, wie in Fig. 1 f dargestellt, einem Setzvorgang zu unterziehen. Dieser Setzvorgang wird dadurch erireicht, dass man den in Fig. 1e gezeigten. Zusammenbau in einer Matrize anordnet und gegen den kupfernen

. Formkörper mit, einem Werkzeug drückt, das ein rechteckiges J. . Ende aufweist und so geformt ist, dass es genau auf die v—:^»,.

Öffnung 19 passt. Bei diesem Arbeitsgang wird die Kalottenform nicht verändert. Da Kupfer relativ weich ist und die Kalotte einen relativ kleinen Durchmesser aufweist,„können relativ niedrige Kräfte eingesetzt werden. Diese Kraft sollte jedoch ausreichend s"ein, um das Kupfer zu veranlassen, ' den Hohlraum in der Kalotte gut auszufüllen und sich eng mit den Wänden des Hohlraums zu verbinden. Eine Kraft im. Grössenbereich von 80.000 bis 100.000 Pfund pro Quadratzoll Hat sich als ausreichend erwiesen, um diese Stauchung des Kupfers zu erreichen und eine komplette Setzung des Kupferkörpers 21 in der Nickelkalotte zu erreichen. Wenn jedoch das Material, aus dem der Kern geformt wird, härter ist, so wären grössere Kräfte für die Stauchung erforderlich.

Die Reinigung des Formkörpers und der Kalotte ist wichtig, ui die Anwesenheit von Fremdkörpern oder Schmierfetten an

den Flächen zwischen dem Kernkörper 21 und der Innenwand der Kalotte Ik zu vermeiden und es is-t empfehlenswert, den in Fig. 1f dargestellten Setzvorgang ohne das Vorhan4 densein "von Schmierfetten und Fluiden durchzuführen, damit .das Interface sauber ist. Nach "dem Setzvorgang besteht ein «nger Zusammenhalt, der das Eindringen von Fremdkörpern verhindert. ■ " -

Wie oben angegeben, werden zwei Ausführungsarten der Erfindung offenbart. In der einen wird ein voll verkapselter Kern erzielt und in der anderen erhalt man eine Elektrode, bei der in der fertigen Elektrode das nicht zündende Ende freiliegt. Beide Ausführungsarten enthalten die in den Fig. 1a bis 1f dargestellten Arbeitsschr-itte und unterscheid den sich nur' in dem Ablauf der Arbe its schritte nach Herstellung des in Fig. 1f dargestellten Zusammenbaus.

Eine erste Form-der ersten Ausführungsart, in der der Kern voll verkapselt ist, entspricht den in Fig. 1g bis 1k dargestellten Arbeitsschritten. In diesem Arbeitsgang: wird der in Fig. 1f gezeigte Zusammenbau flaschenähnlich veirformt, indem der Teil der Kalotte 14, der sich über den Kern 21 hinaus erstreckt, wie in der Fig. 1g bei 2k dar-_χ gestellt, nach innen gebogen wird, um das Kalottenende teilweise über dem Kernkörper 21 zu schliessen. Bei diesem Vorgang werden die offenen Kanten 24 jedoch nicht vollkommen •_: verschlossen und es verbleibt über dem Kernkörper 21 eine Öffnung 26.

In den Fig. 2 und 1h wird der flaschenförmige Zusammenbau aus Fig, 1g in eine Sxtrudiermatrize 31 eingeführt, die aus einem äusseren Matrizenteil 32 mit einer zylindrischen Bohrung 33 besteht, die so bemessen ist, dass sie den flaschenförmigen Zusammenbau mit engem Spiel aufnehmen kann.

Innerhalb der äusseren Matrize 32 befindet sich der eigent-

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liehe Extrudierstempel 34, der einen Einlassteil 36 und einen Extrudierhals 37 aufweist. Jenseits des Extrudierhalses 37 befindet sich ein leicht vergrösserter Durchgang •lin~dem Stempel, um ein Spiel zu gewährleisten.

* Am Stauchstempelschlitten ist ein damit zusammenwirkendes Werkzeug, 41 vorgesehen, das gegen die Extrudiermatrize 31 in eine vordere Totpunkt stellung bewegt werden kann, die in Fig. 2 dargestellt ist. in solches Werkzeug enthält einen zylindrischen Aussendürchmesser 42, der den Durchgang 33 in relativ engem Sitz aufnimmt und eine Nase 43 mit reduziertem Durchmesser· aufweist.. Das Ende des Werkzeugs . 42 ist in Fig. 1h in vergrössertem Masstab dargestellt. In der offenbarten Ausführungsart hat das Werkzeug 41 entlang seinem Hauptdurchmesser einen Durchmesser von etwa 0,2 Zoll.

Die Nase 43 weist an ihrem Ende einen Durchmesser von 0,15 " ZToII. auf und ist vom Ende weg in einem Winkel von etwa 15 oder einem eingeschlossenen Winkel von 30 angeschrägt. An-ider Verbindungsstelle zwischen der Nase 43 und dem Haupt-.20 teil des Werkzeugs ist ein Radius 44 vorgesehen.

Der Durchmesser an der Endfläche 46 des Werkzeugs ist grosser als die in dem flaschenartigen Teil vorgesehene Öffnung _Λ Folglich verden die Kanten der Kalotte, die während dem Einflaschen nach innen gebogen werden, von der Endfläche 46 des Werkzeugs ergriffen und nach innen in Eingriff mit

. >. dem äusseren Ende? des Kerns 26 gebracht» Vorzugsweise ist der Durchmesser der Endfläche etwa gleich dem Durchmesser des Kernkörpers 21, so dass, wenn die Aussenkante der Kalotte nach innen gedreht wird, die von der Nase auf den Zusammenbau ausgeübte Kraft auf das geschlossene Ende des Kupferkerns 21 übertragen wird, um durch den Kern eine axiale Extrudierkraft auf den Zusammenbau zu übertragen. Dies verringert jede Neigung zur Bildung von Leerstellen am "gegenüberliegenden Ende des Kerns. '

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Wie am besten in Fig. 1 h dargestellt, bildet sich während dem Extrudiervorgäng ein gewisser Grad rückwärtiger Extrusion im Nickel der Kalotte rund um die Nase ^3, so dass sich ein. kalottenförmiges Ende oder ein rohrförmiger Abschnitt A-7 bildet. Während das Teil durch die Extrudiermatrize gedrückt wird, wird sein Durchmesser um 50$ reduziert und es wird ein länglicher Schaft ^8 gebildet, in dem ein Kern k$ völlig in dem Umhül lungs material, wie zuta Beispiel Nickel 51, verkapselt wird. Aufgrund der von der Käse h-3 auf die Begrenzungswand 52 ausgeübten Druckläonzentration ergibt sich eine komplette Schliessung und es' wird angenommen, dass die Neigung besteht, eine Druckschweissung zu bilden.

Es ist wichtig, sicherzustellen, dass kein Gas oder andere Verunreinigungen während dem ersten Verformungsvorgang in der Kalotte 14 eingefangen werden und deshalb ist der Stempel mit einer axialen Entlüftungsöffnung. 53 versehen, die · in Übergrösse in Fig. 2 dargestellt ist. !irgendwelche Schmierstoffe oder Gas, die sonst mit dem Kern verkapselt würden, werden durch die Entlüftungsöffnung 53 entfernt, während die Kalotte um den Kern geschlossen wird»

Fig. 1h zeigt ebenfalls, dass keine Leerstelle am inneren Ende $h des Kerns 4°. auftritt und inniger Kontakt zwischen dem Kernmaterial und der umgebenden Umhüllung gewähleistet ist. Diese Vermeidung von Leerstellen wird teilweise in jedem der beiden Verfahren erreicht. Zuerst wird in dem Setzvorgang der Kern 21 voll gegen die Innenfläche der Kalotte 14 gedruckt, wie in Fig. 1g dargestellt. Zweitens · ist die Grosse der Nase k3 so beschaffen, dass ein ausreichend grosser Druck für die Einleitung des Extrudiervorganges entlang einem Bereich ausgeübt wird, der weitgehend gleich dem Bereich des ursprünglichen Formkörpers 21 ist, so dass die für die Einleitung der Extrusion notwendige

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Kraft durch den Formkörper 21 auf die untere Wand der Kalotte ausgeübt "wird.

In einer Form der in den Fig. 1i bis 1h. und in Fig. 2 dargestellten Ausführungsart besteht der nächste Arbeitsgang darin, den rohrförmigen Abschnitt kj des Umhüllungsmaterials zu besäumen, was durch rückwärtige Extrusion um die Nase k3 erreicht wird. Dfeser Abschnitt, Ffg. 1i, wird dadurch entfernt, dass der in der Extrudiermatrize 31 gebildete extrudierte Teil in eine Besäummatrize 57 gedrückt wird, welche ein äussere Matrize 58 mit"einer Durchgangsbohrung 59 enthält, die einen Durchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser des in Fig. 1i dargestellten Schnitteiis 60 ist. Der Abschnitt 56 wird von dem Teil entfernt, während es' durch ein Werkzeug 61 in die Matrize gedrückt wird.

Nach dem Besäumvorgang gewährleistet eine Abstreifmanschette 62, dass der Abschnitt 56 nicht auf dem Werkzeug 61 zurückgehalten wird, während es aus der vorderen TotpunktstGllung abgezogen wird.

' ■

Nach Vollendung des Arbeitsgangs in der zeiten oder Besäummatrize wirft ein Auswurfzapfen 63 den abgeschnittenen • Teil aus, der zu einem Prägestempel 66 befördert wird, der _v einen zentralen Durchgang aufweist, der so bemessen ist, dass er den Schaft k8 aufnehmen kann. Ein flaches Werkzeug 68 ergreift den Kopfteil und staucht den Kopf entlang der Fläche des Prägestempels 66, um, wie in Fig, 1j dargestellt, einen vergrösserten Kopf 69 zu bilden. Während diesem Prägevorgang wird die Unterseite des Kopfes 6$ mit kontrollierter Oberfläche genau definiert.

In der Endbearbeitung wird das Teil erneut in einer Besäumungsmatrize 71 in die in Fig. 1k dargestellte Endform gebracht. Hier arbeiten wieder ein Werkzeug 72 und ein Abstreifer 73 zusammen, u:n einen Ring Abfallmaterial Jk, der

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in Pig. 1k dargestellt ist, zu entfernen und die äusseren Kanten des Kopfteils 69 zu begradigen» Der Abstreifer 73' wird erneut betätigt, um sicherzustellen, dass Abfallmaterial nicht im Werkzeug 72 verbleibt, wenn es zurückge-' zogen wird»

Fig. 3a bis 3c zeigen eine Abwandlung der ersten Ausführungsart,. in der die Trimm- un Präge vorgänge in einer einzigen Matrize durchgeführt werden. In diesem Fall ist das in Fig. 3a gezeigte Teil das gleiche, wie das In Fig. 1a gezeigte Teil, das in der Extrudiermatrize fertiggestellt wird. Dieses Teil wird in einer kombinierten Matrize j6 angeordnet,die das überschüssige Material abschneidet und ebenfalls den Prägeg_ang durchführt. Diese Matrize ist mit einem äusseren Matrizenteil versehen, das eine Bohrung 7T aufweist, die so bemessen ist, dass sie den rohrförmigen Abschmitt ^7 aufnehmen kann. Innerhalb der Matrize fG ist ein zweiter Matrizenteil 78 vorgesehen, der eine Bohrung 79 aufweist, die einen Durchmesser hat, der gleich dem notwendigen Höchstdurchmesser des Kopfteils der Elektrode ist. Diese Bohrung erstreckt sich zu einer flachen. Schulter bei 8-1 , die von einer zweiten inneren Matrize gebildet wird und eine Durchgangsbohrung 82 aufweist, die einen \ Durchmesser hat,, den den Schaft k8 im Passitz aufnimmt. .

Während der extrudierte Teil mit einem Werkzeug 83 in die Matrize 78 gedrückt wird,, gleitet der zu Ausschuss werdende Teil in die Bohrung 77 und wird vom Rohteil durch Eingriff mit der Schulter 84 abgeschnitten. Das abgeschnittene Rohteü wird weiter in die Matrize 78 gedrückt und der Kopfteil wird gegen die Schulter 81 geprägt und in der Bohrung 79 in einen genau definierten Kopfteil geformt. So wird in der in Fig. 3b dargestellten Matrize eine fertige Elektrode 867 in einem einzigen Arbeitsgang aus dem in Fig. 3a gezeigten Teil hergestellt.

Es wird eine zweite Ausführungsart der Erfindung für die Herstellung einer Zündkerzenelektrode offenbart, in der das Kernmaterial nicht voll verkapselt ist. Diese Ausführungsart beinhaltet die in den Fig, 1a bis 1f dargestellten Arbeitsschritte, gefolgt von den in den Fig. 4a bis hä. dargestellten Arbeitsschritten. In dieser Ausführungsart wird die Kalotte 14 in der in den Fi.g *-\a. bis 1c dargestellten Art gebildet. In der gleichen Yeise wird der Formkörper 21 wie in Fig.·1d dargestellt geformt uznd wie TO in Fig.. 1e zusammengebaut: und schliesslich wie in Fig. 1f dargestellt gestaucht. In der zweiten Ausführungsart wird der Zusammenbau jedoch nicht, flaschenf Örmig zusammengefügt, sondern direkt zu der Extrudiermatrize befördert, in der die Extrusion 101 erfolgt.

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• Die Vorrichtung und Matrize für die in Fig., 4a dargestellte Extrusion ist im wesentlichen gleich dem Werkzeug, das verwendet wird, um die in Fig. 1h dargestellte Extrusion durchzuführen. Da das Teil jedoch nicht vorher flaschenförmig

2© zusammengefügt wurde, fasst die Nase 102 nach unten in das offene Ende der Kalotte 14 und ergreift das Ende des Kernkörpers 21, Die Länge der Nase 1O2 ist so gewählt, dass die __x Endfläche des Kupferkerns 21 von der Endfläche 103 der Nase 102 ergriffen wird, bevor der Stempel sich aus dem Boden der Kalotte abzieht, um sicherzustellen, dass eine grössere Kraft auf die Begrenzungswand 16 der· Kalotte durch den Kern 21 ausgeübt wird, wenn die Extrusion beginnt. Mit einer solchen -Anordnung wird uie Neigung zur Bildung einer Leerstelle am inneren Ende des Kerns wesentlich verringert.

Bei Beendigung des Extrudiervorganges besitzt das extrudierte Teil eine geschlossene innere Begrenzungswand 104, eine zylindrische Seitenwand I06 und eine rohrförmigen Teil ΙΟΥ mit vergrössertem Durchmesser, die alle aus, dem Material der Kalotte 14 gebildet wurden. Der Kern 21 hat eine

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längliche Form, um einen Kernquerschnitt 108 zu bilden, der sich von einem inneren Ende 109 zu einer freiliegenden Endfläche 111 erstreckt.

In der zweiten dargestellten Ausführungsart -wird angestrebt, eine wie in Fig. 4d dargestellte Elektrode herzustellen, ^Dies wird erreicht, indem man das extrudierte Teil 101 in. eine Besäümmatrize ähnlich dem Matrizenzusammenbau 57 schiebt, in der sin rohrförmiger Ausschussabschnitt 112 vom oberen Ende des extrudierten Teils abgeschnitten wird, wobei ein Yerbundgussteil 113 zurückbleibt, das einen einheitlichen Aussendurchmesser aufweist. Nach dem Schneidvorgang, wird das Verbundgussteil 113, wie in Fig, kc dargestellt, zwischen einer Matrize 116 und einem Stempel 117 teilweise gestaucht, um zwischen seinen Enden eine verbreiterte Rippe 118 zu bilden» ^in Auswurfzapfen 119 hält das . innere Ende des Teils während dem Stauchvorgang, und wirft den gex-ippten Teil 120 aus,, während das Werkzeug 117 von der Matrize 116 abgezogen wird. Uh dem letzten in Fig. kd.

dargestelLten Arbeitsgang werden zwei oder mehr-ere Quer·- schlitze in dem offenen Ende des Teils geformt, um Ver-,atöcerungspedale 12ί und 122 zu bilden, die mit der Rippe

118 zusammenwirken, um eineStruktur zur Befestigung in. ν einer Zündkerze zu bilden.

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In beiden dargestellten Ausführungsarten. werden die Kalotte und der Formkörper so geformt, dass der Kein nicht über das offene ^Ende der Kalotte hinausreicht, wenn, beide, zusammengefügt werden. Vorzugsweise wird der Kern dann gestaucht, um sicherzustellen, dass kein Spalt zwischen der Begrenzungswand 16 der Kalotte 14 und dem inneren Ende der Kalotte auftritt, In der zweiten Ausführungξart werden die Teile da durch auch fest miteinander verbunden, so dass sie weitergeleitet und automatisch in eine Maschine eingeführt werden können, in der die Extrusion erfolgt, ohne

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dass Gefahr besteht, dass der Kern aus der Kalotte fällt. Das flaschenartige Zusammenfügen aus der ersten Ausführungsärt würde dies übrigens auch verhindern, selbst venn keine Stauchung durchgeführt wird.

In. der Aus führung s ar t, in der volle Verkapselung, gewährleistet wird, erfolgt die Extrusion mit einem Stempel, der eine Nase mit relativ kleinem Durchmesser aufweist, die sehr hohen Druck, entlang den nach innen gedrehten Kanten der Kalotte oder dem äusseren Rand ausübt, um eine vollkommene Schliessung für die komplette Yerkapselung des Kerns zu gewährleisten und gleichzeitig sicherzustellen, dass kein Spalt oder keine Lücke am gegenüberliegenden Ende des Kerns bei Beginn des Extrudiervorgangs auftritt, Um weiterhin sicherzustellen, dass keine Leerstellen vorhanden sind und dass entlang dem Interface zwischen dem Kern und der Kalotte guter Kontakt besteht, ist es wichtig, dass beide Teile gründlich gereinigt werden, bevor sie zusammengefügt werden und dass eventuelle Fremdkörper und ' Fette soweit, wie möglich entfernt werden.

Ss ist möglich, vorliegende.Erfindung in getrennten Maschinen herzustellen. Zum Beispiel kann eine Doppelschlagma-_λ schine verwendet werden^ um die Kalotte lh herzustellen und eine getrennte Sehneidvonrichtung kann verwendet werden, um den Formkörper oder Kern 21 anzufertigen. Nach dem Reinigen beider Teile kann das Zusammenfügen des Kerns 21 mit der Kalotte in einer automatischen Maschine erfolgen. Eine solche Montagevorrichtung kann ebenfalls für den Stauchvorgang verwendet werden und ebenfalls für das eventuelle flaschenartige Zusammenfügen, obwohl dieser Arbeitsgang auch in einer Maschine durchgeführt werden kann, die für die

nachfolgenden Arbeitsgänge verwendet wird, Schliesslich können das Extrudieren und das nachfolgende Besäumen

in einer getrennten Endbearbeitungsmaschine erfolgen. Ob-

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wohl geplant ist, für die Abwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens getrennte Maschinen einzusetzen, versteht sich, dass auch kombinierte Maschinen entwickelt werden können und dass, innerhalb der weitläufigeren Aspekte der Erfindung wesentliche Veränderungen der versqhiedenen Bearbeitungsschritte möglich sind.

•Obwohl bevorzugte Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden, versteht sich, dass verschiedene Veränderungen und andere Anordnungen der Teile vorgenommen . werden können, ohne dass von^ dem hier offenbarten und beanspruchten Umfang der Erfindung abgegangen wird.

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Liste der Bezeichnungen

10 - Formkörper, Rohteil

11 - abgeschrägter Abschnitt 12

13 - Enden

14 - Kalotte

16 - Begrenzungswand

1? ·=■ zylindrische Seitenwand

18 - offenes Ende

19 -' zylindrische Öffnung

21 - Formkörper

22 - Spiel

24 - offene Kanten

26 - üffnung

31	Extrudiermatrize
32	äusserer Matrizenteil
33 * -	zylindrische Bohrung
34	Extrudierstempel
35
36 ' -	Extrudierhals
38
39 ■-
40 - Λ Ί
41 42 -	Aussendurchmesser
43	Nase
44 -	Radius
45
46	Endfläche

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47	rohrförimger Abschnitt	-	Nickel hülle	-	Abschnitt	-	Prägestempel	-	flaches Werkzeug	-	-	flache Schulter
48	Schaft	Begrenzungswand	Besäummatrize	-	Kopf	- Besäummatrize
49	Kern	Entlüftungsöffnung	äussere Matrize	Werkzeug
50	inneres Ende	Durchgangsbohrung	Abstreifer
51	Schnitteil	Abfallmaterial
52	Werkzeug
53	Abstreifmanschette	kombinierte Matrize
54	Azswurfzapfen	Bohrung
55	zweiter Matrizenteil
56	Bohrung
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81

83 - Werkzeug

84 - Schulter

86 - fertige Elektrode

101 - Extrusion, extrudiertes Teil

102 - Nase

103 - Endfläche

104 - Begrenzungswand

107 - rohrförmiger Teil

108 - Kernquerschnitt

109 - inneres Ende

110 -

111 - freiliegende Endfläche

112 - Ausschussabschnitt

114 -

115 -

116 - Matrize

117 - Stempel

118 - verbreiterte Rippe

119 - Auswurfzapfen

120 - gerippter Teil 121' - Verankerungspedal 122 - Verankerungspedal

Leerseite

Claims

Patentanspruch.» t

/i Jverfairren für die Herstellung von Verbundgusselektroden -"L··/ £ü_r Zündkerzen od.dgl., dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Metallmenge in eine Kalotte (1*0 geformt wird, die eine zentrale Öffnung aufweist, die sich von einem offenen Ende (18) zu einem geschlossenen Ende* ('T 6) erstreckt, dass aus einem vom ersten MetalX unterschiedlichen zweiten Metall ein Kern (21) gebildet wird, der in die zen-IQ trale Öffnung so eingesetzt wird, dass der Kern nicht über das offene Ende hinausragt, und dass ein Eactrudier-.

Vorgang eingeleitet wird, indem die Kalotte und der Kern

. ' in eine an einem Ende «!verschlossene Extrudiermatrize mit

einem Werkzeug eingepresst werden, das eine Endfläche '(^6, 1Ο3) aufweist", die ebenso klein ist, wie die zentrale Öffnung, damit durch den Kern starke Extrudiarkräfte auf die Begrenzungswand (5^, 1θ4) ausgeübt werden.

2„. Verfahren zur· Herstellung von Verbundguss elektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (21) vor dem.Extrudiervorgang in der Kalotte (i4) gestaucht wird, so dass er sich an die benachbarten FXächen der -_x Kalotte fest anpasst,

3· Verfahren zur- Herstellung von Verbundgusselektroden

:. nach -Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Extrudiervorgang ein Abschnitt (56, 112) des Metalls an der dem geschlossenen Ende (5^, 104) gegenüberliegenden ν. ζ Seite von dem extrudierten Teil abgetrennt wird. 30

k_e Verfahren für. die Herstellung von Verbundgusselektroden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschniut (56, 112) des ersten Metalls weitgehend rohrförmig ist.

5» Verfahren zur Herstellung von Verbundgusselektroden nach

Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass der extrudierte.Teil an seinem Ende gegenüber dem. geschlossenen; Ende gestaucht wird. " *

.6. Verfahren für die HerstelLung von Verbundgusselektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende (18) vor dem Extrudiervorgang flaschenförmig geformt wird und dass das offene Ende geschlossen wird, um den Kern (21) volL zu verkapseln.

Verfahren für die Herstellung von. Yerbundgusselektroden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende (1§) während dem Extrudiervorgang völLig verschlossen wird.

8» Verfahren für die HerstelLung von Verbundgusselektroden nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dasa ein TeiX des ersten MetalLs nach rückwärts um die Endfläche'des Werkzeugs extrudiert wird, um einen rohrförmigen TeIL

(47) zu bilden.

9. Verfahren für die HerstelLung von Verbundgusselektroden _x . nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass- der rohrförmige Teil (^7) anschiiessend abgeschnitten wird.

• 10·. Verfahren für die Herstellung von rohrförmigen Elektroden nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende ein Kopfteil (69) gebildet wird.

Verfahren für die HerstelLung von Verbundgusselektroden für Zündkerzen od.dg., dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Metall in eine Kalotte (i^) geformt wird, die eine zentrale Öffnung aufweist, die sich von einem offenen Ende (18) zu einem geschlossenen Ende (16) erstreckt, dass aus einem zweiten unterschiedlichen Metall ein Kern

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.(21) gebildet: wird, der in die zentrale Öffnung eingesetzt wird, wobei der Kern versenkt von dem offenen Ende angeordnet wird, und die Kalotte flaschenförmig verformt wird, um das offene Ende wenigstens teilweise um den Kern zu schliesaen, wobei der Kern und die Kalotte gleich-

■ " zeitig extrudiert werden, indem man eine Kraft entlang dem teilweise geschlossenen offenen Ende beaufschlagt, wobei diese Kraft den Extrudiervorgang ebenfalls veranlasst, das offene Ende vollkommen zu schliessen, um den Kern zu verkapseln.

12» Verfahren für die Herstellung von Verbundgus selektiroden nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft anfänglich in usrichtung mit der zentralen Öffnung und über einen Bereich beaufschlagt wird, der etwas grosser als die Fläche der zentralen Öffnung ist.

13· Verfahren für die Herstellung von Yerbundgusselektroden nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft durch ein Werkzeug aufgebracht wird, das eine Nase (O) mit reduziertem Durchmesser aufweist, und dass das erste Metall" ebenfalls rückwärts um die Nase extrudiert wird, um einen rohrförmigen Teil (^7) zu bilden.

l4. Verfahren für die Herstellung von Verbundgusselektroden nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet j dass der rohrförmige Teil (^7) besäumt wird, um einen erweiterten Abschnitt (60) an dem voll geschlossenen Ende zu belassen.

3D 15· Verfahren für die Herstellung von"Verbundgusselektroden für Zündkerzen od.dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ein ■erstes Metall in eine Kalotte (i4) geformt vird, die eine. zentrale Öffnung aufweist, die sich von einem offenen Ende (18) zu einem geschlossenen Ende (16) erstreckt,

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dass aus einem zvreifen unterschiedlichen Metall ein Kern (21) gebildet wird, der in der zentralen Öffnung Vom offenen Ende wegversetzt angeordnet ist, dass: der· Kern in der zentralen Öffnung gestaucht wird, so dass; «r sich an die benachbarten Flächen der Kalotte ohne

Materialverformung der Kalotte anpasst,-wonach die Kalotte und der Kern zusammen durch eine Extrudiermatrize zuerst mit dem' geschlossenen Ende gedrückt werden, wobei. auf den Kern eine ausreichende Kraft beaufschlagt wird, 1Ö so dass ausreichender Kontakt zwischen dem Kern und dem . geschlossenen Ende besteht, während der Extrud-iervorgang abläuft. . '

16· Verfahren für die He-irs teilung von Yerbundgusaelektröden ' nach Anspruch 15*■ dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende (18) während dem Extrudiervorgang völlig verschlossen wird, um den Kern (21) komplett zu verkapseln,

17· Verfahren für die Herstellung von Verbundgusselektroden 2© nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass· der Extrudiervorgang ohne Verschliessen des offenen Endes (i8) der Kalotte (i4) durchgeführt wird,

18, Verfahren für die Herstellung von Verbundgus selektroden für Zündkerzen ooL.dgl,, dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere Metallkalotte (i*f) mit einem offenen Ende (18) und einem geschlossenen Ende (16) gebildet wird, dass. ein zylindrischer Kern (21) aus einem anderen Metall in der Kalotte so angeordnet wird, dass der Kern nicht über das offene Ende hinausragt, und dass- die Kalotte und der-Kern mit dem geschlossenen Ende zuerst durch eine Extrudiermatrize gedrückt werden., wobei· eine Kraft hauptsächlich durch den Formkörper auf das geschlossene Ende beaufschlagt wird, um ein Verbündteil zu produzieren, in dem inniger Kontakt zwischen dem inneren Ende des Kerns

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und dem geschlossenen Ende der Kalotte besteht.

19. Elektrode für Zündkerzen od„dgl. mit einem Kern aua Metall., wie zum Beispiel Kupfer od.dgl», und einer Aussenfläche aus Metall, die den Kern komplett verkapselt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode durch gleichzeitiges Extrudieren des Kernmaterials und. der äusseren Metallfläche durch eine Kraft gebildet wird, die· auf die nach innen gekehrten Kanten einer Kalotte (i4) aus dexäusseren Metallschicht beaufschlagt wird und welche die nach innen gekehrte Kante voll· verschliesst und einen wesentlichen Teil der Extrudierkraft auf das geschlossene Ende (i6)-der Kalotte über den Kern (21) beaufschlagt,

2O» Elektrode nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an ihrem Ende ein Flansch vorgesehen ist, auf den die Kraft beaufschlagt wird.