DE3447342A1

DE3447342A1 - Hochspannungselektroden fuer das zuendsystem von brennkraftmaschinen und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE3447342A1
Application number: DE19843447342
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlinen Grünwald; Hans-Peter Dipl.-Min. Dr. 7000 Stuttgart Koch; Gundmar Dipl.-Phys. Dr. 7257 Heimsheim Leuze; Hans Dr.-Ing. 7143 Vaihingen Neu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1986-06-26
Anticipated expiration: 2004-12-25
Also published as: AU5204386A; DE3447342C2; US4728362A; WO1986003807A1; BR8507142A; AU579699B2

Description

R- 1979^
19.12.198U Pf/Jä

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Hochspannungselektroden für das Zündsystem von Brennkraftmaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von Hochspannungselektroden nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 31 36 7^5 ist eine Vorrichtung zur Zündspannungsverteilung in für Bröiinktaftmaäehinen beätimmte Zündanlagen beschrieben, bei welcher Elektroden eingesetzt werden, die als Hauptbestandteile Calcium und Silicium aufweisen. Nachteilig ist jedoch, daß dieser Werkstoff im gesinterten Zustand noch nicht die für eine hohe Lebensdauer erforderliche Festigkeit aufweist. Ein weiterer Nachteil derartiger Elektroden ist darin zu sehen, daß sie sich nur sehr schwierig kontaktieren lassen, da dieser Werkstoff schlecht lot- und schweißbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Hochspannungselektroden mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß sie im gesinterten Zustand eine für eine lange Lebensdauer ausreichende Festigkeit haben und daß sie sich besser löten und schweißen lassen sowie mit einer Schleifkohle besser kontaktiert werden kann als der

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zuvor erwähnte Werkstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß Entmischungen der beiden Komponenten vermieden werden, die sonst leicht auftreten können, da das CaSi eine Dichte von etwa 2,5 g/cm³, das Eisen dagegen eine solche von etwa 7,8 g/cm³ hat.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Hochspannungselektroden möglich» Besonders vorteilhaft ist zur optimalen Kontaktierung, wenn die eigentliche Hochspannungselektrode einen angeformten Kontaktbereich aufweist, der nur aus Eisen besteht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt im Schnitt schematisch eine mit einer Trennwand versehene Preßform zur Herstellung einer Hochspannungselektrode mit angeformtem Kontaktbereich.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zur Herstellung einer Hochspannungselektrode werden zunächst TO Gew.-% Eisenpulver mit einer Korngröße von ^0,2 mm, 29 Gew.-% Calciumsilicid-Pulver in der Siebfraktion von < 0,2 mm sowie 1,0 Gew.-% Calciumwolframat CaWOi oder Natriummolybdat Na^MoOi gründlich gemischt. Als Eisenpulver wird ein unlegiertes Eisenpulver eingesetzt, das Calciumsilicid-Pulver besteht im wesentlichen aus CaSip mit kleinen Anteilen an Ca Si und CaSi. Der Zusatz von Calciumwolframat oder Natriummolybdat dient der weiteren

Herabsetzung der Brennspannung, wodurch die Entstörung des Zündverteilers, in welchen die Elektrode später eingesetzt wird, verbessert wird. Nach Zufügen von 1 Gew.-% eines festen organischen Bindemittels wie z. B. Ethylcellulose, das in einem Verdünnungsöl aufgelöst wurde, wird das Pulvergemiäch im Wirbelschichtverfahren solange granuliert, bis eine Korngröße des Granulates von 0,2 bis 0,k mm erreicht ist. Diese Aufbereitung des zu verarbeitenden Pulvers durch ein Granulierverfahren ist, obwohl es bei der Verarbeitung von Metallpulvern an sich unüblich ist, deshalb notwendig, um zum einen eine schlechte Rieselfähigkeit des Pulvers sowie eine geringe Festigkeit und Kantenbeständigkeit von aus solchen Pulvern hergestellten Preßkörpern zu verbessern, vor allem aber auch deshalb, um eine Entmischung von Eisen und Calciumsilicid zu verhindern. Man muß dabei immerhin bedenken, daß das Eisen eine Dichte von etwa 7,8 g/cm³ hat j während das Calciumsilicid nur bei etwa 2,5 g/cm³ liegt, so daß es bei einem nicht aufbereiteten Pulvergemisch leicht dazu kommt, daß sich das Eisenpulver allmählich nach unten absetzt. Durch den Vorgang des Granulierens ist diese Gefahr des Entmischens vollständig gebannt, darüber hinaus bilden sich rundliche Granulatteilchen, die, nach Verdampfen des Verdünnungsöls bei erhöhter Temperatur, gut rieseln und sich somit in den nachfolgenden Arheitsgängen gut verarbeiten lassen.

Das fertige Granulat, dem noch eine geringe Menge eines üblichen organischen Gleitmittels, Z. B. Zinkstearat, zugefügt wurde, wird nun in eine Preßform eingefüllt, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist. Die Preßform besteht aus der Wandung 1 und aus zwei beweglich angeordneten Unterstempeln 2, die mit der Wandung 1 einen Hohlraum 3 bilden, welcher der Form des herzustellenden Teiles entspricht. Man füllt in den tieferen Teil des Hohlraums das Granulat 5, dessen Herstellung soeben be-

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schrieben wurde, während in den anderen Teil des Hohlraums unlegiertes Eisenpulver 6, ebenfalls nach Zufügen des Gleitmittels, eingefüllt wird. Durch die Tatsache, daß die Verdichtungsverhältnisse der beiden Pulversorten 5 und β unterschiedlich sind, ergeben sich für die beiden Pulver unterschiedliche Füllhöhen. Das Verdichtungsverhältnis ist definiert als das Verhältnis der Höhe einer Pulversäule zu der Höhe des daraus unter einem definierten Druck entstandenen Preßkörpers. Während des Verdichtens werden beide , Unterstempel auf gleiche Höhe gebracht. Dadurch wird sicher- ! gestellt, daß in beiden Pulversorten 5 und 6 eine definier- ,1 te Preßdichte und vor allem für die weitere Handhabung eine ausreichende Festigkeit gewährleistet ist. Würde man bei- . _: spielsweise mit nicht unterteilten Unterstempeln arbeiten ; und die Pulver 5 und β in der gleichen Höhe einfüllen und dann pressen, so würde sich zwar für das Eisenpulver 6 eine ausreichende Festigkeit ergeben, das Calciumsilicidpulver 5 jedoch würde diese notwendige Festigkeit nicht aufweisen. Im konkreten Fall wird das Verhältnis der Füllhöhen, wie ! es für die weitere Verarbeitung notwendig ist, experimentell festgelegt. Nachdem die Pulver 5 und β eingefüllt sind, ^; wird die Trennwand U aus der Preßform entfernt, ein Ober- i stempel 7 eingeführt und das Ganze bei etwa h 000 bar ge- ' preßt. Der so entstandene Preßling stellt einen Verbund dar zwischen der aus Eisen und Calciumsilicid bestehenden eigentlichen Hochspannungselektrode und dem nur aus Eisen bestehenden Kontaktteil. Der Preßling wird aus der Preßform entnommen und unter einem N₂/H_-Gemisch als Schutzgas zunächst zum Ausdampfen von Binder und Gleitmittel auf eine Temperatur von etwa UOO ⁰C aufgeheizt und schließlich in einem Ofen ebenfalls unter Schutzgas bei einer Temperatur von etwa 3050 ⁰C 0,5 Stunden gesintert. Danach liegt die fertige Hochspannungselektrode vor, die nunmehr entweder in Kombination mit einem Entstörwiderstand oder auch direkt mit der Schleifkohle der Hochspannungszuführung eines Zündverteilers eingesetzt werden kann. .

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Es zeigt sich, daß die elektrischen Eigenschaften denen der "bisher verwendeten Hochspannungselektroden entsprechen, während die Festigkeit deutlich höher und die Kontaktierbarkeit in hohem Maß verbessert wird, indem sich Anschlußleitungen in einfacher Weise anlöten oder anschweißen lassen bzw. ein verschleißarmer Kontakt mit einer Schleifkohle erreicht wird.

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Claims

R₁ 1979¹+
19.12*198U Pf/Ja

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

Hochspannüngselektroden für das Zündsystem von Brennkraftmaschinen, die Calcium und Silicium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Calcium und Silicium noch Eisen enthalten.

2* Hochspannungselektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 50 - 90 Gew.-% Eisen und 50 10 Gew.-% Calciumsilicid bestehen.

3· Hochspannungselektroden nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Wolfram und/oder Molybdän.

k. Hochspannungselektroden nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Eisen und Calciumsilicid 0,5 bis 2,0 Gew.-% Wolfram und/oder Molybdän enthalten.

5» Hochspannüngselektroden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen angeformten Kontaktbereich, der aus einem duktilen Metall, insbesondere aus unlegiertem Eisen, besteht.

6. Verfahren zur Herstellung von Hochspannüngselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenpulver, Calciumsilicid-Pulver sowie gegebenenfalls

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Calciumwolframat und/oder Natriummolybdat sorgfältig gemischt und die Mischung nach Zufügen eines Binders granuliert wird, worauf das Granulat in eine Preßform gefüllt und gepreßt und das Ganze nach Ausdampfen des Binders unter Schutzgas gesintert wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenpulver mit einer Korngröße von <0,2 mm, Calciumsilicid-Pulver in der Siebfraktion < 0,2 mm sowie gegebenenfalls feinpulveriges Calciumwolframat und/oder Natriummolybdat sorgfältig gemischt und die Mischung nach Zufügen von 0,5 - 3 Gew.-% organischem Binder, mittels eines geeigneten Granulierverfahrens granuliert wird, das Granulat nach Zufügen von 0,2 - 2 Gew.-% eines organischen pulverförmigen Gleitmittels in eine Preßform gefüllt und mit einem Druck von ca. 1+000 bar gepreßt wird, das Preßteil der Form entnommen und unter einem Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch als Schutzgas zunächst zum Ausdampfen von Binder und Gleitmittel auf eine Temperatur von 300 bis 500 ⁰C aufgeheizt und schließlich bei 900 bis 1200 ⁰C gesintert wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungselektroden nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat gemäß Anspruch 6 oder 7 in einen'Teilraum einer durch eine entfernbare Trennwand unterteilten Preßform und Eisenpulver in den zweiten Teilraum gefüllt werden, daß danach die Trennwand entfernt und beide Komponenten gleichzeitig gepreßt werden , worauf der Preßkörper unter einem Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch als Schutzgas zunächst auf eine Temperatur von 300 - 500⁰C erhitzt und dann bei 900 1200 ⁰C gesintert wird.

9. Verwendung der Hochspannungselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 5₅ hergestellt nach einem der Ansprüche 6 bis 8 als Elektrode im Läufer eines Zündverteilers einer Brennkraftmaschine.