EP4218107A1 - Zündkerzenelektrode sowie zündkerze mit der zündkerzenelektrode und herstellungsverfahren für die zündkerzenelektrode - Google Patents

Zündkerzenelektrode sowie zündkerze mit der zündkerzenelektrode und herstellungsverfahren für die zündkerzenelektrode

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EP4218107A1
EP4218107A1 EP21778017.0A EP21778017A EP4218107A1 EP 4218107 A1 EP4218107 A1 EP 4218107A1 EP 21778017 A EP21778017 A EP 21778017A EP 4218107 A1 EP4218107 A1 EP 4218107A1
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EP
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base body
base
electrode
truncated cone
spark plug
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Egor Kostyukovich
Lyubov Belyaeva
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Robert Bosch GmbH
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    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Definitions

  • An electrode for a spark plug according to the preamble of the independent claim is known, for example, from DE 10 2014 225 402 A1. Furthermore, a method for its production is known from this prior art.
  • the production of the electrode and the connection of the base body to the wearing part according to the prior art require the use of strong laser beams at flat angles to the workpiece surface and are therefore comparatively complex.
  • the electrode according to the invention can be produced comparatively simply and robustly using the method according to the invention.
  • connection is strengthened overall, or the requirements to be made of the welded connection as such are relaxed, although the electrode is still in operation and is able to reliably withstand the stresses that occur in tests over the long term.
  • the wear part can have the shape of a truncated cone, ie the shape of a body that is created when all points of a flat base are connected in a straight line with a tip and then through the area of the tip removes a section along a section plane that is parallel to the base.
  • the base can be circular, in which case it is a truncated cylinder.
  • the line connecting the center of the circle of the base with the tip can be perpendicular to the base, in which case it is a straight truncated circular cylinder, which is particularly preferred within the scope of the invention.
  • the base body can have an undercut recess, that is to say a recess which widens in the direction from the surface towards the interior of the base body.
  • the positive connection between the wearing part and the base body can result in particular from the fact that a part of the wearing part encompassing the base of the truncated cone is arranged in the undercut recess and a part of the truncated cone encompassing the cut surface of the truncated cone protrudes, with the truncated cone completely filling the undercut recess .
  • the base body can be welded to the wearing part on parts of the edge surface of the recess or on the entire edge surface of the recess.
  • the truncated cone starts from a right circular cone, so that it has an axis that is perpendicular to the base and the intersection of the truncated cone, and has a base radius rg and has a radius of intersection rs and has a height h.
  • the base body has a flat surface on the side next to the recess, which is parallel to the base surface and the intersection surface of the truncated cone, and the base surface is spaced apart from the surface by a melting length lin in the axial direction, i.e. by the melting length lin lies beneath this surface. The wearing part is then in particular as it were accommodated in the base body or melted into the base body.
  • 3mm>rg>2mm can be chosen.
  • 1 mm>h>0.2 mm can be selected.
  • the base body has a peripheral welding bead between the recess and the flat surface, which bears laterally on the outer surface of the wearing part, which increases the contact surface between wearing part and base electrode and thus improves the material bond.
  • the nickel-based alloy contains predominantly nickel in relation to parts by weight. It can be NiAIxSiy or NiAIxSiyY, each with 4 > x+y > 1, e.g. NiAllSil.
  • the iridium-based alloy predominantly contains iridium.
  • it can consist entirely of precious metals. It can be IrRhzReu with 16 > z+u > 3, e.g. lrRh8Re3.
  • the invention also relates to a spark plug which has at least one such electrode. It can be a center electrode and/or a ground electrode. Is.
  • the ground electrode can be a roof electrode, side electrode and/or bracket electrode.
  • Such electrodes or spark plugs can be produced using the following method steps produce:
  • the method can be carried out in such a way that the electric current causes heating which is always lower than the melting temperature of the iridium-based alloy, for example always lower than 1600°C.
  • the shape of the pre-wearing part then merges unchanged into the shape of the wearing part and a form fit between the base electrode and the wearing part can be produced in a particularly pronounced manner.
  • the pre-wear part quickly penetrates into the pre-base body and it can the manufacturing process can be carried out in a short time.
  • Figure 1 shows an example of a spark plug.
  • FIG. 2 shows an example of an electrode according to the invention.
  • FIG. 3 shows an example of the production of a center electrode according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a spark plug 1.
  • the spark plug 1 has a metallic housing 2 with a thread 3 for mounting the spark plug 1 in an engine block.
  • An insulator 4 is arranged inside the housing 2 .
  • a center electrode 5 and a terminal bolt 7 are arranged inside the insulator 4 and electrically connected via a resistance element not shown here. In the example, the center electrode 5 protrudes beyond the combustion chamber side of the insulator 4.
  • a ground electrode 6 is arranged on the combustion chamber end of the housing 2 . Which together with the center electrode 5 forms an ignition gap.
  • the ground electrode 6 can be designed as a roof electrode, side electrode or bracket electrode.
  • the bracket electrode has two legs, each of which is welded to the housing 2 with its leg 16 .
  • the legs are at an angle of 30° to 180° to one another.
  • the bracket electrode can be constructed in one piece or in several parts, with the individual parts being connected to one another by a material connection such as welding in the case of a multi-part construction.
  • FIG. 2a shows a perspective view
  • FIG. 2b shows a side view (left) or a section (right) of an electrode 5, 6 according to the invention.
  • Figure 2c shows a separate view of wear part 10.
  • the electrode 5, 6 has a base body 8 made from a nickel-based alloy and a wearing part 10 made from an iridium-based alloy.
  • the wear part 10 is arranged on the base body 8 in such a way that it forms the ignition gap together with the opposite electrode 6, 5 or a second wear part arranged on the opposite electrode 6, 5.
  • the wearing part 10 has the shape of a straight truncated cone of height h.
  • the radius of the base g is rg and the radius of the cut surface s is rs.
  • the ground electrode 8 has an undercut recess 9, i.e. the recess 9 tapers towards the outer surface 13 of the ground electrode
  • a part (Ti) of the wearing part 10 encompassing the base area g of the truncated cone is arranged in the recess 9, and a part (Tv) of the truncated cone enclosing the cut surface s of the truncated cone protrudes from the recess 9 (towards the outside/above in FIG. 2b). .
  • the truncated cone fills the undercut recess 9 completely and the base body 8 is welded to the wearing part 10 on the edge surface of the recess 9 .
  • the outer surface 13 of the base body 8 is formed laterally next to the recess 9 as a flat surface which is parallel to the base g and the sectional area s of the truncated cone.
  • the base area g is spaced apart from the flat surface in the axial direction by the melt-down length lin.
  • the base body 8 consists of the material NiAllSilY and the wear body 10 consists of the material lrRh8Re3.
  • the material of the welding bead 11 is the material of the base body 8, which was displaced in the production of the electrode 5, 6, in the formation of the recess 9 by the melting (English: “Inmelting") of the wear part 10 in the base body 8.
  • the electrode 5, 6 described in this example can be produced as follows:
  • Step VI providing a pre-base body with a planar surface made of a nickel-based alloy
  • Step V2 providing a frustoconical pre-wear part made of an iridium base alloy
  • Step V4 Electrical contacting of the pre-wear part and the pre-base body
  • Step V5 Introduction of an electric current that flows between the pre-wear part and the pre-base body, so that the pre-base body heats up in the area of the support of the pre-wear part (for example, a maximum of 1400° C.), and melts; simultaneously
  • step V6 Introduction of a mechanical force that acts between the pre-wear part and the pre-base body (step V6), for example 500 Newtons, resulting in:
  • Step V7 Penetration of the pre-wear part into the pre-base body, with the material of the pre-base body displaced by the penetration being at least partially deposited on the peripheral surface of the pre-wear body as a welding bead, with the pre-wear part subsequently forming the wear part 10 and the preliminary body forms the body 8 .

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Abstract

Elektrode für eine Zündkerze (1), aufweisend einen Grundkörper (8) aus einer Nickelbasislegierung und ein Verschleißteil (10) aus einer Iridiumbasislegierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißteil (10) mit dem Grundkörper (8) sowohl verschweißt als auch formschlüssig verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Zündkerzenelektrode sowie Zündkerze mit der Zündkerzenelektrode und Herstellungsverfahren für die Zündkerzenelektrode
Stand der Technik
Eine Elektrode für eine Zündkerze nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs ist beispielsweise aus der DE 10 2014 225 402 Al bekannt. Des Weiteren ist aus diesem Stand der Technik ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt.
Die Herstellung der Elektrode und die Verbindung des Grundkörpers mit dem Verschleißteil gemäß dem Stand der Technik setzen den Einsatz von starken Laserstrahlen unter flachen Winkeln zu der Werkstückoberfläche voraus und sind somit vergleichsweise aufwändig.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Elektrode kann hingegen vergleichsweise einfach und robust mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
Dadurch, dass dabei neben einer Verschweißung zwischen dem Grundkörper und dem Verschleißteil auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Grundkörper und Verschleißteil resultiert, ist die Verbindung insgesamt gefestigt, bzw. die an die Schweißverbindung als solche zu stellenden Anforderungen sind entschärft, obwohl die Elektrode weiterhin allen im Betrieb und in Tests auftretenden Belastungen dauerhaft zuverlässig standzuhalten vermag.
Das Verschleißteil kann die Form eines Kegelstumpfes aufweisen, also die Form eines Körpers, der entsteht, wenn man alle Punkte einer ebenen Grundfläche geradlinig mit einer Spitze verbindet und nachfolgend den Bereich der Spitze durch einen Schnitt entlang einer Schnittebene, die parallel zur Grundfläche ist, entfernt. Die Grundfläche kann kreisförmig sein, dann handelt es sich um einen Kreiszylinderstumpf. Weiterhin kann die Verbindungslinie des Kreismittelpunkts der Grundfläche mit der Spitze senkrecht auf der Grundfläche stehen, dann handelt es sich um einen geraden Kreiszylinderstumpf, was im Rahmen der Erfindung insbesondere bevorzugt ist.
Der Grundkörper kann eine hinterschnittene Ausnehmung aufweisen, also eine Ausnehmung, die sich in Richtung von der Oberfläche in das Innere des Grundkörpers hin aufweitet.
Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Verschleißteil und dem Grundkörper kann insbesondere daraus resultieren, dass in der hinterschnittenen Ausnehmung ein die Grundfläche des Kegelstupfes umfassender Teil des Verschleißteils angeordnet ist und ein die Schnittfläche des Kegelstupfes umfassender Teil des Kegelstumpfes hervorsteht, wobei der Kegelstumpf die hinterschnittene Ausnehmung vollständig ausfüllt.
In Weiterbildung hierzu kann der Grundkörper mit dem Verschleißteil an Teilen der Randfläche der Ausnehmung oder an der gesamten Randfläche der Ausnehmung verschweißt sein.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Kegelstumpf von einem geraden Kreiskegel ausgeht, sodass er eine Achse aufweist, die senkrecht auf der Grundfläche und der Schnittfläche des Kegelstumpfes steht, und einen Grundflächenradius rg aufweist und einen Schnittflächenradius rs aufweist und eine Höhe h aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper seitlich neben der Ausnehmung eine plane Oberfläche aufweist, die parallel zu der Grundfläche und der Schnittfläche des Kegelstumpfes ist, und die Grundfläche in axialer Richtung um eine Einschmelzlänge lin von der Oberfläche beabstandet ist, also um die Einschmelzlänge lin unter dieser Oberfläche liegt. Das Verschleißteil ist dann insbesondere gleichsam in dem Grundkörper aufgenommen bzw. in dem Grundkörper eingeschmolzen. Von den nachfolgenden Relationen: a) h < rs, insbesondere h<l/2 rs, b) rs < 0,9 rg, insbesondere rs<0,85 rg, c) lin < 1/2 h, insbesondere lin<l/3 h, können eine, zwei oder alle Relationen realisiert sein, insbesondere folgende Relationen: a; b; c; a und b; a und c; b und c; a, b und c.
Der halbe Kegelwinkel a (Öffnungswinkel) des dem Kegelstumpf zugrundeliegenden Kegels beträgt mit diesen Bezeichnungen a =arctan ((rg-rs)/h) und kann bevorzugt zwischen 10° und 40°, insbesondere zwischen 15° und 35° betragen.
Beispielsweise kann 3 mm > rg > 2mm gewählt sein.
Beispielsweise kann 1 mm > h > 0,2mm gewählt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper zwischen der Ausnehmung und der planen Oberfläche einen umlaufenden Schweißwulst aufweist, der seitlich an der Mantelfläche des Verschleißteils anliegt, das erhöht die Anlagefläche zwischen Verschleißteil und Grundelektrode und verbessert so den Stoffschluss.
Die Nickelbasislegierung enthalt bezogen auf Gewichtsanteile überwiegend Nickel. Sie kann NiAIxSiy oder NiAIxSiyY sein, jeweils mit 4 > x+y > 1 sein, z.B. NiAllSil.
Die Iridiumbasislegierung enthalt bezogen auf Gewichtsanteile überwiegend Iridium. Sie kann zum beispielsweise vollständig aus Edelmetallen bestehen. Sie kann IrRhzReu mit 16 > z+u > 3 sein, z.B. lrRh8Re3.
Die Erfindung betrifft auch eine Zündkerze die mindestens eine derartige Elektrode aufweist. Es kann sich um eine Mittelelektrode und/oder eine Masseelektrode handeln. Ist. Bei der Masseelektrode kann es sich um eine Dachelektrode, Seitenelektrode und/oder Bügelelektrode handeln.
Derartige Elektroden bzw. Zündkerzen lassen sich mit folgenden Verfahrensschritten herstellen:
- Bereitstellen eines Vor-Grundkörpers mit einer planen Oberfläche aus einer Nickelbasislegierung;
- Bereitstellen eines kegelstumpfförmigen Vor-Verschleißteils aus einer Iridiumbasislegierung;
- Aufbringen der Grundseite des Vor- Kegelstumpfes auf die plane Oberfläche des Vor-Grundkörpers;
- Elektrisches Kontaktieren des Vor-Verschleißteils und des Vor-Grundkörpers;
- Einleiten eines elektrischen Stroms, der zwischen dem Vor-Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper fließt, sodass der Vor- Grundkörper im Bereich der Auflage des Vor-Verschleißteils aufschmilzt; und zugleich Einleiten einer mechanischen Kraft, die zwischen dem Vor-Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper wirkt, daraus resultierend:
- Eindringen des Vor-Verschleißteils in den Vor-Grundkörper, wobei sich das durch das Eindringen verdrängte Material des Vor-Grundkörpers zumindest teilweise an der Umfangsfläche des Vor-Verschleißkörpers anlagert, wobei nachfolgend das Vor-Verschleißteil das Verschleißteil bildet und der Vor- Grundkörper den Grundkörper bildet.
Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass der elektrische Strom eine Erwärmung bewirkt, die stets niedriger ist als die Schmelztemperatur der Iridiumbasislegierung, beispielsweise stets niedriger als 1600°C. Dann geht die Form des Vor-Verschleißteils unverändert in die Form des Verschleißteils über und ein Formschluss zwischen Grundelektrode und Verschleißteil ist besonders ausgeprägt herstellbar.
Wird der Quotient aus der mechanischen Kraft und der Grundfläche des Vor- Grundkörpers so gewählt, dass er einem mechanischen Druck entspricht, der zwischen 40 und 300 N/mm2 beträgt, so dringt das Vor-Verschleißteil rasch in den Vor-Grundkörper ein und es kann das Fertigungsverfahren in kurzer Zeit durchgeführt werden. Zeichnung
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Zündkerze.
Figur 2 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Elektrode.
Figur 3 zeigt ein Beispiel für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Mittelelektrode.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zündkerze 1. Die Zündkerze 1 weist ein metallisches Gehäuse 2 mit einem Gewinde 3 für die Montage der Zündkerze 1 in einem Motorblock auf. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Isolator 4 angeordnet. Eine Mittelelektrode 5 und ein Anschlussbolzen 7 sind innerhalb des Isolators 4 angeordnet und über ein hier nicht gezeigtes Widerstandselement elektrisch verbunden. Die Mittelelektrode 5 überragt im Beispiel das brennraumseitige des Isolators 4.
Am brennraumseitigen Ende des Gehäuses 2 ist eine Masseelektrode 6 angeordnet. Die gemeinsam mit der Mittelelektrode 5 einen Zündspalt bildet. Die Masseelektrode 6 kann als Dachelektrode, Seitenelektrode oder Bügelelektrode ausgebildet sein.
Die Bügelelektrode weist zwei Schenkel auf, die mit ihrem Bein 16 jeweils an das Gehäuse 2 angeschweißt sind. Die Schenkel weisen zueinander einen Winkel von 30° bis 180° auf. Die Bügelelektrode kann einstückig oder mehrteilig aufgebaut sein, wobei bei einem mehrteiligen Aufbau die einzelnen Teile durch eine stoffschlüssige Verbindung wie beispielsweise Schweißen miteinander verbunden sind.
In Figur 2a ist eine perspektivische Ansicht und in der Figur 2b ist eine Seitenansicht (links) bzw. ein Schnitt (rechts) einer erfindungsgemäßen Elektrode 5, 6 gezeigt. Die Figur 2c zeigt separat eine Ansicht des Verschleißteils 10. Die Elektrode 5, 6 weist einen Grundkörper 8 aus einer Nickelbasislegierung und ein Verschleißteil 10 aus einer Iridiumbasislegierung auf. Das Verschleißteil 10 ist so am Grundkörper 8 angeordnet ist, dass es zusammen mit der gegenüberliegenden Elektrode 6, 5 bzw. einem an der gegenüberliegenden Elektrode 6, 5 angeordneten zweiten Verschleißteil den Zündspalt ausbildet.
Im Beispiel hat das Verschleißteil 10 die Form eines geraden Kegelstumpfes der Höhe h. Der Radius der Grundfläche g beträgt rg und der Radius der Schnittfläche s beträgt rs.
Die Grundelektrode 8 weist eine hinterschnittene Ausnehmung 9 auf, d.h. die Ausnehmung 9 verjüngt sich in Richtung zu der Außenfläche 13 der Grundelektrode
8 (in der Figur 2b nach oben). In der Ausnehmung 9 ist ein die Grundfläche g des Kegelstupfes umfassender Teil (Ti) des Verschleißteils 10 angeordnet und aus der Ausnehmung 9 steht ein die Schnittfläche s des Kegelstupfes umfassender Teil (Tv) des Kegelstumpfes (in der Figur 2b nach außen/oben) hervor. Dabei füllt der Kegelstumpf die hinterschnittene Ausnehmung 9 vollständig aus und an der Randfläche der Ausnehmung 9 ist der Grundkörper 8 mit dem Verschleißteil 10 verschweißt.
Die Außenfläche 13 des Grundkörpers 8 ist seitlich neben der Ausnehmung 9 als eine plane Oberfläche ausgebildet, die parallel zu der Grundfläche g und der Schnittfläche s des Kegelstumpfes ist. Dabei ist die Grundfläche g in axialer Richtung um die Einschmelzlänge lin von der planen Oberfläche beabstandet.
Im Beispiel ist: rg=l,2mm; rs=l mm, h=0,4 mm, lin=0,l mm oder lin=0,05mm. Im Beispiel besteht der Grundkörper 8 aus dem Material NiAllSilY und der Verschleißkörper 10 besteht aus dem Material lrRh8Re3.
Aus der Figur 2b ist ersichtlich, dass der Grundkörper 8 zwischen der Ausnehmung
9 und der planen Oberfläche 13 einen umlaufenden Schweißwulst 11 aufweist, der seitlich an der Mantelfläche m des Verschleißteils 10 anliegt. Bei dem Material des Schweißwulstes 11 handelt es sich im Beispiel um das Material des Grundkörpers 8, das bei der Herstellung der Elektrode 5, 6, bei der Entstehung der Ausnehmung 9 durch das Einschmelzen (englisch: „Inmelting“) des Verschleißteils 10 in den Grundkörper 8 verdrängt wurde.
Die in diesem Beispiel beschriebene Elektrode 5, 6 lässt sich beispielsweise folgendermaßen herstellen:
- Schritt VI: Bereitstellen eines Vor-Grundkörpers mit einer planen Oberfläche aus einer Nickelbasislegierung;
- Schritt V2: Bereitstellen eines kegelstumpfförmigen Vor-Verschleißteils aus einer Iridiumbasislegierung;
- Schritt V3: Aufbringen der Grundseite des Vor- Kegelstumpfes auf die plane Oberfläche des Vor-Grundkörpers (V3);
- Schritt V4: Elektrisches Kontaktieren des Vor-Verschleißteils und des Vor- Grundkörpers;
- Schritt V5: Einleiten eines elektrischen Stroms, der zwischen dem Vor- Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper fließt, sodass sich der Vor- Grundkörper im Bereich der Auflage des Vor-Verschleißteils erhitzt (zum Beispiel maximal 1400°C), aufschmilzt; und zugleich
- Einleiten einer mechanischen Kraft, die zwischen dem Vor-Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper wirkt (SchrittV6) zum Beispiel 500 Newton, daraus resultierend:
- Schritt V7: Eindringen des Vor-Verschleißteils in den Vor-Grundkörper, wobei sich das durch das Eindringen verdrängte Material des Vor-Grundkörpers zumindest teilweise an der Umfangsfläche des Vor-Verschleißkörpers als Schweißwulst anlagert , wobei nachfolgend das Vor-Verschleißteil das Verschleißteil 10 bildet und der Vor- Grundkörper den Grundkörper 8 bildet.
Die Verfahrensschritt VI bis V7 sind in der Figur 3 dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrode für eine Zündkerze (1), aufweisend einen Grundkörper (8) aus einer Nickelbasislegierung und ein Verschleißteil (10) aus einer Iridiumbasislegierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißteil (10) mit dem Grundkörper (8) sowohl verschweißt als auch formschlüssig verbunden ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißteil (10) die Form eines Kegelstumpfes aufweist und der Grundkörper (8) eine hinterschnittene Ausnehmung (9) aufweist, in der ein die Grundfläche (g) des Kegelstumpfes umfassender Teil (Ti) des Verschleißteils (10) angeordnet ist und aus der ein die Schnittfläche (s) des Kegelstumpfes umfassender Teil (Tv) des Kegelstumpfes hervorsteht, wobei der Kegelstumpf die hinterschnittene Ausnehmung (9) vollständig ausfüllt und wobei an der Randfläche der Ausnehmung (9) der Grundkörper (8) mit dem Verschleißteil (10) verschweißt ist.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelstumpf von einem geraden Kreiskegel ausgeht, sodass er eine Achse (100) aufweist, die senkrecht auf der Grundfläche (g) und der Schnittfläche (a) des Kegelstumpfes steht, und einen Grundflächenradius (rg) aufweist und einen Schnittflächenradius (rs) aufweist und eine Höhe (h) aufweist, dass der Grundkörper (8) seitlich neben der Ausnehmung (9) eine plane Oberfläche (13) aufweist, die parallel zu der Grundfläche (g) und/oder der Schnittfläche (s) des Kegelstumpfes ist, und die Grundfläche (g) in axialer Richtung (100) um eine Einschmelzlänge (lin) von der Oberfläche (13) beabstandet ist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle der folgenden Beziehungen realisiert sind: a) h < rs, insbesondere h<l/2 rs b) rs < 0,9 rg, insbesondere rs<0,85 rg c) lin < 1/2 h, insbesondere lin<l/3 h; wobei h die Höhe (h) des Kegelstumpfes ist, rs der Radius (rs) der Schnittfläche (s) ist, rg der Radius (rg) der Grundfläche (g) ist und lin die Einschmelztiefe (lin) ist.
5. Elektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (8) zwischen der Ausnehmung (9) und der planen Oberfläche (13) einen umlaufenden Schweißwulst (11) aufweist, der seitlich an der Mantelfläche (m) des Verschleißteils (10) anliegt.
6. Elektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelbasislegierung NiAIxSiy oder NiAIxSiyY ist, jeweils mit 4 > x+y > 1; und die Iridiumbasislegierung IrRhzReu ist mit 16 > z+u > 3.
7. Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) mindestens eine Elektrode (5, 6) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Zündkerze nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
- Bereitstellen eines Vor-Grundkörpers mit einer planen Oberfläche aus einer Nickelbasislegierung (VI)
- Bereitstellen eines kegelstumpfförmigen Vor-Verschleißteils aus einer Iridiumbasislegierung (V2)
- Aufbringen der Grundseite des Vor- Kegelstumpfes auf die plane Oberfläche des Vor-Grundkörpers (V3)
- Elektrisches Kontaktieren des Vor-Verschleißteils und des Vor-Grundkörpers (V4)
- Einleiten eines elektrischen Stroms, der zwischen dem Vor-Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper fließt (V5), sodass der Vor- Grundkörper im Bereich der Auflage des Vor-Verschleißteils aufschmilzt; und zugleich Einleiten einer mechanischen Kraft, die zwischen dem Vor-Verschleißteil und dem Vor-Grundkörper wirkt (V6), daraus resultierend:
- Eindringen des Vor-Verschleißteils in den Vor-Grundkörper, wobei sich das durch das Eindringen verdrängte Material des Vor-Grundkörpers zumindest teilweise an der Umfangsfläche des Vor- Verschleißkörpers anlagert (V7), wobei nachfolgend das Vor-Verschleißteil das Verschleißteil (10) bildet und der Vor- Grundkörper den Grundkörper (8) bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom eine Erwärmung bewirkt, die stets niedriger ist als die Schmelztemperatur der Iridiumbasislegierung, beispielsweise stets niedriger als 1600°C.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus der mechanischen Kraft und der Grundfläche des Vor-Grundkörpers einem mechanischen Druck entspricht, der zwischen 40 und 300 N/mm2 beträgt.
EP21778017.0A 2020-09-23 2021-09-16 Zündkerzenelektrode sowie zündkerze mit der zündkerzenelektrode und herstellungsverfahren für die zündkerzenelektrode Active EP4218107B1 (de)

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