JPH05159860A - スパークプラグの中心電極の製造方法 - Google Patents
スパークプラグの中心電極の製造方法Info
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- JPH05159860A JPH05159860A JP3319107A JP31910791A JPH05159860A JP H05159860 A JPH05159860 A JP H05159860A JP 3319107 A JP3319107 A JP 3319107A JP 31910791 A JP31910791 A JP 31910791A JP H05159860 A JPH05159860 A JP H05159860A
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐食性ニッケル合金の内部に良熱伝導性金属
を封入した中心電極本体の先端に貴金属が溶接されると
ともに、この貴金属が芯材である良熱伝導性金属に直接
接することができるスパークプラグの中心電極の製造方
法の提供。 【構成】 スパークプラグの中心電極Ａは、複合体製造
工程（ａ）、先端部削除工程（ｂ）、孔空け工程
（ｃ）、ストレート部形成工程（ｄ）、先端面３１が良
熱伝導性金属２０１に直接接する様に、円柱状の貴金属
３を孔１１ａに突設状態に嵌め込む貴金属挿入工程
（ｅ）、レーザー溶接により貴金属３を耐食性ニッケル
合金１０１に接合する溶接工程（ｆ）を経て製造され
る。
を封入した中心電極本体の先端に貴金属が溶接されると
ともに、この貴金属が芯材である良熱伝導性金属に直接
接することができるスパークプラグの中心電極の製造方
法の提供。 【構成】 スパークプラグの中心電極Ａは、複合体製造
工程（ａ）、先端部削除工程（ｂ）、孔空け工程
（ｃ）、ストレート部形成工程（ｄ）、先端面３１が良
熱伝導性金属２０１に直接接する様に、円柱状の貴金属
３を孔１１ａに突設状態に嵌め込む貴金属挿入工程
（ｅ）、レーザー溶接により貴金属３を耐食性ニッケル
合金１０１に接合する溶接工程（ｆ）を経て製造され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、先端に貴金属を溶接す
るスパークプラグの中心電極の製造方法に関する。
るスパークプラグの中心電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】中心電極先端に、耐蝕性に優れた貴金属
を溶接すれば火花消耗を著しく抑制できることが知られ
ている。
を溶接すれば火花消耗を著しく抑制できることが知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、着火性を向上
させる為、貴金属の径を細くすると、火花放電の集中が
顕著になって、放電電圧は低下するが、温度が上昇して
しまい、飛散消失や酸化揮発による火花消耗が加速され
る。そこで、発明者らは、耐食性ニッケル合金の内部に
良熱伝導性金属を封入し、貴金属の熱をこの良熱伝導性
金属を介して逃がし、貴金属の過昇温を防止することを
思いついた。本発明の目的は、耐食性ニッケル合金の内
部に良熱伝導性金属を封入した中心電極本体の先端に貴
金属が溶接されるとともに、この貴金属が芯材である良
熱伝導性金属に直接接することができるスパークプラグ
の中心電極の製造方法の提供にある。
させる為、貴金属の径を細くすると、火花放電の集中が
顕著になって、放電電圧は低下するが、温度が上昇して
しまい、飛散消失や酸化揮発による火花消耗が加速され
る。そこで、発明者らは、耐食性ニッケル合金の内部に
良熱伝導性金属を封入し、貴金属の熱をこの良熱伝導性
金属を介して逃がし、貴金属の過昇温を防止することを
思いついた。本発明の目的は、耐食性ニッケル合金の内
部に良熱伝導性金属を封入した中心電極本体の先端に貴
金属が溶接されるとともに、この貴金属が芯材である良
熱伝導性金属に直接接することができるスパークプラグ
の中心電極の製造方法の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の様な構成を採用した。 （１）塑性加工により、耐食性ニッケル合金の内部に良
熱伝導性金属を封入した円柱状の複合体を製造する複合
体製造工程、前記複合体の先端部の耐食性ニッケル合金
部分を削除する先端部削除工程、先端部を削除した複合
体の先端面に、前記良熱伝導性金属に達する断面円形の
孔を空ける孔空け工程、この孔を空けた複合体の先端部
を、削除後にストレート部が前記孔と同軸的になる様に
耐食性ニッケル合金部分のみ削除するストレート部形成
工程、先部が前記良熱伝導性金属に直接接する様に、柱
状の貴金属を前記孔に突設状態に嵌め込む貴金属挿入工
程、及びレーザー溶接若しくは電子ビーム溶接により、
前記貴金属を前記耐食性ニッケル合金に接合する溶接工
程を経て行うスパークプラグの中心電極の製造方法。 （２）上記（１）の孔空け工程およびストレート部形成
工程の順序を入れ換えて行うスパークプラグの中心電極
の製造方法。 （３）上記（１）または（２）において、塑性加工によ
る加工歪みを除去する熱処理工程を付加して行うスパー
クプラグの中心電極の製造方法。 （４）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、溶接
をレーザー溶接に限定し、レーザ出射方向を長手方向軸
に対して斜め方向にし、溶接後の貴金属と耐食性ニッケ
ル合金との接合部を、溶融凝固合金で全周に亘り形成す
る様に行うスパークプラグの中心電極の製造方法。 （５）上記（１）ないし（４）の何れかにおいて、スト
レート部の外径をＤ、断面円形の孔の直径をｄ、ストレ
ート部の長さをＬとした場合、孔空け工程、およびスト
レート部形成工程における耐食ニッケル合金のストレー
ト部の寸法範囲を、０．２ｍｍ≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．
５ｍｍ、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍにするスパークプ
ラグの中心電極の製造方法。 （６）上記（１）ないし（５）の何れかにおいて、上記
断面円形の孔に突設状態に嵌め込む柱状の貴金属は、直
径が前記孔の直径ｄより多くとも０．０５ｍｍ径小で、
全長１．５ｍｍ以下の円柱形状であるスパークプラグの
中心電極の製造方法。 （７）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、上記
突設部の外径をストレート部の外径Ｄと同じにした鍔付
き貴金属を用いるスパークプラグの中心電極の製造方
法。 （８）上記（７）において、溶接をレーザー溶接に限定
し、貴金属と耐食性ニッケル合金との境界に、長手方向
軸に対して垂直方向から全周に亘り行い、溶融凝固合金
を形成するスパークプラグの中心電極の製造方法。 （９）上記（６）ないし（８）の何れかにおいて、貴金
属の放電部に、塑性加工により予め凹み部を形成するス
パークプラグの中心電極の製造方法。 （１０）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、上
記（６）または（７）に記載の貴金属を採用し、貴金属
挿入工程の後に、貴金属を良熱伝導性金属方向に加圧す
る加圧工程を付加したスパークプラグの中心電極の製造
方法。 （１１）上記（１０）において加圧工程を、レーザー溶
接を行いながら実施するスパークプラグの中心電極の製
造方法。
本発明は、以下の様な構成を採用した。 （１）塑性加工により、耐食性ニッケル合金の内部に良
熱伝導性金属を封入した円柱状の複合体を製造する複合
体製造工程、前記複合体の先端部の耐食性ニッケル合金
部分を削除する先端部削除工程、先端部を削除した複合
体の先端面に、前記良熱伝導性金属に達する断面円形の
孔を空ける孔空け工程、この孔を空けた複合体の先端部
を、削除後にストレート部が前記孔と同軸的になる様に
耐食性ニッケル合金部分のみ削除するストレート部形成
工程、先部が前記良熱伝導性金属に直接接する様に、柱
状の貴金属を前記孔に突設状態に嵌め込む貴金属挿入工
程、及びレーザー溶接若しくは電子ビーム溶接により、
前記貴金属を前記耐食性ニッケル合金に接合する溶接工
程を経て行うスパークプラグの中心電極の製造方法。 （２）上記（１）の孔空け工程およびストレート部形成
工程の順序を入れ換えて行うスパークプラグの中心電極
の製造方法。 （３）上記（１）または（２）において、塑性加工によ
る加工歪みを除去する熱処理工程を付加して行うスパー
クプラグの中心電極の製造方法。 （４）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、溶接
をレーザー溶接に限定し、レーザ出射方向を長手方向軸
に対して斜め方向にし、溶接後の貴金属と耐食性ニッケ
ル合金との接合部を、溶融凝固合金で全周に亘り形成す
る様に行うスパークプラグの中心電極の製造方法。 （５）上記（１）ないし（４）の何れかにおいて、スト
レート部の外径をＤ、断面円形の孔の直径をｄ、ストレ
ート部の長さをＬとした場合、孔空け工程、およびスト
レート部形成工程における耐食ニッケル合金のストレー
ト部の寸法範囲を、０．２ｍｍ≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．
５ｍｍ、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍにするスパークプ
ラグの中心電極の製造方法。 （６）上記（１）ないし（５）の何れかにおいて、上記
断面円形の孔に突設状態に嵌め込む柱状の貴金属は、直
径が前記孔の直径ｄより多くとも０．０５ｍｍ径小で、
全長１．５ｍｍ以下の円柱形状であるスパークプラグの
中心電極の製造方法。 （７）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、上記
突設部の外径をストレート部の外径Ｄと同じにした鍔付
き貴金属を用いるスパークプラグの中心電極の製造方
法。 （８）上記（７）において、溶接をレーザー溶接に限定
し、貴金属と耐食性ニッケル合金との境界に、長手方向
軸に対して垂直方向から全周に亘り行い、溶融凝固合金
を形成するスパークプラグの中心電極の製造方法。 （９）上記（６）ないし（８）の何れかにおいて、貴金
属の放電部に、塑性加工により予め凹み部を形成するス
パークプラグの中心電極の製造方法。 （１０）上記（１）ないし（３）の何れかにおいて、上
記（６）または（７）に記載の貴金属を採用し、貴金属
挿入工程の後に、貴金属を良熱伝導性金属方向に加圧す
る加圧工程を付加したスパークプラグの中心電極の製造
方法。 （１１）上記（１０）において加圧工程を、レーザー溶
接を行いながら実施するスパークプラグの中心電極の製
造方法。
【０００５】
（作用、効果）加工歪みを残したまま絶縁体等に組み付
けると、使用時の冷熱サイクルにより耐食性ニッケル合
金に変形が発生し易く、絶縁体との間隙が狭くなって絶
縁体と接触して絶縁体を破損する等の不具合を起こし易
くなる。そこで、塑性加工による加工歪みを除去する熱
処理工程を付加すれば、残留応力の除去が行え、上記不
具合が防止でき、安定した性能を得ることができる。熱
処理工程は溶接工程の後が好ましいが、孔空け工程をプ
レス成形で実施するなら孔空け工程の前に実施するのが
好ましい。 〔請求項４について〕 （作用、効果）良熱伝導性金属をレーザー溶接部に巻き
込まないとともに全周がシールされるので、燃焼ガスの
流入も良熱伝導性金属の孔外への膨出も起きない。 〔請求項５について〕 （作用、効果）請求項１ないし請求項４の何れかの製造
方法で中心電極を製造する際、０．２ｍｍ≦（Ｄ−ｄ）
／２≦０．５ｍｍ、および０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍ
を満足する様にすれば、溶接工程において、貴金属と耐
食性ニッケル合金との溶接を容易にし、かつ溶接強度を
安定にすることができる。（Ｄ−ｄ）が０．２ｍｍ未満
であると、母材（耐食性ニッケル合金）の強度が不足
し、ストレート部の基部に熱応力によるクラックが発生
し易くなる。また、０．５ｍｍを越えると溶接の出力を
上げないと溶接ができず、出力を増大すると貴金属が溶
融してしまう。Ｌが１．０ｍｍを越えると冷熱サイクル
の熱応力によりクラックが生じ易い。また、０．２ｍｍ
未満であると溶接を行う際、熱が耐食性ニッケル合金に
吸収され易くなるので、溶接の出力を上げる必要が生
じ、そうすると貴金属が溶融してしまう。 〔請求項６について〕 （作用、効果） （孔の直径−貴金属の直径）を０．０５ｍｍ以下にしな
いと、溶融凝固合金部にボイドの巻き込みが増加する。
貴金属の全長が１．５ｍｍを越えると、熱引きが不十分
になり、温度が上昇し易くなり、消耗が増加する。条件
内であれば溶接性が安定し、電極消耗を低減することが
できる。 〔請求項７について〕 （作用、効果）貴金属の突設部を鍔付き形状とすること
により、消耗性に優れ、かつ電極温度の低減を図ること
ができる。 〔請求項８について〕 （作用、効果）溶融凝固合金により溶接面を確実にシー
ルできる。 〔請求項９について〕 （作用、効果）凹み部により、貴金属電極が細分化さ
れ、各電極径（電極寸法）が小さくなるので、電界強度
が強まり、放電電圧が低減する。予め、塑性加工により
凹部を形成するので、分割形状が安定し、放電電圧のバ
ラツキが少ない。 〔請求項１０について〕 （作用、効果）貴金属挿入工程の後に、貴金属を良熱伝
導性金属方向に加圧する加圧工程を付加すれば、貴金属
と良熱伝導性金属との直接接触が強固になる。 〔請求項１１について〕 （作用、効果）レーザー溶接を行いながら加圧工程を実
施すれば、貴金属と良熱伝導性金属との直接接触がより
強固になる。
けると、使用時の冷熱サイクルにより耐食性ニッケル合
金に変形が発生し易く、絶縁体との間隙が狭くなって絶
縁体と接触して絶縁体を破損する等の不具合を起こし易
くなる。そこで、塑性加工による加工歪みを除去する熱
処理工程を付加すれば、残留応力の除去が行え、上記不
具合が防止でき、安定した性能を得ることができる。熱
処理工程は溶接工程の後が好ましいが、孔空け工程をプ
レス成形で実施するなら孔空け工程の前に実施するのが
好ましい。 〔請求項４について〕 （作用、効果）良熱伝導性金属をレーザー溶接部に巻き
込まないとともに全周がシールされるので、燃焼ガスの
流入も良熱伝導性金属の孔外への膨出も起きない。 〔請求項５について〕 （作用、効果）請求項１ないし請求項４の何れかの製造
方法で中心電極を製造する際、０．２ｍｍ≦（Ｄ−ｄ）
／２≦０．５ｍｍ、および０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍ
を満足する様にすれば、溶接工程において、貴金属と耐
食性ニッケル合金との溶接を容易にし、かつ溶接強度を
安定にすることができる。（Ｄ−ｄ）が０．２ｍｍ未満
であると、母材（耐食性ニッケル合金）の強度が不足
し、ストレート部の基部に熱応力によるクラックが発生
し易くなる。また、０．５ｍｍを越えると溶接の出力を
上げないと溶接ができず、出力を増大すると貴金属が溶
融してしまう。Ｌが１．０ｍｍを越えると冷熱サイクル
の熱応力によりクラックが生じ易い。また、０．２ｍｍ
未満であると溶接を行う際、熱が耐食性ニッケル合金に
吸収され易くなるので、溶接の出力を上げる必要が生
じ、そうすると貴金属が溶融してしまう。 〔請求項６について〕 （作用、効果） （孔の直径−貴金属の直径）を０．０５ｍｍ以下にしな
いと、溶融凝固合金部にボイドの巻き込みが増加する。
貴金属の全長が１．５ｍｍを越えると、熱引きが不十分
になり、温度が上昇し易くなり、消耗が増加する。条件
内であれば溶接性が安定し、電極消耗を低減することが
できる。 〔請求項７について〕 （作用、効果）貴金属の突設部を鍔付き形状とすること
により、消耗性に優れ、かつ電極温度の低減を図ること
ができる。 〔請求項８について〕 （作用、効果）溶融凝固合金により溶接面を確実にシー
ルできる。 〔請求項９について〕 （作用、効果）凹み部により、貴金属電極が細分化さ
れ、各電極径（電極寸法）が小さくなるので、電界強度
が強まり、放電電圧が低減する。予め、塑性加工により
凹部を形成するので、分割形状が安定し、放電電圧のバ
ラツキが少ない。 〔請求項１０について〕 （作用、効果）貴金属挿入工程の後に、貴金属を良熱伝
導性金属方向に加圧する加圧工程を付加すれば、貴金属
と良熱伝導性金属との直接接触が強固になる。 〔請求項１１について〕 （作用、効果）レーザー溶接を行いながら加圧工程を実
施すれば、貴金属と良熱伝導性金属との直接接触がより
強固になる。
【０００６】
【実施例】本発明の第１実施例（請求項１に対応）を図
１及び図２に基づいて説明する。図１の（ｆ）及び図２
に示す様に、スパークプラグの中心電極Ａは、先端に径
小のストレート部１１を形成した鞘材１と、鞘材１内部
に封入（後部が鞘材１外に露出しても良い）される芯材
２と、ストレート部１１に穿設された孔１１ａに嵌めこ
まれてレーザー溶接された貴金属３とを備える。
１及び図２に基づいて説明する。図１の（ｆ）及び図２
に示す様に、スパークプラグの中心電極Ａは、先端に径
小のストレート部１１を形成した鞘材１と、鞘材１内部
に封入（後部が鞘材１外に露出しても良い）される芯材
２と、ストレート部１１に穿設された孔１１ａに嵌めこ
まれてレーザー溶接された貴金属３とを備える。
【０００７】以下、スパークプラグの中心電極Ａの製造
方法を説明する。 押出成形等の塑性加工により、耐食性ニッケル合金１
０１（本実施例ではインコネル６００）の内部に良熱伝
導性金属２０１（本実施例では銅）を封入した円柱状の
複合体４０１を製造する｛図１の（ａ）｝。 複合体４０１先端部４０２の耐食性ニッケル合金部分
を、切断加工、切削加工等により削除する｛図１の
（ｂ）｝。本実施例では、この工程で、良熱伝導性金属
２０１の先端を露出させている。 先端部を削除した複合体４０３の先端面４０４の中央
に、ドリルで断面円形の等径の孔１１ａ（プレス加工で
空けても良い）を軸に沿って空ける。尚、孔１１ａの深
さを、孔奥の露出銅面が、後から嵌め込む貴金属３｛本
実施例ではＩｒ-Ｙ2 Ｏ3 （２．５重量％）｝の端面と
略同一になる様にする｛図１の（ｃ）｝。 孔を空けた複合体４０６の先端部を、削除後にストレ
ート部１１が孔１１ａと同軸的になる様に耐食性ニッケ
ル合金部分４０７を削除する｛図１の（ｄ）｝。 貴金属３の先端面３０が良熱伝導性金属２０１に直接
接する様に、円柱状の貴金属３を孔１１ａに突設状態に
嵌め込む｛図１の（ｅ）｝。 レーザーを照射して溶融凝固合金部ｇを形成し、貴金
属３を耐食性ニッケル合金１０１に接合すれば、スパー
クプラグの中心電極Ａが完成する｛図１の（ｆ）、図
２｝。
方法を説明する。 押出成形等の塑性加工により、耐食性ニッケル合金１
０１（本実施例ではインコネル６００）の内部に良熱伝
導性金属２０１（本実施例では銅）を封入した円柱状の
複合体４０１を製造する｛図１の（ａ）｝。 複合体４０１先端部４０２の耐食性ニッケル合金部分
を、切断加工、切削加工等により削除する｛図１の
（ｂ）｝。本実施例では、この工程で、良熱伝導性金属
２０１の先端を露出させている。 先端部を削除した複合体４０３の先端面４０４の中央
に、ドリルで断面円形の等径の孔１１ａ（プレス加工で
空けても良い）を軸に沿って空ける。尚、孔１１ａの深
さを、孔奥の露出銅面が、後から嵌め込む貴金属３｛本
実施例ではＩｒ-Ｙ2 Ｏ3 （２．５重量％）｝の端面と
略同一になる様にする｛図１の（ｃ）｝。 孔を空けた複合体４０６の先端部を、削除後にストレ
ート部１１が孔１１ａと同軸的になる様に耐食性ニッケ
ル合金部分４０７を削除する｛図１の（ｄ）｝。 貴金属３の先端面３０が良熱伝導性金属２０１に直接
接する様に、円柱状の貴金属３を孔１１ａに突設状態に
嵌め込む｛図１の（ｅ）｝。 レーザーを照射して溶融凝固合金部ｇを形成し、貴金
属３を耐食性ニッケル合金１０１に接合すれば、スパー
クプラグの中心電極Ａが完成する｛図１の（ｆ）、図
２｝。
【０００８】尚、上記との順序を入れ替えれば請求
項２に対応したスパークプラグの中心電極Ｂ（本発明の
第２実施例）が製造できる。
項２に対応したスパークプラグの中心電極Ｂ（本発明の
第２実施例）が製造できる。
【０００９】この第１、第２実施例には、以下の様な利
点がある。 （ア）貴金属３の先端面３０が良熱伝導性金属２０１に
直接接する様な構造を容易に得ることができるととも
に、良熱伝導性金属２０１が貴金属３の熱を逃がすの
で、スパークプラグに組み付けた場合、径が小さい貴金
属３が過昇温せず、貴金属３の電極消耗は少ない。 （イ）中心電極Ａ、Ｂをスパークプラグとして組み付け
た際、ストレート部１１が放電電圧の低減および着火性
の向上に寄与する。 （ウ）レーザー溶接（電子ビーム溶接でも同様）は、溶
接入熱を絞り易く、貴金属３と耐食性ニッケル合金１０
１との溶接に適している。 なお、溶接を電気溶接で行うと、図３に示す様に、電流
ｉが貴金属→銅に流れ、貴金属とＮｉ合金との溶接強度
が悪くなる。また、アルゴン溶接（ＴＩＧ）で行うと、
溶接入熱の制御が行い難いので、貴金属が溶融して形が
崩れる。
点がある。 （ア）貴金属３の先端面３０が良熱伝導性金属２０１に
直接接する様な構造を容易に得ることができるととも
に、良熱伝導性金属２０１が貴金属３の熱を逃がすの
で、スパークプラグに組み付けた場合、径が小さい貴金
属３が過昇温せず、貴金属３の電極消耗は少ない。 （イ）中心電極Ａ、Ｂをスパークプラグとして組み付け
た際、ストレート部１１が放電電圧の低減および着火性
の向上に寄与する。 （ウ）レーザー溶接（電子ビーム溶接でも同様）は、溶
接入熱を絞り易く、貴金属３と耐食性ニッケル合金１０
１との溶接に適している。 なお、溶接を電気溶接で行うと、図３に示す様に、電流
ｉが貴金属→銅に流れ、貴金属とＮｉ合金との溶接強度
が悪くなる。また、アルゴン溶接（ＴＩＧ）で行うと、
溶接入熱の制御が行い難いので、貴金属が溶融して形が
崩れる。
【００１０】つぎに、本発明の第３実施例（請求項３に
対応）を説明する。本実施例では、上記｛図１の
（ｅ）｝を行った後、レーザー溶接を行う前、または、
上記｛図１の（ｆ）のレーザー溶接後、熱処理工程
（真空雰囲気、再結晶温度以上、３０分以上）を行な
う。例えば、９００℃×１Ｈｒ、真空中で熱処理を行え
ば、９００℃・１分←→１００℃・１分の冷熱サイクル
のバーナーテストを１０００サイクル実施した場合、図
４に示す様に、中心電極の膨張代は、０．０１ｍｍ（熱
処理無しの場合は０．０６ｍｍ）に改善される。
対応）を説明する。本実施例では、上記｛図１の
（ｅ）｝を行った後、レーザー溶接を行う前、または、
上記｛図１の（ｆ）のレーザー溶接後、熱処理工程
（真空雰囲気、再結晶温度以上、３０分以上）を行な
う。例えば、９００℃×１Ｈｒ、真空中で熱処理を行え
ば、９００℃・１分←→１００℃・１分の冷熱サイクル
のバーナーテストを１０００サイクル実施した場合、図
４に示す様に、中心電極の膨張代は、０．０１ｍｍ（熱
処理無しの場合は０．０６ｍｍ）に改善される。
【００１１】つぎに、本発明の第４実施例（請求項４に
対応）を説明する。本実施例では、上記の工程におい
て、図５に示す様に、レーザー出射方向を長手方向軸ｊ
に対して４５°の方向にし、レーザー光５、５’の焦点
を、位置５１と位置５２の間としている。
対応）を説明する。本実施例では、上記の工程におい
て、図５に示す様に、レーザー出射方向を長手方向軸ｊ
に対して４５°の方向にし、レーザー光５、５’の焦点
を、位置５１と位置５２の間としている。
【００１２】本実施例の利点は、良熱伝導性金属２０１
が先端付近に封入されていても、良熱伝導性金属２０１
をレーザー溶接部に巻き込まずに、溶融凝固金属により
全周をシールできるので、燃焼ガスの流入も良熱伝導性
金属２０１の孔外への膨出も起きない。
が先端付近に封入されていても、良熱伝導性金属２０１
をレーザー溶接部に巻き込まずに、溶融凝固金属により
全周をシールできるので、燃焼ガスの流入も良熱伝導性
金属２０１の孔外への膨出も起きない。
【００１３】つぎに、本発明の第５実施例（請求項５に
対応）を図６〜図８とともに説明する。本実施例では、
直径０．５ｍｍの円柱形状の貴金属３にＩｒ-Ｙ2 Ｏ3
（２．５ｗｔ％）を使用し、鞘材１（耐食性ニッケル合
金）にインコネル６００を使用し、図５に示す様に、ス
トレート部の肉厚（Ｄ−ｄ）を０．３ｍｍ、ストレート
部の長さＬを０．６ｍｍとしている。２０００ｃｃ×六
気筒エンジンを使用し、５０００ｒｐｍ×全開を１分←
→アイドリングを１分の冷熱サイクル試験を行い、肉厚
（Ｄ−ｄ）及びストレート部の長さＬの最適範囲を調べ
たところ、肉厚（Ｄ−ｄ）は０．２ｍｍから０．５ｍ
ｍ、好ましくは０．２５ｍｍから０．３５ｍｍが、ま
た、ストレート部の長さＬは０．２ｍｍから１．０ｍ
ｍ、好ましくは０．５ｍｍから０．８ｍｍの範囲が最適
であることが判明した。肉厚（Ｄ−ｄ）が０．２ｍｍ未
満であると、母材（インコネル６００）の強度が不足
し、図７に示す様に、ストレート部の基部に熱応力によ
るクラックｋが発生した。また、０．５ｍｍを越えると
溶接の出力を上げないと溶接ができず、出力を上げる
と、図８に示す様に、貴金属が溶融して変形してしまっ
た。ストレート部の長さＬが１．０ｍｍを越えると冷熱
サイクルの熱応力によりクラックが生じた。また、０．
２ｍｍ未満であると溶接を行う際、熱がインコネル６０
０に奪われるので溶接の出力を上げないと溶接できず、
溶接出力を上げると貴金属及び母材が溶融してしまっ
た。
対応）を図６〜図８とともに説明する。本実施例では、
直径０．５ｍｍの円柱形状の貴金属３にＩｒ-Ｙ2 Ｏ3
（２．５ｗｔ％）を使用し、鞘材１（耐食性ニッケル合
金）にインコネル６００を使用し、図５に示す様に、ス
トレート部の肉厚（Ｄ−ｄ）を０．３ｍｍ、ストレート
部の長さＬを０．６ｍｍとしている。２０００ｃｃ×六
気筒エンジンを使用し、５０００ｒｐｍ×全開を１分←
→アイドリングを１分の冷熱サイクル試験を行い、肉厚
（Ｄ−ｄ）及びストレート部の長さＬの最適範囲を調べ
たところ、肉厚（Ｄ−ｄ）は０．２ｍｍから０．５ｍ
ｍ、好ましくは０．２５ｍｍから０．３５ｍｍが、ま
た、ストレート部の長さＬは０．２ｍｍから１．０ｍ
ｍ、好ましくは０．５ｍｍから０．８ｍｍの範囲が最適
であることが判明した。肉厚（Ｄ−ｄ）が０．２ｍｍ未
満であると、母材（インコネル６００）の強度が不足
し、図７に示す様に、ストレート部の基部に熱応力によ
るクラックｋが発生した。また、０．５ｍｍを越えると
溶接の出力を上げないと溶接ができず、出力を上げる
と、図８に示す様に、貴金属が溶融して変形してしまっ
た。ストレート部の長さＬが１．０ｍｍを越えると冷熱
サイクルの熱応力によりクラックが生じた。また、０．
２ｍｍ未満であると溶接を行う際、熱がインコネル６０
０に奪われるので溶接の出力を上げないと溶接できず、
溶接出力を上げると貴金属及び母材が溶融してしまっ
た。
【００１４】つぎに、本発明の第６実施例（請求項６に
対応）を図９、図１０とともに説明する。本実施例にお
いて、図９に示す様に、孔１１ａに突設状態に嵌め込
む、円柱形状の貴金属３は、直径が孔１１ａの直径ｄよ
り多くとも０．０５ｍｍ径小で、全長１．５ｍｍ以下の
ものを使用している。クリアランス（孔の直径−貴金属
の直径）が０．０５ｍｍを越えると、溶融凝固合金部ｇ
にボイドｖの巻き込みが増加した。貴金属３の全長が
１．５ｍｍを越えると、銅による熱引きが不十分にな
り、貴金属３の材料代が嵩むばかりか、温度が上昇し、
消耗速度が早まった。尚、直径０．５ｍｍ、長さ１．３
ｍｍの円柱形状の貴金属３｛Ｉｒ- Ｙ2 Ｏ3 （２．５ｗ
ｔ％）｝、ストレート部１１の長さ０．６ｍｍ、外径
１．１ｍｍの鞘材１（インコネル６００）を使用し、ク
リアランス（孔１１ａの直径−貴金属３の直径）を変化
させてレーザー溶接を行ない、切断してボイドｖの発生
を調べた結果を図１０に示す。
対応）を図９、図１０とともに説明する。本実施例にお
いて、図９に示す様に、孔１１ａに突設状態に嵌め込
む、円柱形状の貴金属３は、直径が孔１１ａの直径ｄよ
り多くとも０．０５ｍｍ径小で、全長１．５ｍｍ以下の
ものを使用している。クリアランス（孔の直径−貴金属
の直径）が０．０５ｍｍを越えると、溶融凝固合金部ｇ
にボイドｖの巻き込みが増加した。貴金属３の全長が
１．５ｍｍを越えると、銅による熱引きが不十分にな
り、貴金属３の材料代が嵩むばかりか、温度が上昇し、
消耗速度が早まった。尚、直径０．５ｍｍ、長さ１．３
ｍｍの円柱形状の貴金属３｛Ｉｒ- Ｙ2 Ｏ3 （２．５ｗ
ｔ％）｝、ストレート部１１の長さ０．６ｍｍ、外径
１．１ｍｍの鞘材１（インコネル６００）を使用し、ク
リアランス（孔１１ａの直径−貴金属３の直径）を変化
させてレーザー溶接を行ない、切断してボイドｖの発生
を調べた結果を図１０に示す。
【００１５】つぎに、本発明の第７実施例（請求項７、
８に対応）を図１１に基づいて説明する。本実施例にお
いて、貴金属３の鍔径大部３１（直径１．２ｍｍ）をス
トレート部１１の直径と同じにしており、貴金属３に、
ジルコニア０．０６〜０．３ｗｔ％添加白金（酸化物分
散強化白金）を用い、貴金属３と耐食性ニッケル合金１
０１との境界に、長手方向軸ｊに対して９０°±２０°
の方向から全周に亘りレーザー溶接を行い、溶融凝固合
金部ｇを形成した。
８に対応）を図１１に基づいて説明する。本実施例にお
いて、貴金属３の鍔径大部３１（直径１．２ｍｍ）をス
トレート部１１の直径と同じにしており、貴金属３に、
ジルコニア０．０６〜０．３ｗｔ％添加白金（酸化物分
散強化白金）を用い、貴金属３と耐食性ニッケル合金１
０１との境界に、長手方向軸ｊに対して９０°±２０°
の方向から全周に亘りレーザー溶接を行い、溶融凝固合
金部ｇを形成した。
【００１６】本実施例では、貴金属３の鍔径大部３１が
火花消耗電極として作用し、径小部３２が良熱伝導性金
属２０１（銅）への熱引き部として作用し、電極の消耗
改善と温度低減の両機能を果たしている。
火花消耗電極として作用し、径小部３２が良熱伝導性金
属２０１（銅）への熱引き部として作用し、電極の消耗
改善と温度低減の両機能を果たしている。
【００１７】図１２、図１３、図１４は、本発明の第
８、第９、第１０実施例（請求項９に対応）である。各
実施例では、貴金属３（０．０６ｗｔ％ジルコニア- Ｐ
ｔ）の鍔径大部３１（放電部）に孔１１ａへの嵌め込み
前にヘッダ加工を施し、溝３３や凹み３４を形成してい
る。尚、各部の寸法を各図に示す。何れの実施例も、溝
３３や凹み３４により、鍔径大部３１が分割され、各電
極径（電極寸法）が小さくなるので、電界強度が強ま
り、放電電圧が低減できた。また、孔１１ａへの嵌め込
み前に溝３３や凹み３４を形成するので、分割形状が安
定し、放電電圧のバラツキも少なかった。
８、第９、第１０実施例（請求項９に対応）である。各
実施例では、貴金属３（０．０６ｗｔ％ジルコニア- Ｐ
ｔ）の鍔径大部３１（放電部）に孔１１ａへの嵌め込み
前にヘッダ加工を施し、溝３３や凹み３４を形成してい
る。尚、各部の寸法を各図に示す。何れの実施例も、溝
３３や凹み３４により、鍔径大部３１が分割され、各電
極径（電極寸法）が小さくなるので、電界強度が強ま
り、放電電圧が低減できた。また、孔１１ａへの嵌め込
み前に溝３３や凹み３４を形成するので、分割形状が安
定し、放電電圧のバラツキも少なかった。
【００１８】つぎに、本発明の第１１、第１２実施例
（請求項１０、１１に対応）を図１５、図１６に基づい
て説明する。第１１実施例では、孔１１ａに嵌め込む貴
金属３に、直径が孔１１ａの直径より多くとも０．０５
ｍｍ径小で、全長１．５ｍｍ以下の円柱形状のものを使
用し、嵌め込んだ後、貴金属３を良熱伝導性金属方向に
加圧体ｐで加圧しながら、レーザー溶接を行なってい
る。第１２実施例では、孔１１ａに嵌め込む貴金属３
に、鍔径大部３１の外径をストレート部１１の外径と同
じにしたものを使用し、嵌め込んだ後、貴金属３を良熱
伝導性金属方向に加圧体ｐで加圧しながら、レーザー溶
接を行なっている。
（請求項１０、１１に対応）を図１５、図１６に基づい
て説明する。第１１実施例では、孔１１ａに嵌め込む貴
金属３に、直径が孔１１ａの直径より多くとも０．０５
ｍｍ径小で、全長１．５ｍｍ以下の円柱形状のものを使
用し、嵌め込んだ後、貴金属３を良熱伝導性金属方向に
加圧体ｐで加圧しながら、レーザー溶接を行なってい
る。第１２実施例では、孔１１ａに嵌め込む貴金属３
に、鍔径大部３１の外径をストレート部１１の外径と同
じにしたものを使用し、嵌め込んだ後、貴金属３を良熱
伝導性金属方向に加圧体ｐで加圧しながら、レーザー溶
接を行なっている。
【００１９】何方の実施例も、溶接後、貴金属３が良熱
伝導性金属２０１に密着し、良好な熱引きを得ることが
できた。
伝導性金属２０１に密着し、良好な熱引きを得ることが
できた。
【図１】本発明の第１実施例に係るスパークプラグの中
心電極の製造方法を示す製造工程図である。
心電極の製造方法を示す製造工程図である。
【図２】本発明の第１実施例または第２実施例より製造
されたスパークプラグの中心電極の要部を拡大した断面
図である。
されたスパークプラグの中心電極の要部を拡大した断面
図である。
【図３】溶接工程を電気溶接で行った場合に発生する不
具合の説明図である。
具合の説明図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る、熱処理工程- 中心
電極膨張代関係を示すグラフである。
電極膨張代関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第４実施例に係るスパークプラグの中
心電極の製造方法を示す説明図である。
心電極の製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明の第５実施例に係るスパークプラグの中
心電極の説明図である。
心電極の説明図である。
【図７】本発明の第５実施例に関し、肉厚が０．２ミリ
未満の場合に発生する不具合の説明図である。
未満の場合に発生する不具合の説明図である。
【図８】本発明の第５実施例に関し、肉厚が０．５ミリ
を越えた場合に発生する不具合の説明図である。
を越えた場合に発生する不具合の説明図である。
【図９】本発明の第６実施例に関するスパークプラグの
中心電極の説明図である。
中心電極の説明図である。
【図１０】本発明の第６実施例に関し、クリアランス-
ボイド発生率との関係を示すグラフである。
ボイド発生率との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第７実施例に係るスパークプラグの
中心電極の製造方法を示す説明図である。
中心電極の製造方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の第８実施例に係るスパークプラグの
中心電極の断面図および正面図である。
中心電極の断面図および正面図である。
【図１３】本発明の第９実施例に係るスパークプラグの
中心電極を先端方向から見た正面図である。
中心電極を先端方向から見た正面図である。
【図１４】本発明の第１０実施例に係るスパークプラグ
の中心電極を先端方向から見た正面図である。
の中心電極を先端方向から見た正面図である。
【図１５】本発明の第１１実施例に係るスパークプラグ
の中心電極の製造方法を示す説明図である。
の中心電極の製造方法を示す説明図である。
【図１６】本発明の第１２実施例に係るスパークプラグ
の中心電極の製造方法を示す説明図である。
の中心電極の製造方法を示す説明図である。
３ 貴金属 １１ ストレート部 ３３ 溝（凹み部） ３４ 凹み（凹み部） １０１ 耐食性ニッケル合金 ２０１ 良熱伝導性金属 ４０１ 複合体 ４０２ 先端部 ４０３ 先端部を削除した複合体 ４０４ 先端面 ４０６ 孔を空けた複合体 Ｄ ストレート部の外径 ｄ 断面円形の孔の直径 Ｌ ストレート部の長さ ｇ 溶融凝固合金部 Ａ、Ｂ スパークプラグの中心電極
Claims (11)
- 【請求項１】 以下の工程を経て製造されるスパークプ
ラグの中心電極の製造方法。塑性加工により、耐食性ニ
ッケル合金の内部に良熱伝導性金属を封入した円柱状の
複合体を製造する複合体製造工程。前記複合体の先端部
の耐食性ニッケル合金部分を削除する先端部削除工程。
先端部を削除した複合体の先端面に、前記良熱伝導性金
属に達する断面円形の孔を空ける孔空け工程。この孔を
空けた複合体の先端部を、削除後にストレート部が前記
孔と同軸的になる様に耐食性ニッケル合金部分のみ削除
するストレート部形成工程。先部が前記良熱伝導性金属
に直接接する様に、柱状の貴金属を前記孔に突設状態に
嵌め込む貴金属挿入工程。レーザー溶接若しくは電子ビ
ーム溶接により、前記貴金属を前記耐食性ニッケル合金
に接合する溶接工程。 - 【請求項２】 上記孔空け工程およびストレート部形成
工程の順序を入れ換えた請求項１記載のスパークプラグ
の中心電極の製造方法。 - 【請求項３】 塑性加工による加工歪みを除去する熱処
理工程を付加した、請求項１または請求項２記載のスパ
ークプラグの中心電極の製造方法。 - 【請求項４】 溶接をレーザー溶接に限定し、 レーザ出射方向を長手方向軸に対して斜め方向にし、 溶接後の前記貴金属と耐食性ニッケル合金との接合部
を、溶融凝固合金で全周に亘り形成する様にした、請求
項１ないし請求項３の何れかに記載のスパークプラグの
中心電極の製造方法。 - 【請求項５】 ストレート部の外径をＤ、断面円形の孔
の直径をｄ、ストレート部の長さをＬとした場合、前記
孔空け工程、および前記ストレート部形成工程における
前記耐食ニッケル合金の前記ストレート部の寸法範囲を
以下の様にした、請求項１ないし請求項４の何れかに記
載のスパークプラグの中心電極の製造方法。 ０．２ｍｍ≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．５ｍｍ、０．２ｍｍ
≦Ｌ≦１．０ｍｍ - 【請求項６】 上記断面円形の孔に突設状態に嵌め込む
柱状の貴金属は、直径が前記孔の直径ｄより多くとも
０．０５ｍｍ径小で、全長１．５ｍｍ以下の円柱形状で
あることを特徴とする、請求項１ないし請求項５の何れ
かに記載のスパークプラグの中心電極の製造方法。 - 【請求項７】 上記突設部の外径を前記ストレート部の
外径Ｄと同じにした鍔付き貴金属を用いる、請求項１な
いし請求項３の何れかに記載のスパークプラグの中心電
極の製造方法。 - 【請求項８】 溶接をレーザー溶接に限定し、 前記貴金属と耐食性ニッケル合金との境界に、長手方向
軸に対して垂直方向から全周に亘り行い、溶融凝固合金
を形成する、請求項７記載のスパークプラグの中心電極
の製造方法。 - 【請求項９】 前記貴金属の放電部に、塑性加工により
予め凹み部を形成する、請求項６ないし請求項８の何れ
かに記載のスパークプラグの中心電極の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項６または請求項７に記載の貴金
属を採用し、前記貴金属挿入工程の後に、前記貴金属を
良熱伝導性金属方向に加圧する加圧工程を付加した、請
求項１ないし請求項３の何れかに記載のスパークプラグ
の中心電極の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の加圧工程を、レーザ
ー溶接を行いながら実施する請求項１０記載のスパーク
プラグの中心電極の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319107A JP2847681B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | スパークプラグの中心電極の製造方法 |
| DE69218731T DE69218731T2 (de) | 1991-12-03 | 1992-11-09 | Herstellungsverfahren der Mittelelektrode einer Zündkerze |
| EP92310217A EP0545562B1 (en) | 1991-12-03 | 1992-11-09 | A method of manufacturing a centre electrode for a spark plug |
| US07/979,287 US5273474A (en) | 1991-12-03 | 1992-11-20 | Method of manufacturing a center electrode for a spark plug |
| BR9204939A BR9204939A (pt) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Metodo de fabricacao do eletrodo central da vela de ignicao |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319107A JP2847681B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | スパークプラグの中心電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159860A true JPH05159860A (ja) | 1993-06-25 |
| JP2847681B2 JP2847681B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=18106543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3319107A Expired - Fee Related JP2847681B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | スパークプラグの中心電極の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5273474A (ja) |
| EP (1) | EP0545562B1 (ja) |
| JP (1) | JP2847681B2 (ja) |
| BR (1) | BR9204939A (ja) |
| DE (1) | DE69218731T2 (ja) |
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| WO2013018264A1 (ja) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
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