ES2552519T3

ES2552519T3 - Electrodo para una bujía así como procedimiento para su elaboración

Info

Publication number: ES2552519T3
Application number: ES12714689.2T
Authority: ES
Inventors: Thomas Kretschmar; Andreas Benz; Jochen Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2015-11-30
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: DE102011077279A1; US9263856B2; CN103582985A; EP2719037B1; US20140203701A1; WO2012167972A1; EP2719037A1; JP2014519169A; CN103582985B; JP5965997B2

Abstract

Procedimiento de fabricación de un electrodo (2), comprendiendo los pasos: - preparación de un material de base de electrodo (4), - colocación de un elemento metálico noble (5; 50) sobre el material de base de electrodo (4) y - soldadura del elemento metálico noble (5; 50) sobre el material de base de electrodo (4) caracterizado porque un cordón de soldadura con una relación de una extensión máxima (T) del cordón de soldadura perpendicular a una superficie de electrodo (20) respecto de un ancho máximo (B) del cordón de soldadura en la superficie (20) del electrodo cumple la ecuación T/B >= 3, llevándose a cabo la soldadura por medio de un láser de fibra.

Description

DESCRIPCION

Electrodo para una bujla as! como procedimiento para su elaboracion Estado actual de la tecnica

La presente invencion se relaciona con un electrodo para una bujla as! como con un procedimiento para su 5 elaboracion, proporcionandose una excelente durabilidad de un elemento metalico noble sobre un material de base del electrodo.

Gracias a la DE 102 05 078 A1 se conoce un electrodo para una bujla, en el que se suelda una placa metalica noble sobre un material de base del electrodo por medio de soldadura laser. En este contexto se origina una seccion de soldadura mas larga de materiales fundidos del electrodo base y la placa metalica noble de mas del 50% en 10 volumen. De este modo es necesario emplear una gran cantidad de metal noble caro para la fabricacion del electrodo. Esto conlleva, sin embargo, altos costes de fabricacion del electrodo.

Gracias a la EP 0 936 710 A1 se conocen las caracterlsticas del preambulo de la reivindicacion 1.

Revelacion de la invencion

El procedimiento conforme a la invencion con las caracterlsticas de la reivindicacion 1 muestra, en contraste, la 15 ventaja de que puede reducirse significativamente la cantidad de metal noble necesaria para el electrodo. Conforme a la invencion se produce ahora una union por soldadura entre el elemento metalico noble y el material de base del electrodo, que presenta una relacion de una profundidad maxima T de la union por soldadura perpendicular a una superficie del electrodo respecto de un ancho maximo B de la union por soldadura en la superficie del electrodo, mayor o igual a 3 (T/B > 3). Cumpliendo esta relacion en el cordon de soldadura entre el elemento metalico noble y 20 el material de base de electrodo se garantiza, que el cordon de soldadura no sea excesivamente grande y no se precise excesivo material del elemento metalico noble en una seccion de fusion de la union por soldadura. De este modo se pueden fabricar electrodos para bujlas que, a pesar de usar menores elementos metalicos nobles, proporcionen sin embargo suficiente metal noble al electrodo. De este modo puede mejorarse significativamente la durabilidad del electrodo.

25 Las subreivindicaciones muestran perfeccionamientos preferentes de la invencion.

Preferentemente se funde un 50% en volumen o menos del material de metal noble con el material de base del electrodo en el cordon de soldadura. As! se garantiza, que el cordon de soldadura no sea excesivamente grueso y que haya suficiente material de metal noble para una larga durabilidad de la bujla.

Se prefiere especialmente un volumen del elemento metalico noble antes de la soldadura en un rango de 0,015 a 0,2 30 mm3, preferentemente entre 0,075 y 0,15 mm3 y de manera especialmente preferente de aproximadamente 0,1 mm3.

Se logra una durabilidad especialmente buena del electrodo conforme a la invencion, cuando el elemento metalico noble sea una esfera. La esfera muestra preferentemente un diametro de 0,3 a 0,75 mm, preferentemente de 0,4 a 0,6 mm, y de manera especialmente preferente de aproximadamente 0,5 mm.

Alternativamente, el elemento metalico noble es una placa metalica noble, preferentemente con una forma cillndrica 35 con un diametro entre 0,4 y 2,6 mm. Para motores de vehlculos el diametro esta preferentemente entre 0,4 y 0,8 mm, preferentemente de 0,5 a 0,7 mm y es de manera especialmente preferente de aproximadamente 0,6 mm. Para motores de gas estacionarios, el diametro sera preferentemente de entre 2,2 y 2,6 mm y de manera especialmente preferente de aproximadamente 2,4 mm. Un grosor de la placa metalica noble esta preferentemente en un rango entre 0,2 y 0,7 mm, preferentemente de 0,25 a 0,6 mm, y de manera especialmente preferente de aproximadamente 40 0,3 mm. Para motores de vehlculos el grosor es preferentemente de aprox. 0,3 mm, Para motores de gas

estacionarios es preferentemente de aprox. 0,6 mm.

Se prefiere especialmente prever el cordon de soldadura esencialmente perpendicular a una superficie del electrodo. Alternativamente se preve el cordon de soldadura en un angulo respecto a la superficie del electrodo, preferentemente en un angulo de 0° a 60°.

45 Conforme a otra ordenacion preferente de la presente invencion, el cordon de soldadura se forma sin interrupcion en el perlmetro externo del elemento metalico noble. Mas preferentemente, un ancho maximo del cordon de soldadura se halla en un rango de 0,1 a 0,3 mm, y de manera especialmente preferente es de aproximadamente 0,2 mm. Una profundidad maxima se halla preferentemente en un rango de 0,3 a 0,9 mm y de manera especialmente preferente es de 0,6 mm.

Dibujos

A continuacion se describen detalladamente ejemplos de ejecucion de la invencion en referencia a los dibujos adjuntos. En los dibujos son:

Figura 1 una vista lateral esquematica, parcialmente seccionada de un extremo del lado de la camara de

5 combustion de una bujla conforme a un primer ejemplo de ejecucion de la invencion,

Figura 2 una vista superior parcial esquematica del electrodo de masa de la Figura 1,

Figura 3 una vista seccionada esquematica del electrodo de masa de la Figura 1,

Figura 4 una vista seccionada esquematica de un electrodo de masa conforme a un segundo ejemplo de

ejecucion de la invencion,

10 Figura 5 una vista seccionada esquematica electrodo de masa conforme a un tercer ejemplo de ejecucion

de la invencion, y

Figura 6 una vista seccionada esquematica electrodo de masa conforme a un cuarto ejemplo de ejecucion

de la invencion,

Modos de ejecucion preferentes de la invencion

15 A continuacion se describe, en referencia a las Figuras 1 a 3, un electrodo para una bujla 1 conforme a un primer ejemplo de ejecucion de la invencion.

Tal y como puede verse en la vista esquematica de la Figura 1, la bujla 1 comprende un electrodo de masa 2 y un electrodo central 3, dispuesto en un eje central X-X de la bujla. En este ejemplo de ejecucion descrito, el electrodo conforme a la invencion es el electrodo de masa 2. Se hace notar, sin embargo, que el electrodo conforme a la 20 invencion puede ser tambien el electrodo central 3 o que ambos electrodos pueden ejecutarse conforme a la invencion.

Tal y como puede deducirse de la Figura 1, el electrodo de masa 2 muestra una superficie 20, orientada hacia el otro electrodo y dispuesta ademas perpendicularmente al eje central X-X. El electrodo central 3 muestra una superficie 30, orientada hacia el electrodo de masa y asimismo perpendicular al eje central X-X.

25 El electrodo de masa 2 comprende un material de base de electrodo 4 de un material, que no contenga ningun metal noble, por ejemplo, una aleacion de nlquel. El electrodo de masa 2 comprende ademas un elemento metalico noble 5, que se fija al material de base de electrodo 4 por medio de una union por soldadura 6. El elemento metalico noble 5 es en este ejemplo de ejecucion una esfera y la union soldada 6 se configura anularmente en torno a la esfera, tal y como se muestra en la Figura 2.

30 Tal y como puede verse en la ampliacion de la Figura 3, la union soldada 6 se conforma de tal manera que la union soldada 6 presente en la direccion axial X-X una profundidad maxima T, es decir una extension maxima del cordon de soldadura paralelamente al eje central X-X,. Paralelamente a la superficie 20, la union soldada 6 muestra ademas un ancho maximo B en la superficie (compare tambien la Figura 2). El ancho B de la union por soldadura 6 se define como longitud maxima del cordon de soldadura en una direccion radial del eje central X-X de la bujla en la superficie 35 de la union por soldadura 6. La union por soldadura 6 de este ejemplo de ejecucion se elabora por medio de un laser de fibra, de forma que se garantice una alta calidad de irradiacion, para preparar la union soldada 6 lo mas homogenea posible. Para la union soldada 6 se suelda ademas tanto material del elemento metalico noble 5 como tambien del material de base del electrodo 4 y el material fundido conjuntamente forma entonces la union soldada 6. una relacion de aspecto de una extension maxima de la union por soldadura 6 en la direccion axial X-X respecto a 40 un ancho maximo B paralelo a la superficie 20 es ademas mayor o igual a 3 (T/B > 3). Tal y como puede deducirse de la Figura 3, ademas se utiliza menos del 50% del volumen del elemento metalico noble 50 en la union soldada 6. De este modo permanece un gran volumen de metal noble (en este ejemplo de ejecucion mas del 80%) disponible, obteniendose una durabilidad muy alta de la bujla con empleo mlnimo de metal noble. En este ejemplo de ejecucion, un ancho maximo B es 0,2 mm y una extension maxima en direccion axial X-X 0,7 mm, de forma que se obtenga 45 una relacion de aspecto de 3,5 (0,7 / 0,2 = 3,5).

El proceso de soldadura para la fijacion del elemento metalico noble 5 al material de base del electrodo 4 se emprende ademas en un paso, antes de doblar el electrodo de masa 2 unos 90°. Un diametro original del elemento metalico noble esferico fue ademas 0,5 mm. Para el procedimiento conforme a la invencion posibilita as! particularmente el empleo de un laser de fibra, que pueda obtenerse un cordon de soldadura muy exacto con ancho

5

10

15

20

25

30

35

40

45

muy constante y extension muy constante en la direction axial X-X de la bujla. Alternativamente puede utilizarse, en vez de un laser de fibra, tambien otro laser para la soldadura.

Por consiguiente, la presente invention muestra de manera sorprendentemente sencilla una via de como puede ahorrarse metal noble en las bujlas, sin reducir de este modo la durabilidad de la bujla. Mediante el ahorro de metal noble puede abaratarse de manera significativa particularmente la elaboration de la bujla. Como en las bujlas se trata de componentes de masa, se logra de este modo un gran potencial de ahorro. Se hace notar ademas que la durabilidad de la bujla puede mejorarse, cuando tanto el electrodo de masa 2 como tambien el electrodo central 3 presentan acorde a la definition conforme a la invencion elemento metalico noble soldado de la relation de aspecto de > 3.

Las Figuras 4 a 6 muestran configuraciones alternativas de la invencion, identificandose las mismas piezas y/o las piezas funcionalmente iguales con los mismos slmbolos de referencia que en el primer ejemplo de ejecucion.

La Figura 4 muestra el empleo de una pequena placa de metal noble como elemento metalico noble 50. La placa metalica noble se conforma como un cilindro menor y se suelda por medio de una union por soldadura 6 al material de base de electrodo 4. Mientras que en el primer ejemplo de ejecucion en las Figuras 1 a 3 aproximadamente una profundidad del cordon de soldadura en la direccion axial X-X definla la extension axial de la union por soldadura, es en el segundo ejemplo de ejecucion la extension axial del cordon de soldadura 6 se forma en su mayor parte en el borde perimetral lateral del elemento metalico noble 50. Tambien esta relacion de aspecto de profundidad maxima T respecto a ancho maximo B en la superficie del electrodo es mayor o igual a 3.

En el tercer ejemplo de ejecucion de la Figura 5 se utiliza, como en el segundo ejemplo de ejecucion, como elemento metalico noble 50 una placa metalica noble. Por otra parte, la direccion principal de soldadura ya no es en el tercer ejemplo de ejecucion como en el segundo ejemplo de ejecucion, esencialmente paralela al eje central X-X, sino que se selecciona en un angulo a de aprox. 40°. De este modo se obtiene una union por soldadura 6 conica, que se encuentra parcialmente por debajo del elemento metalico noble 50. Tambien en esta union por soldadura 6 es la relacion de aspecto T/B > 3, con lo que el ancho B de la union por soldadura 6 mediante una proyeccion de la extension maxima radial del cordon de soldadura 6 orientada al eje central X-X en la superficie.

La Figura 6 muestra un cuarto ejemplo de ejecucion de la invencion, soldandose el elemento metalico noble 5, que inicialmente era tambien una esfera, al electrodo de masa desde una cara opuesta 21 2. De este modo no se origina, por un lado, ningun cordon de soldadura anular, como en los anteriores ejemplos de ejecucion, sino un cordon de soldadura cillndrico, que alcanza desde la cara opuesta 21 hasta una zona de pie del elemento metalico noble 5. Ademas, la union soldada 60 se efectua de tal manera, que no salga del elemento metalico noble 5 en la superficie 20 orientada hacia el electrodo central. Por consiguiente, se origina una superficie especialmente grande del elemento metalico noble 5, orientada hacia el electrodo central.

La union por soldadura 60 de este ejemplo de ejecucion se conforma en el eje central X-X de la bujla y discurre de forma ligeramente conica en direccion al elemento metalico noble 5. Un ancho B del cuarto ejemplo de ejecucion corresponde ademas a un diametro de la union por soldadura 60 en la cara opuesta 21. Una extension discurriendo en la direccion del eje central X-X de la union por soldadura 60 corresponde ademas a la profundidad T de la union por soldadura en el electrodo de masa 2. Ademas de la ventaja antes mencionada, de que se disponga de la superficie completa del elemento metalico noble 5 orientada hacia el otro electrodo en la zona de generation de chispas de la bujla, el cuarto ejemplo de ejecucion muestra ademas la ventaja, de que es posible una soldadura por puntos, de forma que pueda reducirse claramente el gasto de planta para la planta de soldadura, ya que no es necesario ningun desplazamiento relativo entre el electrodo y el dispositivo de soldadura.

Por consiguiente, conforme a la invencion puede proporcionarse un electrodo mejorado para bujlas, que a pesar del menor empleo de metal noble tenga una durabilidad muy alta. Tambien puede garantizarse conforme a la invencion, que un cordon de soldadura se mantiene relativamente pequeno. Conforme a la invencion es particularmente posible, soldar elementos metalicos nobles con un volumen en el rango de 0,015 a 0,2 mm3, soldandose un 50% o menos del volumen de metal noble con el material de base de electrodo.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricacion de un electrodo (2), comprendiendo los pasos:

- preparacion de un material de base de electrodo (4),

- colocacion de un elemento metalico noble (5; 50) sobre el material de base de electrodo (4) y

- soldadura del elemento metalico noble (5; 50) sobre el material de base de electrodo (4)

caracterizado porque un cordon de soldadura con una relacion de una extension maxima (T) del cordon de soldadura perpendicular a una superficie de electrodo (20) respecto de un ancho maximo (B) del cordon de soldadura en la superficie (20) del electrodo cumple la ecuacion T/B > 3, llevandose a cabo la soldadura por medio de un laser de fibra.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque 50% en volumen o menos del material del elemento metalico noble (5; 50) se funde con el material de base de electrodo (4) para formar el cordon de soldadura (6).
3. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el volumen del elemento metalico noble (50) se encuentra entre 0,015 y 0,2 mm3 y es particularmente de aprox. 0,1 mm3.
4. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el elemento metalico noble (5) es una esfera.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el elemento metalico noble (5) presenta un diametro entre 0,3 y 0,75 mm, particularmente de 0,4 a 0,6 mm y mas particularmente de aproximadamente 0,5 mm.
6. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento metalico noble (50) es una placa metalica noble con un diametro de 0,4 a 0,8 mm, particularmente de 0,5 a 0,7 mm, y mas particularmente de aproximadamente 0,6 mm y/o presenta un grosor en un rango de 0,2 a 0,4 mm, particularmente de aproximadamente 0,3 mm.
7. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el cordon de soldadura (6; 60) es sustancialmente perpendicular a una superficie del electrodo (20).
8. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el cordon de soldadura se forma en un angulo (a) respecto a la superficie del electrodo (20).
9. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque

- la union soldada (6) se forma sin interrupcion en el perlmetro externo del elemento metalico noble (5; 50) o

- la union soldada (60) se introduce desde un lado del electrodo (21) opuesto a la superficie (20) y el elemento metalico noble (5) se fija en una cara del elemento metalico noble (5) orientada hacia el material de base de electrodo (4).
10. Procedimiento segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el ancho de la union soldada se encuentra entre 0,1 y 0,3 mm y/o una profundidad de la union soldada se encuentra entre 0,3 y 0,9 mm.