KR20090125849A - 스파크 플러그의 제조 방법 - Google Patents

스파크 플러그의 제조 방법 Download PDF

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KR20090125849A
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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

사이에 방전갭을 갖는 중앙 전극 및 접지 전극을 포함하는 스파크 플러그의 제조 방법이 제공된다. 상기 중앙 전극 및 상기 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는다. 상기 스파크 플러그의 제조 방법은 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체에 용접하기 위하여 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체 상의 소정 위치에 위치시키고, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체 상에 펄스화된 레이저를 조사하며, 따라서 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 레이저 펄스에 상응하는 용접 점을 연속적으로 형성하는 레이저 용접 단계로 이루어지며, 상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 펄스 개시 시간으로부터 소정의 초기 기간 동안 시간에 따라 레이저 강도가 증가하는 레이저 강도 파형을 갖는 초기 증가형 레이저 펄스이다.

Description

스파크 플러그의 제조 방법{SPARK PLUG MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 내연 엔진에 사용되는 스파크 플러그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 중앙 전극 및 접지 전극을 갖는 스파크 플러그의 제조 방법이며, 여기에서 상기 중앙 전극 및 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀급속 팁을 갖는다.
특허문헌 1 내지 특허문헌 3은 스파크 플러그를 개시하며, 각각에 있어서 중앙 전극 및 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 귀금속을 포함하며 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는다.
특허문헌 1에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 귀금속 팁의 바닥부에 방사상 외측으로 플랜지부를 형성하기 위하여 상기 전극 몸체에 상기 귀금속 팁을 저항 용접하고, 상기 귀금속 팁의 플랜지부 상으로 레이저를 조사하여 상기 전극 몸체부에 상기 귀금속팁을 레이저 용접함으로써 형성된다.
특허문헌 2에 있어서, 상기 접지 전극은 다음의 방식으로 형성된다. 펄스화된 레이저로 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체를 조사함으로써 원주방향 레이저 용접 영역을 통하여 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체를 용접하며, 상기 원주방향 레ㅣ저 용접 영역에서 상기 레이저의 각 펄스에 상응하는 용접점은 연속적으로 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 서로 중첩된다. 이 때에, 펄스 당 레이저 조사 에너지는 상기 용접 영역 중 적어도 전방부 또는 말단부 중 어느 하나의 형성에서 상기 용접 영역의 나머지 부분의 형성에서보다 더욱 낮게 설정된다.
특허문헌 3에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체의 경계상에서 소정의 입사각으로 레이저 등을 조사하여 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체가 서로 용접되도록 함으로써 형성된다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2005-158323호
특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2002-231417호
특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 제2001-135456호
특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 있어서, 상기 귀금속 팁 및 전극 몸체의 용접은 펄스화된 레이저의 조사에 의하여 수행되며, 각 펄스는 개시 시간(Tsc)으로부터 종료 시간(Tec)까지 펄스폭(Tc)에 걸쳐 균일한 레이저 강도(Sc)를 갖는 직사각형 파형을 갖는다. 펄스당 높은 조사 에너지를 갖는 레이저 용접은 상이한 융점을 갖는 구조적 성분의 용접에서, 예를 들면, 귀금속을 포함하는 귀금속 팁과 비금속을 포함하는 전극 몸체의 용접에 특히 유용하다. 그러나, 레이저 조사 하에 용융 금속 스패터가 발생될 수 있고 비산되어 귀금속 팁 및 전극 몸체에 부착될 수 있다. 이는 스파크 플러그의 점화 성능 저하 및 스파크 플러그의 방전 갭에 브리지 형성과 같은 문제점을 유발한다. 레이저 조사 하에 송풍구 또한 발생될 수 있다. 각각의 레이저 펄스에 상응하는 용접점이 펄스화된 레이저의 조사에 의하여 서로 중첩되어 연속되는 원주방향의 용접 영역을 형성하는 경우, 후자의 용접점 형성 동안 특히 상기 스패터 및 송풍구가 발생되기 쉽다. 더욱이, 레이저 조사에 의한 용융 금속이 갑자기 냉각 및 고화되어 고화동안 상기 용접 영역에 크랙이 발생되기 쉽다. 이는 상기 용접 영역의 결합력 열화로 인하여 상기 전극 몸체로부터 상기 귀금속 팁이 분리되는 문제점을 초래한다.
이러한 방식으로, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체의 종래의 레이저 용접은 스패터, 송풍구, 크랙 등의 발생과 같은 문제점을 갖는다. 이러한 문제점들에 대한 해결책으로서, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체의 재료, 형상 및 치수에 따라 펄스폭(Tc) 및 레이저 강도(Sc)와 같은 레이저 조사 조건을 적절히 변경함으로써 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체의 용접 상태를 조정하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 레이저 조사 조건의 변경만으로는 상기의 결함 발생 문제를 충분히 방지할 수 없다.
이러한 관점에서, 본 발명은 귀금속 팁 및 전극 몸체의 레이저 용접 공정 동안 스패터, 송풍구 및 크랙과 같은 결함의 발생을 방지할 수 있는 스파크 플러그의 제조 방법을 제공하기 위하여 이루어진 것이다.
레이저 강도 파형에 집중된 강도 높은 연구의 결과로서, 본 발명자들은 레이저 용접 공정에서 상기 직사각형 레이저 강도 파형을 수정함으로써 상술한 바의 문제점들을 해결할 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 제 1 특징에 의하면, 방전 갭이 사이에 개재되는 중앙 전극 및 접지 전극을 가지며, 상기 중앙 전극 및 상기 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는 스파크 플러그의 제조 방법으로서, 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체에 용접하기 위하여 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체 상의 소정 위치에 위치시키고, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체 상에 펄스화된 레이저를 조사하며, 따라서 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 레이저 펄스에 상응하는 용접 점을 연속적으로 형성하는 레이저 용접 단계로 이루어지며, 상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 펄스 개시 시간으로부터 소정의 초기 기간 동안 시간에 따라 레이저 강도가 증가하는 레이저 강도 파형을 갖는 초기 증가형 레이저 펄스임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 특징에 의하면, 방전 갭이 사이에 개재되는 중앙 전극 및 접지 전극을 가지며, 상기 중앙 전극 및 상기 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는 스파크 플러그의 제조 방법으로서, 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체에 용접하기 위하여 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체 상의 소정 위치에 위치시키고, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체 상에 펄스화된 레이저를 조사하며, 따라서 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 레이저 펄스에 상응하는 용접 점을 연속적으로 형성하는 레이저 용접 단계로 이루어지며, 상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 펄스 종료 시간으로부터 소정의 최종 기간 동안 레이저 강도가 시간에 따라 감소하는 레이저 강도 파형을 갖는 최종 감소형 레이저 펄스임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서, 상기 초기 증가형 레이저 펄스는 상기 귀금속 팁 및 전극 몸체의 레이저 용접에 이용된다. 이는 상기 귀금속팁 및 상기 전극 몸체의 점진적인 가열을 가능하게 하며, 따라서 레이저 조사 하에 스패터가 발생되고, 비산되어 상기 귀금속 팁 및 전극 몸체에 부착됨을 방지할 수 있게 하고, 각각의 용접점에서 송풍구의 발생을 방지할 수 있게 한다. 또한, 최종 감소형 레이저 펄스는 상기 귀금속 팁 및 전극 몸체의 레이저 용접에 이용된다. 이는 상기 귀금속 팁 및 전극 몸체의 용융부분이 갑작스럽게 냉각됨을 피할 수 있게 하며, 이들 용해부분이 점진적으로 고화될 수 있게 함으로써 각각의 용접점에 크랙이 발생함을 방지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 측면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 중앙 전극 및 접지 전극의 확대도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 중앙 전극의 전방 단부를 나타낸 확대도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 중앙 전극의 전방 단부를 나타낸 확대 단면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 접지 전극의 전방 단 부를 나타낸 확대도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 접지 전극의 전방 단부를 나타낸 확대 단면도
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 상기 중앙 전극의 형성을 위한 레이저 용접 단계 동안 펄스화된 레이저의 조사 상태를 개략적으로 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 상기 레이저 용접 단계에서 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 강도 파형을 개략적으로 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 상기 중앙 전극의 형성을 위한 레이저 용접 단계에서 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 펄스를 개략적으로 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 상기 접지 전극의 형성을 위한 레이저 용접 단계 동안 펄스화된 레이저의 조사 상태를 개략적으로 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 상기 접지 전극의 형성을 위한 레이저 용접 단계에서 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 펄스를 개략적으로 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 레이저 용접 단계 동안 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 강도 파형을 개략적으 로 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 레이저 용접 단계 동안 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 강도 파형을 개략적으로 나타낸 도면
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 레이저 용접 단계 동안 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 강도 파형을 개략적으로 나타낸 도면
도 15는 종래의 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 조사되는 펄스화된 레이저의 레이저 강도 파형을 개략적으로 나타낸 도면
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 접지 전극의 전방 단부를 나타낸 확대 단면도
도 17A는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 레이저 용접 단계 이전의 접지 전극의 전방 단부를 나타낸 확대 단면도
도 17B는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 스파크 플러그의 제조 방법에 있어서 레이저 용접 단계 및 절단 단계 이후의 접지 전극의 전방 단부를 나타낸 확대 단면도
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명된다. 여기에서 동일한 부품 및 부분은 그의 반복적인 설명을 피하기 생략하기 위하여 동일한 참조부호로 지칭한다.
〈제 1 실시예〉
본 발명의 제 1 실시예에 의한 스파크 플러그(100)는 엔진의 실린더 헤드 상에 장착하여 내연 엔진에 사용하도록 고안된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 스파크 플러그(100)는 금속 쉘(110), 절연체(120), 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140)을 포함한다.
상기 금속 쉘(1)은 저탄소강으로 형성되며, 축(AX) 방향으로 원통형 형상으로 형성된다. 상기 금속 쉘(11)은 비교적 큰 직경을 갖는 플랜지부(110f), 실린더 헤드 상에 상기 스파크 플러그(100)를 장착하기 위한 도구를 결합하기 위하여 육각형 단면으로 상기 플랜지부(110)의 후방측(도면에서 상측) 상에 형성되는 도구 결합부(110m), 및 스웨이징에 의하여 상기 절연체(120)를 상기 금속쉘(110)에 고정하기 위하여 상기 도구 결합부(110m)의 후방측에 형성되는 스웨이지부(110n)를 포함한다. 상기 금속쉘(111)은 또한 상기 플랜지부(110f)의 전방측(도면에서 하측) 상에 위치되고, 상기 플랜지부(110)보다 작은 직경을 가지며, 상기 스파크 플러그(100)를 상기 실린더 헤드 내로 스크류 결합하기 위하여 장착 나사부(110g)가 형성되는 외주표면을 갖는 전방단부(110s)를 더욱 포함한다.
상기 절연체(2)는 알루미나 세라믹으로 형성되며, 상기 금속쉘(110)의 전단면(110sc)으로부터 전방(도면에서 하측)을 향하여 돌출되는 전방 단부(120s) 및 상기 금속쉘(110)의 스웨이지부(110n)로부터 후방(도면에서 상측)을 향하여 돌출되는 후단부(120k)로써 상기 금속쉘(110)에 의하여 둘러싸인다. 상기 축(AX) 방향으로 절연체(2)를 관통하여 축홀이 형성되므로, 상기 절연체 축홀의 전방측(도면에서 하측)에 중앙 전극(130)을 삽입 고정하고, 상기 절연체 축홀의 후방측(도면에서 상측)에 단자 결합부(150)를 삽입 고정하여, 상기 중앙 전극(130)에 고압을 인가하게 된다.
상기 중앙 전극(130)은 상기 절연체(120)의 전단면(120sc)으로부터 전방측(도면에서 하측)을 향하여 돌출되는 일부분에 의하여 상기 절연체(120) 내에 유지된다. 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙 전극(130)은 그의 후방측(도면에서 상측)에 위치되는 중앙 전극 몸체(131) 및 그의 전방측(도면에서 하측)에 위치되는 제 1 귀금속 팁(133)을 갖는다. 상기 중앙 전극 몸체(131)는 그의 후방측에 위치되고 비교적 큰 직경을 갖는 원통형 컬럼 형상의 제 1 원통형 구간(131p), 그의 전방측에 위치되며 상기 제 1 원통형 구간(131p)보다 작은 직경을 갖는 원통형 컬럼 형상의 제 2 원통형 구간(131q), 및 상기 제 1 및 원통형 구간(131p) 및 제 2 원통형 구간(131q) 사이에 위치되며 도 7에 나타낸 바와 같이 원뿔대 형상을 갖는 원뿔형 구간(131r)을 포함한다. 상기 중앙 전극 몸체(131)는 주요 성분으로서 Ni를 포함하는 Ni 합금으로 형성된다. 상기 제 1 귀금속 팁(133)은 0.6㎜의 직경을 갖는 원통형 컬럼 형상을 가지며, 상기 중앙 전극 몸체(131)의 전방 단부에 레이저 용접에 의하여 결합되어, 전방(도면에서 하측)을 향하여 돌출된다.
상기 제 1 귀금속팁은 It-Pt 합금과 같은 귀금속 합금으로 형성된다.
상기 제 1 귀금속팁(133) 및 상기 중앙 전극 몸체(131)는 레이저 펄스 조사에 의하여 레이저 용접되어, 상기 제 1 귀금속팁(133) 및 상기 중앙 전극 몸 체(131)가 함께 용해되어 고화되는 용접 영역을 그들 사이에 형성하게 된다. 보다 구체적으로 말하자면, 상기 용접 영역은 10개의 용접점(135n1 ~ 135n10)이 상기 제 1 귀금속 팁(133)의 원주 방향으로 연속적으로 중첩되어 이어지는 원주방향 용접 영역(135)이다 (도 3 참조). 상기 다수의 용접점(135n)은 상기 귀금속 팁(133)의 원주 방향으로 서로 간격을 두고 떨어져 있게 할 수도 있으나, 결합력의 관점에서, 상기 원주 방향 용접 영역의 인접한 용접점(135n)은 서로 중첩되는 것이 바람직하다.
도 2, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 접지 전극(140)은 그의 전방측(도면에서 하측)에 위치되는 접지 전극 몸체(141) 및 그의 후방측(도면에서 상측)에 위치되는 제 2 귀금속팁(143)을 갖는다. 상기 접지 전극 몸체(141)는 주요 성분으로서 Ni를 포함하는 Ni 합금으로 형성된다. 또한, 상기 접지 전극 몸체(141)는 그의 후단(141k)에서 상기 금속 쉘(110)의 전단면(110sc)에 결합되고, 상기 중앙 전극(130)의 제 1 귀금속팁(133)을 마주보는 방사상 내측(141m)으로써 그의 전단(141s)이 축(AX)을 향하도록 구부러진다. 상기 제 2 귀금속팁(143)은 0.7mm의 직경을 갖는 원통형 컬럼 형상을 가지며, 상기 접지 전극 몸체(141)의 전단(141s)의 내측(141m)에 레이저 용접에 의하여 결합되어, 상기 후방(도면에서 상측)을 향하여 돌출되고 상기 제 1 귀금속팁(133)을 마주보게 된다. 상기 제 2 귀금속팁(143)과 상기 제 1 귀금속팁(133) 사이는 스파크 방전의 발생을 위한 방전 갭(G)이다. 상기 제 2 귀금속 팁(143)은 Pt-Rh 합금과 같은 귀금속 합금으로 형성된다.
상기 제 2 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)는 레이저 펄스 조사 에 의하여 레이저 용접되므로, 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)가 함께 용해되어 고화되는 용접 영역을 그들 사이에 형성하게 된다. 보다 구체적으로 말하자면, 상기 용접 영역은 12개의 용접점(145m1 ~ 145m12)이 상기 제 2 귀금속 팁(143)의 원주 방향으로 연속적으로 중첩되어 이어지는 원주방향 용접 영역(145)이다 (도 5 참조). 상기 다수의 용접점(145m)은 상기 귀금속 팁(133)의 원주 방향으로 서로 간격을 두고 떨어져 있게 할 수도 있으나, 결합력의 관점에서, 상기 원주 방향 용접 영역의 인접한 용접점(145m)은 서로 중첩되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 스파크 플러그(100)의 제조 방법을 아래에 설명한다.
우선, 제 1 원통형 구간(131p), 제 2 원통형 구간(131q) 및 원뿔형 구간(131r)을 갖는 중앙 전극 몸체(131) 및 원통형 컬럼 형상의 제 1 귀금속팁(133)을 준비한다. 상기 제 1 귀금속팁(133)을 상기 중앙 전극 몸체(131)의 제 2 원통형 구간(131q) 중앙에 위치시켜 상기 제 1 귀금속 팁(133)과 상기 중앙 전극 몸체(131)의 경계에 레이저 조사 장치(LB)를 이용함으로써 펄스화된 레이저(LS)를 조사함으로써 상기 제 1 귀금속팁(133)을 상기 중앙 전극 몸체(131)에 레이저 용접한다. 이 단계는 본 발명에서 레이저 용접 단계에 상응한다.
더욱 구체적으로 말하자면, 상기 조사된 레이저(LS)의 펄스(N1 ~ N10)에 상응하는 10개의 용접점(135n1 ~ 135n10)이 상기 제 1 귀금속팁(133)의 축(BX)의 원주 방향으로 연속적으로 중첩되어 이어짐으로써 상기 제 1 귀금속팁(133) 및 상기 중앙 전극몸체(131)가 상기 원주방향 용접 영역(135)을 통하여 용접하는 방식으로 상기 원주방향 용접 영역(135)을 형성하도록 상기 펄스화된 레이저(LS)를 조사한다. 이 때에, 레이저 용접 조건은 레이저 펄스(N1 ~ N10)의 펄스폭(Ta)이 2msec, 레이저 펄스(N1 ~ N10)의 주파수가 10Hz, 및 10 펄스의 샷 넘버(shot number)로 제어된다.
레이저 펄스(N1 ~ N10) 중 적어도 하나는 레이저 펄스가 펄스 개시 시간(tsa)로부터의 초기 기간(Ta1) 동안 시간에 따라 레이저 강도가 증가되는 파형을 갖는 상기 초기 증가형으로 설정되고, 및/또는 레이저 펄스가 펄스 종료 시간(tea)까지의 최종 기간(Ta3)동안 시간에 따라 레이저 강도가 감소하는 파형을 갖는 최종 감소형으로 설정된다. 바람직하기로는, 상기 초기 기간(Ta1) 및 상기 최종 기간(Ta3) 각각은 펄스폭(Ta)의 10% ~ 40%로 제어된다.
상기 제 1 실시예에서, 레이저 펄스 (N1 ~ N10)의 파형은 도 8에 나타낸 바와 같이 아래와 같이 설정된다. 펄스 개시 시간(tsa)로부터 펄스폭(ta)(2msec)의 20%의 기간은 상기 초기 기간(ta1)(0.4msec)이고; 상기 펄스 종료 시간(tea)까지 펄스폭(Ta)(2msec)의 20%의 기간은 상기 최종 기간(Ta3)(0.4msec)이며; 그리고 상기 초기 기간(Ta1) 및 최종 기간(Ta3) 사이의 기간은 상기 중간 기간(Ta2)(1.2msec)인 것으로 정의한다. 레이저 펄스(N1 ~ N10)의 파형 각각에 있어서, 레이저 강도(Sa1)는 상기 초기 기간(Ta1) 동안 시간에 따라 증가되고; 그리고 레이저 강도(Sa3)은 상기 최종 기간(Ta3) 동안 시간에 따라 감소된다. 즉, 제 1 실시예에서, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10) 모두는 상기 초기 증가형 및 상기 최종 감소형으로 설정된다.
더욱 구체적으로 말하자면, 상기 레이저 강도(Sa1)는 0으로부터 시작하여, 상기 개시 시간(tsa)으로부터 시간(tma)까지의 상기 초기 기간(Ta1) 동안, 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 증가되도록 제어된다. 시간(tma)으로부터 시간(tna)까지의 후속의 중간 기간(Ta2) 동안, 상기 레이저 강도(Sa2)는 일정하게 유지된다. 상기 레이저 강도(Sa3)는 시간(tna)으로부터 종료 시간(tea)까지의 최종 기간(Ta3) 동안 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 감소되어 상기 종료 시간(tea)에 0에 도달하도록 제어된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 상기 초기 기간(Ta1) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa1)를 증가시킴으로써, 상기 레이저 조사 개시 시 상기 제 1 귀금속팁(133) 및 중앙 전극 몸체(131)의 표면에서 및 표면 주위에서의 갑작스런 온도 상승으로 인하여 스패터가 발생 및 비산하여 상기 제 1 귀금속팁(133) 및 중앙 전극 몸체(131)에 부착됨을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 상기 각각의 용접점(135n1 ~ 135n10)에서 송풍구의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 상기 최종 기간(Ta3) 동안 시간에 따라 상기 레이저 강도(Sa3)를 감소시킴으로써, 상기 용접점(135n1 ~ 135n10)의 갑작스러운 냉각 하에 상기 제 1 귀금속팁(133) 및 상기 중앙 전극 몸체(131)와 상기 용접점(135n1 ~ 135n10)의 계면 상의 응력으로 인하여 크랙이 발생됨을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에서 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10) 중 적어도 하나는 상기 초기 증가형으로 된다. 즉, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10)의 전부 또는 일부가 상기 초기 증가형으로 설정될 수 있다. 레이저 조사 하의 스패터 및 송풍구 발생을 방지하기 위해 서는, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10) 전부를 상술한 바와 같이 초기 증가형으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10) 중 적어도 하나는 최종 감소형으로 된다. 즉, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10)의 전부 또는 일부가 상기 최종 감소형으로 설정될 수 있다. 레이저 조사 하의 크랙 발생을 방지하기 위해서는, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10) 전부를 상술한 바와 같이 최종 감소형 하는 것이 바람직하다.
제 1 실시예에서 도 9에 나타낸 바와 같이, 10개의 레이저 펄스 샷 (N1 ~ N10) 중, 처음 2개의 레이저 펄스(N1, N2)는 초기 레이저 펄스로 구분되며; 최종 2개의 레이저 펄스(N9, N10)은 최종 레이저 펄스로 구분되고; 그리고 상기 초기 레이저 펄스 (N1, N2) 와 상기 최종 레이저 펄스(N9, N10) 사이의 6개의 레이저 펄스(N3 ~ N8)는 중간 레이저 펄스로 구분된다.
펄스당 레이저 조사 에너지는 단계적으로 감소되어: 상기 초기 레이저 펄스(N1), (N2)는 펄스당 최고의 레이저 조사 에너지를 가지며; 상기 최종 레이저 펄스(N9), (N10)는 펄스당 최저의 레이저 조사 에너지를 갖는다. 여기에서는: 초기 레이저 펄스(N1, N2)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea1)는 상기 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 5% ~ 30% 더 높고; 상기 최종 레이저 펄스(N9, N10)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea3)는 상기 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 5% ~ 30% 더 낮은 것이 바람직하다.
상기 제 1 실시예에서, 상기 6개의 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Ea2)는 1.7J의 기준 에너지 레벨로 제어된다. 상기 2개의 초기 레이저 펄스(N1, N2)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea1)는 1.87J로 제어되어, 상기 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 10% 더 높게 된다. 한편, 상기 최종 레이저 펄스(N9, N10)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea3)는 1.53J로 제어되어, 상기 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 10% 더 낮게 된다.
상기 귀금속팁의 원주 방향으로 상기 펄스화된 레이저의 각 펄스에 상응하는 용접점을 연속으로 형성하는 경우, 상기 용접점 형성 동안 스패터 및 송풍구가 발생되기 쉽다. 이는 후속의 용접점의 형성을 위한 레이저 조사가 열을 발생할 때 선행의 용접점 형성을 위한 레이저 조사로 인한 열의 일부가 충분히 제거되지 않고 잔류함에 따라 후속의 용접점이 온도가 쉽게 증가하기 때문이다.
반대로, 상기 제 1 실시예에서 Ea1, Ea2 및 Ea3로 레이저 조사 에너지를 단계적으로 제어하여 선행의 레이저 펄스에 의하여 발생되는 잔류 열의 효과를 제한함으로써, 상기 용접점(135n1 ~ 135n10)의 용융 상태를 균일하게 유지할 수 있다. 그러므로, 레이저 조사 하에서, 특히 후자의 레이저 펄스의 조사 하에 스패터 및 송풍구의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에너지(Ea1)를 높게 설정함으로써 (즉, 상기 레이저 조사 에너지(Ea1)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에너지(Ea2)를 낮게 설정함으로써) 그리고 상기 레이저 조사 에너지(Ea2)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에 너지(Ea3)을 낮게 설정함으로써 상기 레이저 조사 하에서의 스패터 및 송풍구 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 중앙 전극(130)을 주지의 기술에 의하여 별도로 준비된 절연체(120) 내에 끼워맞춤한다. 상기 단자 맞춤부(150) 또한 상기 절연체(120) 내에 끼워맞춘다. 그리고나서 유리밀봉을 수행한다. 또한, 상기 금속쉘(1)을 준비한다. 상기 로드-형상 접지 전극 몸체(141) (즉, 상기 제 2 귀금속팁(143)과 결합되지 않은 상태 및 구부림되지 않은 상태의 접지 전극 몸체(141))를 주지의 기술에 의하여 상기 금속쉘(1)에 결합한다. 상기 접지 전극 몸체(141)를 갖는 금속쉘(1) 및 상기 중앙 전극(130) 등을 갖는 절연체(120)를 함께 놓고 스웨이징 등을 수행한다.
원통형 컬럼 형상의 상기 제 2 귀금속팁(143)을 별도로 준비한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 귀금속팁(143)을 상기 접지 전극 몸체(141)의 선단(141s)의 내측(141m) 상에 소정 위치에 위치시킨다. 그리고나서, 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)의 경계를 레이저 조사 장치(LB)에 의하여 펄스화된 레이저(LS)를 조사함으로써 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)를 레이저 용접한다. 이 단계 또한 본 발명에서 레이저 용접 단계에 해당한다.
더욱 구체적으로 말하자면, 상기 조사된 레이저(LS)의 펄스(M1 ~ M12)에 상응하는 12개의 용접점(145m1 ~ 145m12)이 상기 제 2 귀금속팁(143)의 축(CX)의 원주방향으로 연속적으로 중첩되어 이어져서 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)가 상기 원주방향 용접 영역(145)을 통하여 용접되도록 하는 원주 방향 용접 영역(145)을 형성하도록 상기 펄스화된 레이저(LS)를 조사한다. 이 때에, 상기 레이저 용접 조건은 상기 레이저 펄스 (M1 ~ M12)의 펄스폭(Tb)이 4msec로 되고, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 주파수가 12Hz로 되며, 샷 넘버가 12펄스로 되도록 제어한다.
상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 중 적어도 하나는 상기 레이저 펄스가 펄스 개시 시간(tsb)으로부터의 초기 기간(Tb1)동안 시간에 따라 상기 레이저 강도가 증가되는 파형을 갖는 초기 증가형, 및/또는 펄스 종료 시간(teb)까지의 최종 기간(Tb3) 동안 시간에 따라 상기 레이저 강도가 감소되는 파형을 갖는 최종 감소형으로 설정된다. 바람직하기로는, 상기 초기 기간(Tb1) 및 최종 기간(Tb3) 각각은 펄스폭(Tb)의 10% ~ 40%로 제어된다.
상기 제 1 실시예에서, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 파형은 도 8에 나타낸 바와 같이 다음과 같이 설정된다. 여기에서는, 상기 펄스 개시 시간(tsb)으로부터 펄스폭(Tb)(2msec)의 20%의 기간은 초기 기간(Tb1)(0.4msec)이며, 상기 펄스 종료 시간(teb)까지 펄스폭(Tb)(2msec)의 20%의 기간은 최종 기간(Tb3)(0.4msec)이고; 상기 초기 기간(Tb1) 및 최종 기간(Tb3) 사이의 기간은 중간 기간(Tb2)(1.2msec)이다. 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 파형 각각에서, 상기 레이저 강도(Sb1)는 상기 초기 기간(Tb1) 동안 시간에 따라 증가되며; 상기 레이저 강도(Sb3)는 상기 최종 기간(Tb3) 동안 시간에 따라 감소된다. 즉, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 모두는 제 1 실시예에서 초기 증가형 및 최종 감소형으로 설정된다.
더욱 구체적으로 말하자면, 상기 레이저 강도(Sb1)는 0으로부터 시작하여, 상기 개시 시간(tsb)으로부터 시간(tmb)까지의 상기 초기 기간(Tb1) 동안, 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 증가되도록 제어된다. 시간(tmb)으로부터 시간(tnb)까지 후속의 중간 기간(Tb2) 동안, 상기 레이저 강도(Sb2)는 일정하게 유지된다. 상기 레이저 강도(Sb3)는 시간(tnb)으로부터 종료 시간(teb)까지의 최종 기간(Tb3) 동안 점진적으로 그리고 선형적으로 감소되어 상기 종료 시간(teb)에 0에 도달하도록 제어된다.
위에서 설명한 바와 같이, 초기 기간(Tb1) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sb1)를 증가시킴으로써, 상기 레이저 조사 개시 시 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 접지 전극 몸체(141)의 표면에서 및 표면 주위에서의 갑작스런 온도 상승으로 인하여 스패터가 발생 및 비산하여 상기 제 2 귀금속팁(143) 및 접지 전극 몸체(141)에 부착됨을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 상기 각각의 용접점(145m1 ~ 145m12)에서 송풍구의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 상기 최종 기간(Tb3) 동안 시간에 따라 상기 레이저 강도(Sb3)를 감소시킴으로써, 상기 용접점(145m1 ~ 145m12)의 갑작스러운 냉각 하에 상기 제 1 귀금속팁(143) 및 상기 접지 전극 몸체(141)와 상기 용접점(145m1 ~ 145m12)의 계면 상의 응력으로 인하여 크랙이 발생됨을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에서 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 중 적어도 하나는 상기 초기 증가형으로 된다. 즉, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 전부 또는 일부가 상기 초기 증가형으로 설정될 수 있다. 레이저 조사 하에 스패터 및 송풍구의 발생을 방지하기 위해서는, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 전부를 상술한 바와 같이 초기 증가형으로 하 는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 중 적어도 하나는 최종 감소형으로 된다. 즉, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 전부 또는 일부가 상기 최종 감소형으로 설정될 수 있다. 레이저 조사 하에 크랙의 발생을 방지하기 위해서는, 상기 레이저 펄스(M1 ~ M12) 전부를 상술한 바와 같이 최종 감소형 하는 것이 바람직하다.
제 1 실시예에서 도 11에 나타낸 바와 같이, 12개의 레이저 펄스 샷(M1 ~ M12) 중, 처음 2개의 레이저 펄스(M1 ~ M2)는 초기 레이저 펄스로 구분되며; 최종 2개의 레이저 펄스(M11, M12)는 최종 레이저 펄스로 구분되고; 그리고 상기 초기 레이저 펄스 (M1, M2)와 상기 최종 레이저 펄스(M11, M12) 사이의 8개의 레이저 펄스(M3 ~ M10)은 중간 레이저 펄스로 구분된다. 펄스당 레이저 조사 에너지는 단계적으로 감소되어: 상기 초기 레이저 펄스(M1), (M2)는 펄스당 최고의 레이저 조사 에너지를 가지며; 상기 최종 레이저 펄스(M11), (M12)는 펄스당 최저의 레이저 조사 에너지를 갖는다. 여기에서: 초기 레이저 펄스(M1, M2)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb1)는 상기 중간 레이저 펄스(M3 ~ M10)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 5% ~ 30% 더 높고; 상기 최종 레이저 펄스(M11, M12)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb3)는 상기 중간 레이저 펄스(M3 ~ M10)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 5% ~ 30% 더 낮은 것이 바람직하다.
상기 제 1 실시예에서, 상기 8개의 중간 레이저 펄스(M3 ~ M10)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Eb2)는 2.0J의 기준 에너지 레벨로 제어된다. 상기 2개의 초기 레이저 펄스(M1, M2)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb1)는 2.2J로 제어되어, 상기 중간 레이저 펄스(M3 ~ M10)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 10% 더 높게 된다. 한편, 상기 최종 레이저 펄스(M11, M12)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Eb3)는 1.8J로 제어되어, 상기 중간 레이저 펄스(M3 ~ M10)의 펄스 당 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 10% 더 낮게 된다.
상기 용접점(145m1 ~ 145m12)의 용융 상태는 Eb1, Eb2 및 Eb3로 레이저 조사 에너지를 단계적으로 제어하고 선행의 레이저 펄스에 의하여 발생되는 잔류 열의 효과를 제한함으로써 균일하게 유지될 수 있다. 그러므로, 레이저 조사 하에서, 특히 후자의 레이저 펄스 조사 하에 스패터 및 송풍구의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에너지(Eb1)를 높게 설정함으로써 (즉, 상기 레이저 조사 에너지(Eb1)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에너지(Eb2)를 낮게 설정함으로써) 그리고 상기 레이저 조사 에너지(Eb2)보다 소정량만큼 상기 레이저 조사 에너지(Eb3)을 낮게 설정함으로써 상기 레이저 조사 하에서의 스패터 및 송풍구의 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
그 후, 상기 접지 전극(140)을 축(AX)을 향하여 구부림으로써 상기 접지 전극(140)과 상기 중앙 전극(130)의 사이에 방전갭(G)을 구획하게 된다. 이렇게 하여 스파크 플러그(100)를 완성한다.
다음의 예를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 다음의 예들은 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
〈예 1 내지 예 13 및 비교예 1〉
제 1 실시예의 효과를 입증하기 위하여, 접지 전극(140)의 형성에 있어서 펄스폭(Tb)을 일정하게 유지하고 펄스폭(Tb)에 대한 초기 기간(Tb1) 및 최종 기간(Tb3)의 백분율을 변경함으로써 예 1 내지 예 13으로서 13종의 스파크 플러그(100)를 제작하였다. 더욱 구체적으로 말하자면, 표 1에 나타낸 바와 같이, 펄스폭(Tb)에 대한 초기 기간(Tb1)의 백분율은 0%, 5%, 10%, 20%, 40%, 및 50%로 제어하였고; 펄스폭(Tb)에 대한 최종 기간(Tb3)의 백분율은 0%, 5%, 10%, 20%, 40%, 및 50%로 제어하였다. 한편, 초기 기간(Tb1) 및 최종 기간(Tb3) 모두를 0으로 제어함으로써, 즉, 도 15에 나타낸 바와 같이 직사각형 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 상술한 바와 동일한 방식으로 비교예로서의 스파크 플러그를 제작하였다. 예 1 내지 예 13 및 비교예 1에 있어서, 레이저 펄스(M1 ~ M12)의 펄스 당 펄스 에너지는 고정시켰다.
예 1 내지 예 13 및 비교예 1 각각의 100개의 표본에서 접지 전극(140)의 외관(원주방향 용접 영역(145)에서의 스패터 및 크랙의 발생)을 테스트하였다. 결함이 발생된 스파크 플러그(100) 표본의 수를 계수하였다. 또한, 예 1 내지 예13의 표본에 대하여 심한 열 사이클 테스트(severe heat cycle test)를 수행하였다. 상기 열 사이클 테스트는 1000℃에서 2분 동안의 표본 가열 및 자연풍으로 1분간의 표본 냉각을 1000사이클 반복함으로써 수행하였다. 상기 접지 전극(140)의 원주방향 용접 영역(145) 내에서 발생되는 크랙을 확인하였다. 상기 열 싸이클 테스트 결과, 크랙의 발생이 없음은 양호한 것으로 평가하였고 크랙이 발생한 것은 결함으로 평가하였다. 상기 테스트 결과는 표 1에 나타낸다.
펄스 파형 제어 결함 발생 수 열 싸이클 테스트 결과
초기 기간의 백분율(%) 최종 기간의 백분율(%) 스패터의 발생 크랙의 발생
예 1 5 0 3 9 양호
예 2 10 0 1 8 양호
예 3 20 0 0 8 양호
예 4 40 0 0 10 양호
예 5 50 0 0 7 결함
예 6 0 5 17 3 양호
예 7 0 10 20 0 양호
예 8 0 20 15 0 양호
예 9 0 40 13 0 양호
예 10 0 50 15 0 결함
예 11 10 10 0 0 양호
예 12 20 20 0 0 양호
예 13 50 50 0 0 결함
비교예 1 0 0 18 7 -
초기 기간(Tb1)이 전체 펄스폭(Tb)의 5% 내지 50%인 예 1 내지 예 5 및 예 11 내지 예 13에서, 상기 스패터의 발생수가 3 이하였으므로, 스패터의 발생은 방지 또는 충분히 제한되었다. 특히, 상기 스패터의 발생수는 1 이하였으므로, 초기 기간(Tb1)이 전체 펄스폭(Tb)의 10% 내지 50%인 예 2 내지 예 5 및 예 11 내지 예 13에서 스패터의 발생은 적절히 방지되었다. 초기 기간(Tb1)이 전체 펄스폭(Tb)의 50%인 예 5 및 예 13의 결함 열 싸이클 테스트로부터 명백한 바와 같이, 초기 기간(Tb1)의 백분율을 40% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 최종 기간(Tb3)이 전체 펄스폭(Tb)의 5% 내지 50%인 예 6 내지 예 13에서, 크랙의 발생수는 3 이하였으므로, 원주방향 용접 영역(145)에서의 크랙 발생은 방지 또는 충분히 제한되었다. 특히, 상기 크랙의 발생수는 0이었으므로, 최종 기간(Tb3)이 전체 펄스폭(Tb)의 10% 내지 50%인 예 7 내지 예 13에서 크랙의 발생은 효과적으로 방지되었다. 최종 기간(Tb3)이 전체 펄스폭(Tb)의 50%인 예 10 및 예 13의 결함 열 싸이클 테스트로부터 명백한 바와 같이, 최종 기간(Tb3)의 백분율을 40% 이하로 제어하는 것 또한 바람직하다. 비교예 1에서는, 원주방향 용접 영역(145)에서 다수의 스패터 발생 뿐만 아니라 다수의 크랙 발생을 검출하였다.
레이저 강도(Sb1)가 시간에 따라 증가되는 상기 초기 기간(Tb1)을 설정함으로써, 더욱 바람직하기로는, 상기 초기 기간(Tb1)의 백분율을 상기 펄스폭(Tb)의 10% 내지 40%로 제어함으로써, 용접 직후의 순간에 및 상기 열 싸이클 테스트 중에 스패터 및 크랙의 발생을 충분히 방지할 수 있다는 것을 상기의 결과로부터 알 수 있었다. 레이저 강도(Sb3)가 시간에 따라 감소되는 상기 최종 기간(Tb3)을 설정함으로써, 더욱 바람직하기로는, 상기 최종 기간(Tb3)의 백분율을 상기 펄스폭(Tb)의 10% 내지 40%로 제어함으로써, 용접 직후의 순간에 및 상기 열 싸이클 테스트 중에 크랙의 발생을 충분히 방지할 수 있다는 것 또한 알 수 있었다.
〈예 14 내지 예 17 및 비교예 2〉
10개의 펄스샷의 펄스당 레이저 조사 에너지를 2개의 초기 레이저 펄스(N1, N2)에 대하여 Ea1로, 6개의 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)에 대하여 Ea2로, 그리고 최종 2개의 레이저 펄스(N9, N10)에 대하여 Ea3으로 변경함으로써 4종의 스파크 플러그(100)를 예 14 내지 예 17로서 제작하였다. 더욱 구체적으로 말하자면, 표 2에 나타낸 바와 같이, 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea2)를 기준 레벨로 제어하였다; 초기 레이저 펄스(N1 ~ N2)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea1)를 상기 기준 레벨보다 5%, 10% 또는 30% 더 높게 설정하였다; 그리고, 최종 레이저 펄스(N9 ~ N10)의 펄스당 레이저 조사 에너지(Ea3)를 상기 기준 레벨보다 10%, 30% 또는 50% 더 낮게 설정하였다. 한편, 초기 레이저 펄스(N1, N2)에 대하여 펄스당 레이저 조사 에너지를 Ea1로 설정하고, 중간 레이저 펄스(N3 ~ N8)에 대한 펄스당 레이저 조사 에너지 Ea2와 동일하게, 최종 레이저 펄스(N9, N10)에 대하여 펄스당 레이저 조사 에너지를 Ea3으로 설정함으로써 상술한 바와 동일한 방식으로 스파크 플러그를 비교예 2로서 제작하였다.
예 14 내지 예 17 및 비교예 2 각각에 대하여 원주방향 용접 영역(135)에서의 용접 상태를 테스트하였다. 그 테스트 결과는 표 2에 나타낸다.
펄스당 레이저 조사 에너지 용접상태 테스트 결과
초기 레이저 펄스 중간 레이저 펄스 최종 레이저 펄스
예 14 10% 증가 기준 레벨 10% 감소 양호
예 15 30% 증가 기준 레벨 30% 감소 양호
예 16 30% 증가 기준 레벨 50% 감소 양호
예 17 5% 증가 기준 레벨 10% 감소 양호
비교예 2 기준 레벨 기준 레벨 기준 레벨 결함
예 14 내지 예 17 각각에서, 상기 원주방향 용접 영역(135)의 용접 상태는 바람직하였다. 비교예 2에서, 상기 제 1 레이저 펄스(N1)에 상응하는 용접점(135n1)은 작게 형성되었다. 또한, 최종 레이저 펄스(N10)에 상응하는 용접점(135n10)에는 송풍구가 발생하였다.
초기 레이저 펄스(N1, N2)에 대하여 펄스당 레이저 조사 에너지를 상대적으로 높게 Ea1로 설정하고, 최종 레이저 펄스(N9, N10)에 대하여 펄스당 레이저 조사 에너지를 상대적으로 낮게 Ea3으로 설정함으로써 용접 상태를 바람직하게 제어할 수 있음을 상기 결과로부터 알 수 있었다.
〈제 2 실시예〉
다음으로 본 발명의 제 2 실시예를 아래와 같이 설명한다.
제 2 실시예에서는, 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140)의 레이저 용접 단계에서 레이저 강도 파형(도 12)이 제 1 실시예에서와 상이하다. 제 2 실시예의 기타 구성은 제 1 실시예에서와 유사하다.
제 2 실시예에서, 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 레이저 강도 파형은 도 12에 나타낸 바와 같이 다음과 같이 설정된다. 여기에서: 펄스 개시 시간(tsa, tsb)으로부터 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 초기 기간(Ta1, Tb1)이며; 펄스 종료 시간(tea, teb)까지 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 최종 기간(Ta3, Tb3)이고; 상기 초기 기간(Ta1, Ta1)과 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 사이의 기간은 중간 기간(Ta2, Tb2)로 정의한다. 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 파형 각각에 있어서, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는 소정 레벨로부터 시작하여 상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 점진적으로(선형적으로) 증가한다; 그리고, 레이저 강도(Sb1, Sb3)은 상기 최종 기간(Ta1, Tb3) 동안 시간에 따라 점진적으로(선형적으로) 감소하여 소정 레벨에서 종료된다. 제 2 실시예에서, 상기 레이저 펄스(N1 ~ N10, M1 ~ M12) 모두는 또한 초기 증가형 및 최종 감소형으로 설정된다.
더욱 구체적으로 말하자면, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는 상기 중간 기간(Ta2, Tb2)의 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 절반인 강도 레벨(Sah, Sbh)로부터 시작되어, 상기 개시 시간(tsa, Tsb)으로부터 상기 시간(tma, tmb)까지의 상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 증가되며, 시간(tma, tmb)에서 강도 레벨(Sa2, Sb2)에 도달하도록 제어된다. 시간(tma, tmb)로부터 상기 시간(tna, tnb)까지의 후속의 중간 기간(Ta2, Tb2) 동안, 상기 레이저 강도(Sa2, Sb2)는 일정하게 유지된다. 상기 레이저 강도(Sa3, Sb3)는 시간(tna, tnb)으로부터 종료 시간(tea, teb)까지의 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 상기 강도 레벨(Sa2, Sb2)로부터 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 감소되어, 종료 시간(tea, teb)에서, 상기 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 절반인 강도 레벨(Sah, Sbh)에 도달하도록 제어된다.
상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa1, Sb1)가 증가되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 레이저 조사 하의 스패터 발생뿐만 아니라 송풍구 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa3, Sb3)가 감소되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 크랙의 발생을 방지하는 것도 가능하다. 제 2 실시예의 기타 작용 및 효과는 상기 제 1 실시예에서와 동일하다.
〈제 3 실시예〉
본 발명의 제 3 실시예를 아래와 같이 설명한다. 제 3 실시예에서는, 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140)의 레이저 용접 단계에서 레이저 강도 파형(도 13)이 제 1 및 제 2 실시예에서와 상이하다. 제 3 실시예의 기타 구성은 제 1 및 제 2 실시예에서와 유사하다.
제 3 실시예에서, 상기 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 레이저 강도 파형은 도 13에 나타낸 바와 같이 아래와 같이 설정된다. 여기에서는: 펄스 개시 시간(tsa, tsb)으로부터 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 초기 기간(Ta1, Tb1)이며; 펄스 종료 시간(tea, teb)까지 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 최종 기간(Ta3, Tb3)이고; 상기 초기 기간(Ta1, Ta1)과 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 사이의 기간은 중간 기간(Ta2, Tb2)로 정의한다. 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 파형 각각에 있어서, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는 상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 단계적으로 증가한다; 그리고, 레이저 강도(Sb1, Sb3)은 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 시간에 따라 단계적으로 감소한다. 제 3 실시예에서, 상기 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12) 모두는 또한 초기 증가형 및 최종 감소형으로 설정된다.
더욱 구체적으로 말하자면, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는, 상기 개시 시간(tsa, tsb)과 상기 시간(tma, tmb) 사이의 초기 기간(Ta1, Tb1)에서, 상기 중간 기간(Ta2, Tb2)의 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 1/3인 강도 레벨(Saj, Sbj)로부터 시작된다. 초기 기간(Ta1, Tb1)의 개시 시간(tsa, tsb)으로부터 중간 시간(tpa, tpb)까지의 기간 동안 상기 레이저 강도(Sa1, Sb1)는 강도 레벨(Saj, Sbj)로 일정하게 유지된다. 그 후, 상기 레이저 강도(Sa1, Sb1)는, 상기 초기 기간(Ta1, Tb1)의 시간(tpa, tpb)로부터 종료 시간(tma, tmb)까지의 기간 동안, 상기 중간 기간(Ta2, Tb2)의 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 2/3인 강도 레벨(Sai, Sbi)로 일정하게 유지된다. 시간(tma, tmb)으로부터 시간(tna, tnb)까지의 후속의 중간 기간(Ta2, Tb2) 동안, 레이저 강도(Sa2, Sb2)는 일정하게 유지된다. 상기 레이저 강도(Sa3, Sb3)는, 시간(tna, tnb)과 종료 시간(tea, teb)사이의 최종 기간(Ta3, Tb3)에서, 상기 중간 기간(Ta2, Tb2)의 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 2/3인 강도 레벨(Sai, Sbi)로부터 시작된다. 상기 레이저 강도(Sa3, Sb3)는 시간(tna, tnb)으로부터 최종 기간(Ta3, Tb3)의 중간 시간(tqa, tqb)까지의 기간 동안 강도 레벨(Sai, Sbi)로 일정하게 유지된다. 상기 레이저 강도(Sa3, Sb3)는 최종 기간(Ta3, Tb3)의 시간(tqa, tqb)으로부터 상기 종료 시간(tea, teb)까지의 기간 동안, 상기 중간 기간(Ta2, Tb2)의 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)의 1/3인 강도 레벨(Saj, Sbj)로 일정하게 유지된다.
상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa1, Sb1)가 증가되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 레이저 조사 하의 스패터 발생뿐만 아니라 송풍구 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa3, Sb3)가 감소되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 크랙의 발생을 방지하는 것도 가능하다. 제 3 실시예의 기타 작용 및 효과는 상기 제 1 및 제 2 실시예에서와 동일하다.
〈제 4 실시예〉
본 발명의 제 4 실시예를 아래와 같이 설명한다. 제 4 실시예에서는, 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140)의 레이저 용접 단계에서 레이저 강도 파형(도 14)이 제 1 내지 제 3 실시예에서와 상이하다. 제 4 실시예의 기타 구성은 제 1 내지 제 3 실시예에서와 유사하다.
제 4 실시예에서, 상기 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 레이저 강도 파형은 도 14에 나타낸 바와 같이 아래와 같이 설정된다. 여기에서는: 펄스 개시 시간(tsa, tsb)으로부터 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 초기 기간(Ta1, Tb1)이며; 펄스 종료 시간(tea, teb)까지 펄스폭(Ta, Tb)의 20%의 기간은 최종 기간(Ta3, Tb3)이고; 상기 초기 기간(Ta1, Ta1)과 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 사이의 기간은 중간 기간(Ta2, Tb2)으로 정의한다. 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12)의 파형 각각에 있어서, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는 상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 증가한다; 그리고, 레이저 강도(Sb1, Sb3)은 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 시간에 따라 감소한다. 제 4 실시예에서, 상기 레이저 펄스 (N1 ~ N10, M1 ~ M12) 모두는 또한 초기 증가형 및 최종 감소형으로 설정된다.
더욱 구체적으로 말하자면, 레이저 강도(Sa1, Sb1)는, 0으로부터 시작되어, 상기 개시 시간(tsa, tsb)으로부터 상기 시간(tma, tmb)까지의 초기 기간(Ta1, Tb1)동안 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 증가되도록 제어된다. 후속의 중간 기간(Ta2, Tb2)에서, 레이저 강도 레벨(Sa2, Sb2)는 시간(tma, tns)으로부터 시간(twa, twb)까지의 기간 동안 강도 레벨(Sak, Sbk)로부터 강도 레벨(Saw, Sbw)로 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 증가되고, 다음으로, 시간(twa, twb)으로부터 시간(tna, tnb)까지의 기간 동안 강도 레벨(Sak, Sbk)로 시간에 따라 점진적으로 그리고 선형적으로 감소되도록 제어된다. 상기 레이저 강도(Sa3, Sb3)는 시간(tna, tnb)으로부터 종료 시간(tea, teb)까지의 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 점진적으로 그리고 선형적으로 감소되어 상기 종료 시간(tea, teb)에 0에 도달하도록 제어된다.
상기 초기 기간(Ta1, Tb1) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa1, Sb1)가 증가되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 레이저 조사 하의 스패터 발생뿐만 아니라 송풍구 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 최종 기간(Ta3, Tb3) 동안 시간에 따라 레이저 강도(Sa3, Sb3)가 감소되는 상기의 레이저 강도 파형을 설정함으로써, 원주방향 용접 영역(135, 145)에서 크랙의 발생을 방지하는 것도 가능하다. 제 4 실시예의 기타 작용 및 효과는 상기 제 1 내지 제 3 실시예에서와 동일하다.
비록 본 발명은 위의 구체적인 실시예들을 기준으로 설명되었으나, 본 발명은 이들 예시적인 실시예들에 한정되지 않는다. 이상의 개시 내용에 비추어 당업자는 상술된 바의 실시예들에 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다.
예를 들면, 본 발명은 비록 제 1 내지 제 4 실시예에서 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140) 모두의 형성에 적용되지만, 본 발명을 중앙 전극(130) 또는 접지 전극(140) 중 어느 하나의 형성에만 적용할 수도 있다.
제 1 내지 제 4 실시예에 있어서, 귀금속 팁(133, 143)은 중앙 전극(130) 및 접지 전극(140) 각각에서 전극 몸체(131, 141)에 레이저 용접되므로, 본 발명은 귀금속팁(133, 143) 및 전극 몸체(131, 141)의 레이저 용접에 적용된다. 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 중앙 전극(130) 및/또는 접지 전극(140)은 귀금속팁(133, 143)에 레이저 용접되고 전극 몸체(131, 141)에 결합되는 중간 부재를 추가로 포함할 수 있으므로, 본 발명은 귀금속팁(133, 143) 및 중간 부재의 레이저 용접에도 적용된다. 이 경우, 상기 중간 부재는 본 발명에서의 전극 몸체에 상응한다.
제 1 실시예에서, 초기 기간(Ta1, Tb1) 및 최종 기간(Ta3, Tb3)은 동일한 길이로 제어한다. 양자택일적으로, 상기 최종 기간(Ta3, Tb3)은 상기 초기 기간(Ta1, Tb1)보다 더욱 길게 설정할 수도 있다. 이 경우, 용접점에서 스패터의 발생뿐만 아니라 송풍구 및 크랙의 발생을 특히 효과적으로 방지할 수 있다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 접지 전극 몸체(141)가 제 2 귀금속팁(143)의 축에 대하여 상기 제 2 귀금속팁(143)의 원주 방향에서 전방측으로 전방 영역(141a)을 그리고 제 2 귀금속팁(143)의 축에 대하여 상기 제 2 귀금속팁(143)의 원주 방향에서 후방측(금속쉘(100)측)으로 후방 영역(141b)을 가질 경우, 상기 접지 전극 몸체(141)와 제 2 귀금속팁(143)의 레이저 용접에 있어서, 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 영역(141a) 상에 전방 용접점(145a(145a1 내지 145a5))을 형성하고, 그리고나서, 상기 접지 전극 몸체(141)의 후방 영역(141b) 상에 후방 용접점(145b(145b1 내지 145b6))을 형성하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 말하자면, 상기 전방 용접점(145a1)의 위치(즉, 상기 접지 전극 몸체(141) 상의 소정 위치에 위치되는 귀금속팁(143)의 원주 방향에서, 최전방 위치를 제외한, 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 단부(141s) 상의 위치)로부터 레이저 조사를 시작하고, 상기 최전방 용접점(145a3)(상기 최전방 위치)를 통하여 후방을 향하여 원주 방향으로 레이저 조사를 수행하여, 상기 전방 용접점(145a1 내지 145a5) 및 상기 후방 용접점(145b1 내지 145b6)을 순서대로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 용접점은 각각의 용접점이 바로 직전의 용접점을 중첩하는 방식으로 용접점을 연속적으로 형성함으로써 서로 연결된다. 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 단부(141s)는 상기 금속쉘(110)으로부터 떨어져 있으므로, 상기 금속쉘(110)에 고정되는 상기 접지 전극 몸체(141)의 후방 단부(141k)보다 열 조사에 더욱 열악하다. 레이저 용접 단계에서 용접점을 연속적으로 형성하는 경우, 레이저 용접 단계의 후반에 형성되는 용접점에서 온도 상승이 발생되기 쉽다. 결과적으로, 레이저 용접 단계의 후반 동안, 상기 귀금속팁(143)의 원주 방향에서 열 조사가 열악한, 상기 접지 전극 몸체의 전방 단부(141s) 상에 용접점이 형성될 때, 상기 용접점의 과열로 인하여 송풍구가 발생되기 쉽다. 그러므로, 과열의 발생이 덜한 레이저 용접 단계의 전반(첫 반 부분)동안에 상기 전방 용접점(145)을 형성하고, 그리고나서 과열이 발생되기 쉬운 레이저 용접 단계의 후반 동안 후방 용접점을 형성함으로써, 상기 용접점(145a, 145b)의 과열을 피하는 것이 가능하며, 상기 송풍구의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
제 1 내지 제 4 실시예에 있어서, 상기 레이저 용접 단계에는 단일의 레이저 빔(LS)이 사용된다. 양자택일적으로, 상기 귀금속팁을 통하여 다수개의 반대 방향(예를 들면 2개의 방향)으로부터 상기 제 1 귀금속팁 또는 제 2 귀금속팁 상에 레이저 빔을 동시에 조사함으로써 레이저 용접 단계를 수행할 수도 있다. 이러한 용접 기술은 그러나 단일 방향으로 단일의 레이저 빔을 조사함으로써 하나의 용접점을 형성하는 경우에 비하여 단위 시간당 귀금속팁에 가해지는 열의 양이 크기 때문에 송풍구를 유발하기 쉽다. 그러므로, 다수 용접점 동시 형성 작업들 사이에 단일의 용접점 형성 작업을 수행하거나, 또는 하나 이상의 다수 용접점 동시 형성 작업 이후에 하나 이상의 단일 용접점 형성하는 작업을 수행하는 것이 바람직하다. 선행의 용접점 형성으로 인한 잔류열이 최종 용접점의 형성시에 최대화되므로, 다수개의 방향으로부터 동시에 레이저 빔을 조사함으로써 나머지의 용접점 또는 용접점들과 동시에 최종 용접점을 형성하기보다는, 적어도 최종 용접점은 단일 방향으로부터 레이저 빔을 개별적으로 조사함으로써 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이로써, 최종 용접점 형성시에 발생되는 열의 인가는 선행의 레이저 펄스에 의하여 유발되는 잔류열의 효과를 제한하도록 감소될 수 있고, 효과적인 송풍구 방지를 위하여 용접점의 용융 상태를 균일하게 할 수 있다. 예를 들면, 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전방 용접점(145a1)과 후방 용접점(145b1), 전방 용접점(145a2)과 후방 용접점(145b2), 전방 용접점(145a3)과 후방 용접점(145b3), 전방 용접점(145a4)과 후방 용접점(145b4), 및 전방 용접점(145a5)과 후방 용접점(145b5)을 한 쌍씩 동시에 형성하고, 마지막으로 후방 용접점(145b6)을 따로 형성하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 다수 용접점 동시 형성 및 단일 용접점 형성의 조합에 의하여 레이저 용접 효율을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 과열로 인한 송풍구의 발생을 방지할 수 있다.
더욱이, 도 17A에 나타낸 바와 같이, 상기 접지 전극 몸체(141)의 소정 길이(L)보다 L만큼 전방으로 더욱 긴 길이로 되는 전처리된 접지 전극 몸체 부재(141')를 준비함으로써 상기 접지 전극 몸체(141) 및 제 2 귀금속팁(143)의 레이저 용접을 수행하는 것도 가능하며, 도 17B에 나타낸 바와 같이, 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재(141')에 상기 제 2 귀금속팁(143)을 레이저 용접하고 상기 접지 전극 몸체(141)의 소정 길이로 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재(141')를 절단하는 것 또한 가능하다. 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 단부(141s)가 상기 금속쉘로부터 떨어져서 위치되어 상기 금속쉘(110)에 고정되는 상기 접지 전극 몸체(141)의 후단부(141k)보다 열 조사에 더욱 열악하므로, 상기 귀금속팁(143)의 원주 방향에서 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 단부에 후자의 용접점을 형성하는 경우에 상기 용접점의 온도 상승으로 인하여 송풍구가 발생되기 쉽다. 상기 접지 전극 몸체(141)의 소정 길이(L)보다 전방쪽으로 더욱 긴 길이로 되는 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재(141')를 사용함으로써, 또한 상기 레이저 용접 단계에서 상기 접지 전극 몸체(141)의 전방 단부의 체적을 증가시킴으로써, 상기 용접점의 온도 상승을 피할 수 있고 상기 송풍구의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 방전 갭이 사이에 개재되는 중앙 전극 및 접지 전극을 가지며,
    상기 중앙 전극 및 상기 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는 스파크 플러그의 제조 방법으로서,
    상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체에 용접하기 위하여, 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체 상의 소정 위치에 위치시키고, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체 상에 펄스화된 레이저를 조사하며, 따라서 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 레이저 펄스에 상응하는 용접 점을 연속적으로 형성하는 레이저 용접 단계로 이루어지며,
    상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 펄스 개시 시간으로부터 소정의 초기 기간 동안 시간에 따라 레이저 강도가 증가하는 레이저 강도 파형을 갖는 초기 증가형 레이저 펄스임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 초기 증가형 레이저 펄스의 레이저 강도 파형에 있어서의 초기 기간 동안, 레이저 강도는 시간에 따라 점진적으로 증가됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 초기 기간은 상기 초기 증가형 레이저 펄스의 레이저 강도 파형의 펄스 폭의 10% 내지 40%임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  4. 방전 갭이 사이에 개재되는 중앙 전극 및 접지 전극을 가지며,
    상기 중앙 전극 및 상기 접지 전극 중 적어도 하나는 비금속을 포함하는 전극 몸체 및 상기 전극 몸체에 용접되는 귀금속 팁을 갖는 스파크 플러그의 제조 방법으로서,
    상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체에 용접하기 위하여, 상기 귀금속 팁을 상기 전극 몸체 상의 소정 위치에 위치시키고, 상기 귀금속 팁 및 상기 전극 몸체 상에 펄스화된 레이저를 조사하며, 따라서 상기 귀금속 팁의 원주 방향으로 레이저 펄스에 상응하는 용접 점을 연속적으로 형성하는 레이저 용접 단계로 이루어지며,
    상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 펄스 종료 시간으로부터 소정의 최종 기간 동안 레이저 강도가 시간에 따라 감소하는 레이저 강도 파형을 갖는 최종 감소형 레이저 펄스임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 최종 감소형 레이저 펄스의 레이저 강도 파형에 있 어서의 최종 기간 동안, 레이저 강도는 시간에 따라 점진적으로 감소됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 최종 기간은 상기 최종 감소형 레이저 펄스의 레이저 강도 파형의 펄스 폭의 10% 내지 40%임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 레이저 펄스의 적어도 하나는 상기 펄스 개시 시간으로부터 초기 기간 동안 시간에 따라 레이저 강도가 증가하는 레이저 강도 파형을 갖는 초기 증가형 레이저 펄스임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 초기 증가형 레이저 펄스의 레이저 강도 파형에 있어서의 초기 기간 동안 상기 레이저 강도는 시간에 따라 점진적으로 증가됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 초기 기간은 상기 초기 증가형 레이저 펄스의 레이 저 강도 파형의 펄스 폭의 10% 내지 40%임을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 레이저 펄스의 최종 기간은 상기 레이저 펄스의 초기 기간보다 더욱 길게 설정됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 레이저 펄스의 첫 번째 펄스가 펄스당 가장 높은 레이저 조사 에너지를 가지며 레이저 펄스의 마직막 펄스가 펄스당 가장 낮은 레이저 조사 에너지를 갖게 되도록 레이저 펄스의 펄스당 레이저 조사 에너지가 단계적으로 감소됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 레이저 펄스는 그의 초기에 소정 수의 초기 레이저 펄스를, 그의 말기에 소정수의 최종 레이저 펄스를, 그리고 상기 초기 레이저 펄스와 최종 레이저 펄스 사이에 중간 레이저 펄스를 포함하며; 상기 레이저 펄스의 펄스 당 레이저 조사 에너지는 상기 초기 레이저 펄스로부터 상기 중간 레이저 펄스까지 그리고 상기 중간 레이저 펄스로부터 상기 최종 레이저 펄스까지 단계적인 방식으로 감소되고; 상기 초기 레이저 펄스의 펄스당 레이저 조사 에너지는 상 기 중간 레이저 펄스의 그것보다 5% 내지 30% 더 높음을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 레이저 펄스는 그의 초기에 소정 수의 초기 레이저 펄스를, 그의 말기에 소정수의 최종 레이저 펄스를, 그리고 상기 초기 레이저 펄스와 상기 최종 레이저 펄스 사이에 소정 수의 중간 레이저 펄스를 포함하며; 상기 레이저 펄스의 펄스 당 레이저 조사 에너지는 상기 초기 레이저 펄스로부터 상기 중간 레이저 펄스까지 그리고 상기 중간 레이저 펄스로부터 상기 최종 레이저 펄스까지 단계적인 방식으로 감소되고; 상기 최종 레이저 펄스의 펄스당 레이저 조사 에너지는 상기 중간 레이저 펄스의 그것보다 5% 내지 30% 더 낮음을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 용접 단계는: 다수의 방향으로부터 동시에 레이저 빔을 조사함으로써 동시에 다수개의 용접점을 형성하고; 그리고 일방향으로부터 레이저 빔을 조사함으로써 단일의 용접점을 형성하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 몸체는 상기 접지 전극의 그것이며; 상기 레이저 용접 단계는: 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 위치되는 귀금속 팁의 원주 방향으로 상기 접지 전극 몸체의 전방측에 전방 용접점을 형성하고; 그리고나서, 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 위치되는 귀금속 팁의 원주 방향으로 상기 접지 전극 몸체의 후방측에 후방 용접점을 형성하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하청구항 1에 있어서, 상기 전극 몸체는 상기 접지 전극의 그것이며; 상기 레이저 용접 단계는: 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 위치되는 귀금속 팁의 원주 방향으로 상기 접지 전극 몸체의 전방측에 전방 용접점을 형성하고; 그리고나서, 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 위치되는 귀금속 팁의 원주 방향으로 상기 접지 전극 몸체의 후방측에 후방 용접점을 형성하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 몸체는 상기 접지 전극의 그것이며; 상기 레이저 용접 단계에서, 상기 레이저 조사는 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 위치되는 귀금속 팁의 원주 방향으로 상기 접지 전극 몸체의 최전방 위치를 제외한 전방위치로부터 시작되며, 상기 최전방 위치를 통하여 후방을 향하여 상기 원주 방향으로 수행됨을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 몸체는 소정의 길이를 갖는 접지 전극 몸체의 그것이며; 상기 레이저 용접 단계는: 상기 접지 전극 몸체의 소정 길이보다 더욱 길게 전방을 향하여 연장되는 전처리된 접지 전극 몸체 부재를 준비하고; 상기 접지 전극 몸체의 소정 위치에 상응하는 위치에서 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재에 상기 귀금속 팁을 용접하고; 그리고, 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재에 상기 귀금속 팁을 용접한 이후에, 상기 전처리된 접지 전극 몸체 부재를 소정의 길이로 절단하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.
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