RU2498469C1 - Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine - Google Patents
Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498469C1 RU2498469C1 RU2012122844/07A RU2012122844A RU2498469C1 RU 2498469 C1 RU2498469 C1 RU 2498469C1 RU 2012122844/07 A RU2012122844/07 A RU 2012122844/07A RU 2012122844 A RU2012122844 A RU 2012122844A RU 2498469 C1 RU2498469 C1 RU 2498469C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- electrode
- workpiece
- diameter
- spark plug
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки давлением биметаллических изделий и может быть использовано при изготовлении биметаллических центральных электродов искровых свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to methods for processing pressure of bimetallic products and can be used in the manufacture of bimetallic central electrodes of spark plugs for spark ignition of internal combustion engines (ICE).
Известен способ изготовления биметаллического центрального электрода искровой свечи зажигания ДВС, изложенный в патентах (патенты США №2955222, МКИ H01T 13/00, 1960; №3144576, МКИ H01T 13/00, 1964; №4314392, МКИ H01T 13/00, 1982) и заключающийся в холодном прямом выдавливании биметаллической заготовки с поперечной слоистостью через коническую матрицу с очком круглого поперечного сечения (конструкция матрицы показана на фиг.1). Обрабатываемая заготовка состоит из двух поперечных слоев различных материалов. Из нижнего слоя, выполненного из жаростойкого никелевого сплава, формируется оболочка электрода, состоящая из боковой и торцевой частей, а из верхнего слоя, выполненного из высокотеплопроводного материала (как правило, меди), формируется сердечник электрода. Слои заготовки соединяются между собой с помощью сварки или пайки.A known method of manufacturing a bimetallic central electrode of an internal combustion engine spark plug is described in patents (US patents Nos. 2955222, MKI H01T 13/00, 1960; No. 3144576, MKI H01T 13/00, 1964; No. 4314392, MKI H01T 13/00, 1982) and consisting in cold direct extrusion of a bimetallic billet with transverse lamination through a conical matrix with a point of circular cross section (the matrix design is shown in figure 1). The processed workpiece consists of two transverse layers of various materials. An electrode shell consisting of side and end parts is formed from a lower layer made of heat-resistant nickel alloy, and an electrode core is formed from an upper layer made of highly heat-conducting material (usually copper). Layers of the workpiece are interconnected by welding or soldering.
Недостаток способа заключается в том, что при благоприятных условиях холодного прямого выдавливания (малое внешнее трение, ламинарный характер течения металлов, отсутствие упругих зон и зон затрудненной деформации), которые должны быть созданы для обеспечения эффективного процесса обработки, он не позволяет получить равномерную по длине толщину боковой оболочки биметаллического электрода. Толщина боковой оболочки электрода непрерывно уменьшается по направлению от переднего торца электрода к заднему и на некотором расстоянии от переднего торца достигает нулевого значения (фиг.2). Связано это с тем, что в силу характерных особенностей процесса прямого выдавливания первоначально прямая поперечная линия раздела слоев в продольном сечении исходной заготовки принимает в электроде форму параболической кривой, концы ветвей которой выходят на боковую поверхность электрода. Эта кривая достаточно хорошо описывается каноническим уравнением параболы y2=2px, где осью параболы является ось электрода (Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. 2-изд. М.: Металлургия, 1975. - 448 с.; Жолобов В.В., Зверев Г.И. Прессование металлов. 2-изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1971. - 455 с.; Могучий Л.Н. Обработка давлением труднодеформируемых материалов. М.: Машиностроение, 1976. - 272 с.).The disadvantage of this method is that under favorable conditions of cold direct extrusion (low external friction, laminar nature of the flow of metals, the absence of elastic zones and zones of difficult deformation), which must be created to ensure an efficient processing process, it does not allow to obtain a uniform thickness along the length side shell of a bimetallic electrode. The thickness of the side shell of the electrode is continuously reduced in the direction from the front end of the electrode to the rear and at a certain distance from the front end reaches zero (figure 2). This is due to the fact that, due to the characteristic features of the direct extrusion process, the initially straight transverse layer dividing line in the longitudinal section of the initial billet takes the form of a parabolic curve in the electrode, the ends of the branches of which extend to the side surface of the electrode. This curve is fairly well described by the canonical equation of the parabola y 2 = 2px, where the axis of the parabola is the axis of the electrode (Perlin I.L., Reitbarg L.Kh. Theory of metal pressing. 2-ed. M .: Metallurgy, 1975. - 448 p. ; Zholobov V.V., Zverev G.I. Metal pressing. 2-ed., Revised and enlarged. M: Metallurgy, 1971. - 455 p .; Moguchy L.N. Pressure treatment of hardly deformed materials. M .: Engineering, 1976.- 272 p.).
Кроме этого, из-за наличия радиального зазора между контейнером и заготовкой последняя часто устанавливается в контейнере с отклонением от концентричности (эксцентрично), а из-за отсутствия плоского участка на рабочей поверхности матрицы и малого отношения высоты заготовки к ее диаметру (для заготовок с поперечной слоистостью это отношение, как правило, меньше 1) еще и с отклонением от соосности (с перекосом), что приводит к формированию у электрода неравномерной толщины боковой оболочки в поперечных сечениях и к отклонению от перпендикулярности передней торцевой поверхности (торца) электрода относительно его оси. Последний фактор приводит к получению переменного по величине искрового зазора между рабочей торцевой поверхностью центрального электрода и рабочей поверхностью бокового электрода, что негативным образом отражается на работе свечи зажигания (Галкин Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов. М.: Машиностроение, 1967. - 280 с.).In addition, due to the presence of a radial clearance between the container and the workpiece, the latter is often installed in the container with a deviation from concentricity (eccentric), and due to the lack of a flat section on the working surface of the matrix and the small ratio of the height of the workpiece to its diameter (for workpieces with a transverse with layering, this ratio, as a rule, is less than 1) also with a deviation from alignment (with a skew), which leads to the formation of an uneven thickness of the side shell in the cross sections of the electrode and to a deviation from perpendicular yarnosti front end surface (end face) of the electrode about its axis. The last factor leads to a variable spark gap between the working end surface of the central electrode and the working surface of the side electrode, which negatively affects the operation of the spark plug (Galkin Yu.M. Electrical equipment of cars and tractors. M .: Mashinostroenie, 1967. - 280 from.).
Неравномерная толщина боковой оболочки электрода в продольном и поперечном сечениях приводит к неравномерному распределению механических и теплофизических свойств электрода (в частности, электропроводности и теплопроводности) по его длине, что может вызвать появление термических деформаций (продольных искривлений) центрального электрода при его нагревании во время эксплуатации свечи зажигания. При этом изменяется регламентируемая величина искрового зазора свечи, вследствие чего нарушается ее нормальная работоспособность. Кроме того, низкая стабильность показателей электро- и теплопроводности приводит к изменению важнейшего параметра свечи зажигания - тепловой характеристики - и тем самым снижает качество и надежность свечи (Теория, конструкция и расчет автотракторного оборудования. / Под ред. Фесенко М.Н. - М.: Машиностроение, 1979. - 275 с.).The uneven thickness of the side shell of the electrode in the longitudinal and cross sections leads to an uneven distribution of the mechanical and thermophysical properties of the electrode (in particular, electrical conductivity and thermal conductivity) along its length, which can cause thermal deformations (longitudinal curvature) of the central electrode when it is heated during operation of the candle ignition. At the same time, the regulated value of the spark gap of the candle changes, as a result of which its normal performance is disrupted. In addition, the low stability of the indicators of electrical and thermal conductivity leads to a change in the most important parameter of the spark plug - thermal characteristics - and thereby reduces the quality and reliability of the spark plug (Theory, design and calculation of automotive equipment. / Ed. Fesenko MN - M. : Engineering, 1979.- 275 p.).
Наиболее близким к заявленному изобретению по достигаемому результату является способ изготовления биметаллического центрального электрода свечи зажигания ДВС, заключающийся в холодном прямом выдавливании биметаллической заготовки с продольно-поперечной (комбинированной) слоистостью через круглую коническую матрицу (патент США №3857145, МКИ H01T 13/00, 1974). Указанная заготовка представляет собой составную конструкцию, состоящую из оболочки, имеющей форму стакана, и установленного в нее сплошного цилиндрического сердечника. Оболочка в виде стакана выполняется с целью создания равномерной по длине и поперечному сечению толщины боковой оболочки заготовки с тем, чтобы при последующем прямом выдавливании получить у электрода равномерную толщину боковой оболочки в продольном и поперечном сечениях. Слои заготовки могут быть приварены друг к другу с применением различных видов сварки (например, с помощью диффузионной сварки или сварки плавлением) либо находиться в состоянии механического контакта.Closest to the claimed invention, the achieved result is a method of manufacturing a bimetallic central electrode of an internal combustion engine spark plug, which consists in cold direct extrusion of a bimetallic billet with longitudinally-transverse (combined) lamination through a round conical matrix (US patent No. 3857145, MKI H01T 13/00, 1974 ) The specified blank is a composite structure consisting of a shell having the shape of a glass and a continuous cylindrical core installed in it. The shell in the form of a cup is made with the aim of creating a uniform length and cross section of the thickness of the side shell of the workpiece so that, with subsequent direct extrusion, the electrode will have a uniform thickness of the side shell in the longitudinal and transverse sections. Layers of the workpiece can be welded to each other using various types of welding (for example, using diffusion welding or fusion welding) or be in a state of mechanical contact.
Недостаток способа заключается в том, что даже при такой форме оболочки заготовки толщина боковой оболочки электрода не становится равномерной по всей его длине. На участке электрода, примыкающем к его переднему концу, толщина боковой оболочки остается неравномерной (фиг.3). Она непрерывно уменьшается в направлении от переднего торца электрода к заднему и достигает на некотором расстоянии от этого торца постоянного значения, присущего последующему участку электрода с равномерной толщиной оболочки. Причина возникновения неравномерной толщины оболочки в районе переднего конца электрода заключается в том, что, как уже указывалось выше, в процессе прямого выдавливания прямая поперечная линия раздела слоев в заготовке принимает в продольном сечении электрода форму параболы.The disadvantage of this method is that even with this shape of the shell of the workpiece, the thickness of the side shell of the electrode does not become uniform along its entire length. In the area of the electrode adjacent to its front end, the thickness of the side shell remains uneven (figure 3). It continuously decreases in the direction from the front end of the electrode to the rear and reaches at a certain distance from this end of the constant value inherent in the subsequent portion of the electrode with a uniform shell thickness. The reason for the appearance of an uneven shell thickness in the region of the front end of the electrode is that, as mentioned above, in the direct extrusion process, the straight transverse line of separation of layers in the workpiece assumes the shape of a parabola in the longitudinal section of the electrode.
Кроме того, как и в предыдущем случае, из-за наличия бокового зазора между заготовкой и контейнером и отсутствия у матрицы плоской рабочей поверхности, заготовка в контейнере часто устанавливается эксцентрично и с перекосом, что неизбежно влечет за собой формирование неравномерной толщины боковой оболочки электрода в его поперечных сечениях и тем самым приводит к ухудшению технических характеристик свечи зажигания (снижению стабильности тепловой характеристики и нарушению бесперебойности искрообразования).In addition, as in the previous case, due to the lateral gap between the workpiece and the container and the matrix having a flat working surface, the workpiece in the container is often eccentric and skewed, which inevitably leads to the formation of an uneven thickness of the side shell of the electrode in it cross sections and thereby leads to a deterioration in the technical characteristics of the spark plug (lower stability of the thermal characteristic and violation of the continuity of sparking).
Еще одним серьезным недостатком данного способа изготовления электрода является его повышенная трудоемкость, связанная с необходимостью изготовления оболочки исходной биметаллической заготовки в виде стакана.Another serious drawback of this method of manufacturing the electrode is its increased complexity associated with the need to manufacture the shell of the original bimetallic billet in the form of a glass.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение биметаллических центральных электродов, имеющих равномерную толщину боковой оболочки в продольном и поперечном сечениях электрода на большей его длине. Такие электроды повышают стабильность тепловой характеристики свечи зажигания и обеспечивают бесперебойность искрообразования.The technical result of the present invention is to obtain bimetallic central electrodes having a uniform thickness of the side shell in the longitudinal and transverse sections of the electrode over its greater length. Such electrodes increase the stability of the thermal characteristics of the spark plug and ensure uninterrupted sparking.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления биметаллического центрального электрода искровой свечи зажигания ДВС, заключающемся в холодном прямом выдавливании цилиндрической биметаллической заготовки с поперечной или продольно-поперечной слоистостью через одноканальную матрицу круглого поперечного сечения, в отличие от прототипа, применяют плоско-коническую матрицу.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a bimetallic central electrode of an internal combustion engine spark plug, which consists in cold direct extrusion of a cylindrical bimetallic billet with transverse or longitudinally transverse lamination through a single-channel circular cross-section matrix, in contrast to the prototype, a flat-conical matrix is used.
Кроме того, согласно изобретению угол при вершине конуса матрицы может составлять 80…120°.In addition, according to the invention, the angle at the apex of the cone of the matrix can be 80 ... 120 °.
Кроме того, согласно изобретению диаметр конуса матрицы может составлять 0,7…0,9 от диаметра контейнера.In addition, according to the invention, the diameter of the cone of the matrix can be 0.7 ... 0.9 from the diameter of the container.
Кроме того, согласно изобретению коэффициент вытяжки может составлять 4…9.In addition, according to the invention, the drawing ratio can be 4 ... 9.
Подробнее сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.In more detail the essence of the proposed method is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана конструкция конической матрицы. Цифрами и буквами обозначены: 1 - контейнер; 2 - матрица; DB - диаметр контейнера; dK - диаметр калибрующего пояска; 2α - угол при вершине конуса матрицы.Figure 1 shows the construction of a conical matrix. The numbers and letters denote: 1 - container; 2 - matrix; D B - container diameter; d K is the diameter of the calibrating girdle; 2α is the angle at the vertex of the matrix cone.
На фиг.2 показан биметаллический электрод (без пресс-остатка), полученный после выдавливания заготовки с поперечной слоистостью через коническую матрицу при благоприятных условиях деформирования. l - сердечник; 2 - оболочка; d - диаметр электрода; L - длина электрода; b - толщина торцевой оболочки электрода; lP - длина боковой оболочки электрода; SP - толщина боковой оболочки электрода (имеет переменную величину и зависит от lP).Figure 2 shows a bimetallic electrode (without press residue) obtained after extruding a workpiece with a transverse lamination through a conical matrix under favorable deformation conditions. l is the core; 2 - shell; d is the diameter of the electrode; L is the length of the electrode; b is the thickness of the end shell of the electrode; l P is the length of the side shell of the electrode; S P is the thickness of the side shell of the electrode (has a variable value and depends on l P ).
На фиг.3 показан биметаллический электрод (без пресс-остатка), полученный после выдавливания заготовки с поперечной слоистостью через плоскоконическую матрицу. Такой же вид имеет электрод, полученный после выдавливания заготовки с продольно-поперечной слоистостью через коническую или плоско-коническую матрицу. 1 - сердечник; 2 - оболочка; d - диаметр электрода; L - длина электрода; b - толщина торцевой оболочки электрода; l - длина боковой оболочки электрода; lC - длина боковой оболочки электрода с равномерной (постоянной) толщиной SC, lP - длина боковой оболочки электрода с переменной толщиной SP.Figure 3 shows a bimetallic electrode (without press residue) obtained after extruding a workpiece with a transverse lamination through a plano-matrix. The electrode obtained after extruding a workpiece with longitudinally transverse lamination through a conical or plane-conical matrix has the same form. 1 - core; 2 - shell; d is the diameter of the electrode; L is the length of the electrode; b is the thickness of the end shell of the electrode; l is the length of the side shell of the electrode; l C is the length of the side shell of the electrode with a uniform (constant) thickness S C , l P is the length of the side shell of the electrode with a variable thickness S P.
На фиг.4 показана конструкция плоскоконической матрицы. 1 - контейнер; 2 - матрица; АВ - плоский участок рабочей поверхности матрицы; BE - конический участок рабочей поверхности матрицы; DB - диаметр контейнера; DK - диаметр конуса матрицы; dK - диаметр калибрующего пояска; 2α - угол при вершине конуса матрицы.Figure 4 shows the construction of a plano-conical matrix. 1 - container; 2 - matrix; AB - a flat area of the working surface of the matrix; BE - conical section of the working surface of the matrix; D B - container diameter; D K is the diameter of the cone of the matrix; d K is the diameter of the calibrating girdle; 2α is the angle at the vertex of the matrix cone.
На фиг.5 показана схема прямого выдавливания биметаллической заготовки с поперечной слоистостью. 1 - верхний слой; 2 - нижний слой; D - диаметр заготовки; DB - диаметр контейнера; H - высота заготовки; h - высота нижнего слоя заготовки; t - радиальный (боковой) зазор между заготовкой и контейнером (в общем случае имеет переменную величину вследствие установки заготовки в контейнер с эксцентриситетом).Figure 5 shows a diagram of the direct extrusion of a bimetallic billet with transverse layering. 1 - top layer; 2 - the bottom layer; D is the diameter of the workpiece; D B - container diameter; H is the height of the workpiece; h is the height of the lower layer of the workpiece; t is the radial (lateral) gap between the workpiece and the container (in the general case, it is variable due to the installation of the workpiece in a container with an eccentricity).
На фиг.6 показана схема прямого выдавливания биметаллической заготовки с продольно-поперечной слоистостью. 1 - сердечник; 2 - оболочка (имеет вид стакана); D - диаметр заготовки; DB - диаметр контейнера; H - высота заготовки; S0 - толщина боковой оболочки заготовки; h - толщина торцевой оболочки заготовки; t - радиальный (боковой) зазор между заготовкой и контейнером (как и в предыдущем случае, как правило, переменной величины).Figure 6 shows a diagram of the direct extrusion of a bimetallic billet with longitudinally transverse layering. 1 - core; 2 - shell (looks like a glass); D is the diameter of the workpiece; D B - container diameter; H is the height of the workpiece; S 0 - the thickness of the side shell of the workpiece; h is the thickness of the end shell of the workpiece; t is the radial (lateral) gap between the workpiece and the container (as in the previous case, as a rule, of variable magnitude).
Способ согласно изобретению реализуется следующим образом.The method according to the invention is implemented as follows.
В инструментальный блок, состоящий из контейнера 1 и матрицы 2 (фиг.4), устанавливается либо биметаллическая заготовка с поперечной слоистостью (фиг.5), либо биметаллическая заготовка с продольно-поперечной слоистостью (фиг.6). Наличие на рабочей поверхности матрицы плоского участка исключает возможность перекоса заготовки в контейнере и тем самым повышает равномерность течения материалов слоев. Кроме этого, в случае установки заготовки в контейнер с отклонением от концентричности, наличие плоского участка матрицы способствует устранению этого отклонения за счет последующей распрессовки заготовки, происходящей на начальной стадии процесса выдавливания. При распрессовке заготовка осаживается и увеличивается в диаметре, что приводит к устранению бокового зазора t (фиг.5 и фиг.6) между заготовкой и контейнером и созданию практически идеальной концентричности заготовки и контейнера. Это дает возможность получать биметаллические электроды высокого качества с равномерной толщиной боковой оболочки в поперечных сечениях, без продольных изгибов электрода и без отклонения от перпендикулярности переднего торца электрода относительно его оси.In the tool block, consisting of a
Кроме этого, плоский участок матрицы выполняет еще одну очень важную роль в получении биметаллических электродов высокого качества. Он обеспечивает формирование равномерной по длине толщины боковой оболочки электрода за счет возникновения у входа в матрицу зоны затрудненной деформации. При выдавливании заготовки с поперечной слоистостью наличие зоны затрудненной деформации позволяет получить равномерную толщину боковой оболочки электрода на большей его длине (на длине lC, см. фиг.3). При выдавливании заготовки с продольно-поперечной слоистостью наличие зоны затрудненной деформации способствует уменьшению длины участка с неравномерной толщиной стенки (длины lP) и увеличению тем самым длины участка с равномерной толщиной стенки (длины lC). Соотношение длин lC и lP зависит как от габаритных размеров заготовки (отношения H/D), так и от условий деформирования, которые определяются следующими факторами: соотношением величин сопротивления деформации материалов слоев, размерами слоев, углом при вершине конуса матрицы, коэффициентом вытяжки, а также внешним и межслойным трением.In addition, the flat portion of the matrix plays another very important role in obtaining high-quality bimetallic electrodes. It provides the formation of a uniform thickness along the thickness of the side shell of the electrode due to the appearance of a zone of difficult deformation at the entrance to the matrix. When extruding a workpiece with transverse layering, the presence of a zone of difficult deformation allows to obtain a uniform thickness of the side shell of the electrode over its greater length (length l C , see figure 3). When extruding a workpiece with longitudinally transverse layering, the presence of a zone of difficult deformation helps to reduce the length of the section with uneven wall thickness (length l P ) and thereby increase the length of the section with uniform wall thickness (length l C ). The ratio of the lengths l C and l P depends both on the overall dimensions of the workpiece (H / D ratio) and on the deformation conditions, which are determined by the following factors: the ratio of the values of the deformation resistance of the materials of the layers, the dimensions of the layers, the angle at the apex of the matrix cone, and the drawing coefficient, as well as external and interlayer friction.
В соответствии с основными теоретическими положениями ряда работ (Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. 2-изд. М.: Металлургия, 1975. - 448 с.; Жолобов В.В., Зверев Г.И. Прессование металлов. 2-изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1971. - 455 с.; Гильденгорн М.С. Основы теории совместного прессования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. - 144 с.) механизм формирования равномерной толщины боковой оболочки электрода при наличии зоны затрудненной деформации может быть представлен следующим образом.In accordance with the basic theoretical provisions of a number of works (Perlin I.L., Reitbarg L.Kh. Theory of metal pressing. 2-ed. M.: Metallurgy, 1975. - 448 p .; Zholobov V.V., Zverev G.I. Metal pressing. 2-ed., Revised and enlarged M: Metallurgy, 1971. - 455 p .; MS Gildenngorn Fundamentals of the theory of joint pressing of metals and alloys. M: Metallurgy, 1981. - 144 p. ) the mechanism for the formation of a uniform thickness of the side shell of the electrode in the presence of a zone of difficult deformation can be represented as follows.
При возникновении зоны затрудненной деформации характер течения материалов в очаге деформации изменяется. Если в отсутствие зоны затрудненной деформации концы поперечной линии раздела слоев в продольном сечении составной заготовки скользят по контактной поверхности инструмента (сначала контейнера, затем матрицы) и на выходе из калибрующего пояска матрицы оказываются на боковой поверхности электрода (в этом случае линия раздела слоев в продольном сечении электрода имеет форму параболы, что говорит о том, что по мере течения материалов линия раздела слоев на выходе из очага деформации не имеет фиксированного положения, а постоянно смещается к периферии), то при наличии такой зоны концевые участки линии раздела слоев, попадая в эту зону, становятся практически неподвижными, «закрепляясь» на боковой поверхности контейнера. При этом другая часть этой линии, находящаяся вне зоны затрудненной деформации, деформируется вместе с проходящими через очаг деформации слоями материала, образуя на выходе из калибрующего пояска матрицы линию раздела слоев, параллельную образующей цилиндрической поверхности электрода, т.е. происходит формирование равномерной по длине толщины боковой оболочки электрода. Объясняется это тем, что неподвижная часть объема материала оболочки, сосредоточенная в зоне затрудненной деформации, и подвижная часть объема материала оболочки, находящаяся в очаге деформации, взаимосвязаны, в результате чего происходит затормаживание движения материала оболочки, находящегося в очаге деформации. Это обстоятельство создает предпосылки для установления между взаимодействующими слоями силового равновесия, отвечающего условию минимума расхода полной энергии деформации. Поэтому линия раздела слоев занимает на выходе из очага деформации фиксированное положение и тем самым обеспечивает формирование равномерной толщины боковой оболочки электрода на большей его длине.When a zone of difficult deformation occurs, the nature of the flow of materials in the deformation zone changes. If, in the absence of a zone of difficult deformation, the ends of the transverse layer dividing line in the longitudinal section of the composite workpiece slide along the contact surface of the tool (first the container, then the matrix) and at the exit from the gauge belt the matrices are on the side surface of the electrode (in this case, the layer dividing line in the longitudinal section the electrode has the shape of a parabola, which indicates that as the materials flow, the line of separation of layers at the exit from the deformation zone does not have a fixed position, but is constantly shifted to the periphery), then in the presence of such a zone, the end sections of the line of separation of the layers, falling into this zone, become practically motionless, “fixing” on the side surface of the container. In this case, the other part of this line, which is outside the zone of difficult deformation, is deformed together with the layers of material passing through the deformation zone, forming at the exit from the gauge belt of the matrix a layer dividing line parallel to the generatrix of the cylindrical electrode surface, i.e. the formation of a uniform along the thickness of the side shell of the electrode occurs. This is explained by the fact that the fixed part of the volume of the shell material concentrated in the zone of difficult deformation and the movable part of the volume of the shell material located in the deformation zone are interconnected, as a result of which the movement of the shell material located in the deformation zone is inhibited. This circumstance creates the prerequisites for establishing between the interacting layers of force equilibrium, which meets the condition of minimum consumption of the total strain energy. Therefore, the line of separation of the layers occupies a fixed position at the exit from the deformation zone and thereby ensures the formation of a uniform thickness of the side shell of the electrode over its greater length.
Пример. Были изготовлены биметаллические электроды искровой свечи зажигания ДВС по трем способам, рассмотренным выше, т.е. по способу аналога, способу прототипа и по предлагаемому способу. Для изготовления электродов использовались два вида биметаллических заготовок - с поперечной и продольно-поперечной слоистостью. Нижний слой первых заготовок и оболочка вторых были выполнены из никеля НП2 (ГОСТ 492-73), а верхний слой первых и сердечник вторых - из меди Ml (ГОСТ 859-73).Example. The bimetallic electrodes of the internal combustion engine spark plug were manufactured using the three methods discussed above, i.e. by the method of analogue, by the method of the prototype and by the proposed method. For the manufacture of electrodes, two types of bimetallic billets were used - with transverse and longitudinal-transverse layering. The lower layer of the first blanks and the shell of the second were made of nickel NP2 (GOST 492-73), and the upper layer of the first and the core of the second were made of Ml copper (GOST 859-73).
Заготовки с поперечной слоистостью имели следующие размеры: диаметр 6,8 мм, толщину нижнего слоя 2,60 мм, верхнего 2,85 мм. Размеры заготовок с продольно-поперечной слоистостью составляли: диаметр 5,0 мм, высота 7,0 мм, толщина торцевой оболочки 2,0 мм, толщина боковой оболочки (стенки стакана) 0,6 мм.Billets with transverse layering had the following dimensions: diameter 6.8 mm, thickness of the lower layer 2.60 mm, upper 2.85 mm. The dimensions of the workpieces with longitudinally transverse layering were: diameter 5.0 mm, height 7.0 mm, thickness of the end shell 2.0 mm, the thickness of the side shell (cup wall) 0.6 mm.
Слои заготовок с поперечной слоистостью сваривались друг с другом с помощью сварки плавлением. Сварка выполнялась в вакуумной печи СНВ-5.10.5/13-И1 при температуре 1075+5°C. Слои заготовок с продольно-поперечной слоистостью между собой не сваривались и находились в состоянии механического контакта.Layers of workpieces with transverse layering were welded together using fusion welding. Welding was carried out in a SNV-5.10.5 / 13-I1 vacuum furnace at a temperature of 1075 +5 ° C. Layers of workpieces with longitudinally-transverse lamination between themselves were not welded and were in a state of mechanical contact.
Операции по холодному прямому выдавливанию биметаллических заготовок выполняли на гидравлическом прессе МС-1000 с установленной на него штамповой оснасткой, снабженной сменными блоками твердосплавных матриц. Для выдавливания заготовок с поперечной слоистостью применяли два вида матриц: коническую (по способу аналога) и плоскоконическую (по предлагаемому способу). В обоих случаях угол при вершине конуса матрицы составлял 2α=120°, диаметр калибрующего пояска - dK=3,0 мм, диаметр контейнера DB=7,1 мм (коэффициент вытяжки - µ=5,6). Диаметр входного конуса у плоскоконической матрицы равнялся DK=6,0 мм, что составляло 0,845 от DB. Полученные в обоих случаях электроды имели следующие размеры: диметр d=3,0 мм, длину L=22,3 мм (равенство длин L обоих электродов достигалось корректировкой высоты их пресс-остатков путем регулирования величины рабочего хода пуансона).Operations on cold direct extrusion of bimetallic billets were performed on an MS-1000 hydraulic press with die tool installed on it, equipped with replaceable carbide matrix blocks. To extrude billets with transverse layering, two types of matrices were used: conical (by the analogue method) and flat-conical (by the proposed method). In both cases, the angle at the apex of the matrix cone was 2α = 120 °, the diameter of the calibrating girdle was d K = 3.0 mm, and the diameter of the container was D B = 7.1 mm (drawing coefficient µ = 5.6). The diameter of the inlet cone of the plane-conical matrix was D K = 6.0 mm, which was 0.845 of D B. The electrodes obtained in both cases had the following dimensions: diameter d = 3.0 mm, length L = 22.3 mm (equality of the lengths L of both electrodes was achieved by adjusting the height of their press residues by adjusting the working stroke of the punch).
Для выдавливания заготовок с продольно-поперечной слоистостью также использовали два вида матриц: коническую (по способу прототипа) и плоскоконическую (по предлагаемому способу). В обоих случаях угол при вершине конуса матрицы составлял 2α=120°, диаметр калибрующего пояска dK=2,5 мм, диаметр контейнера DB=5,3 мм (коэффициент вытяжки µ=4,5). Диаметр входного конуса у плоскоконической матрицы равнялся DK=4,5 мм, что составляло 0,85 от DB. Полученные электроды имели следующие размеры: диаметр d=2,5 мм, длину L=15,5 мм (равенство длин L обоих электродов достигалось, как и в предыдущем случае, путем корректировки высоты пресс-остатков).To extrude blanks with longitudinal-transverse layering, two types of matrices were also used: conical (according to the prototype method) and flat-conical (according to the proposed method). In both cases, the angle at the apex of the matrix cone was 2α = 120 °, the diameter of the calibrating belt d K = 2.5 mm, the diameter of the container D B = 5.3 mm (drawing coefficient µ = 4.5). The diameter of the inlet cone of the plane-conical matrix was D K = 4.5 mm, which was 0.85 of D B. The resulting electrodes had the following dimensions: diameter d = 2.5 mm, length L = 15.5 mm (equal lengths L of both electrodes was achieved, as in the previous case, by adjusting the height of the press residues).
Все операции прямого выдавливания выполняли при скорости поступательного движения пуансона 1 мм/с. В качестве технологического смазочного материала использовали РОСОЙЛ-101 производства ХТЦ УАИ по ТУ 0258-002-06377289-2000.All direct extrusion operations were performed at a translational speed of the punch of 1 mm / s. As a technological lubricant, ROSOIL-101 manufactured by HTTs UAI according to TU 0258-002-06377289-2000 was used.
После выдавливания биметаллических заготовок изготавливали шлифы продольных сечений полученных биметаллических электродов и затем с помощью инструментального микроскопа «ИМЦ 150×50Б» измеряли геометрические параметры оболочки. Результаты замеров представлены в таблицах 1 и 2. В табл.1 показаны размеры электродов, полученных из заготовок с поперечной слоистостью после их выдавливания через коническую и плоско-коническую матрицы. В табл.2 представлены размеры электродов, полученных из заготовок с продольно-поперечной слоистостью также после их выдавливания через коническую и плоскоконическую матрицы.After extruding the bimetallic billets, we prepared thin sections of the longitudinal sections of the obtained bimetallic electrodes, and then, using the IMC 150 × 50B instrumental microscope, we measured the geometric parameters of the shell. The measurement results are presented in tables 1 and 2. Table 1 shows the dimensions of the electrodes obtained from blanks with transverse layering after extrusion through a conical and flat-conical matrix. Table 2 shows the dimensions of the electrodes obtained from blanks with longitudinal-transverse layering also after extrusion through a conical and flat-conical matrix.
Из табл.1 следует, что при выдавливании заготовок с поперечной слоистостью использование плоскоконической матрицы в отличие от конической позволяет сформировать боковую оболочку электрода с равномерной толщиной на длине lC, составляющей большую часть от общей длины l боковой оболочки (lC=0,85 l).From table 1 it follows that when extruding billets with transverse layering, the use of a plano-conical matrix, in contrast to a conical one, allows the formation of a side shell of an electrode with a uniform thickness over a length l C that makes up most of the total length l of the side shell (l C = 0.85 l )
Аналогичный вывод можно сделать и в отношении выдавливания заготовок с продольно-поперечной слоистостью. В рассмотренном примере (см. табл.2) использование плоскоконической матрицы по сравнению с конической дает возможность увеличить длину lC участка боковой оболочки с равномерной толщиной на 19,4% (с 0,67 l до 0,80 l).A similar conclusion can be made regarding the extrusion of workpieces with longitudinally transverse layering. In the considered example (see Table 2), the use of a plane-conical matrix as compared to a conical one makes it possible to increase the length l C of the side shell section with a uniform thickness by 19.4% (from 0.67 l to 0.80 l).
Таким образом, применение заявляемого изобретения позволяет, во-первых, получить равномерную толщину боковой оболочки электрода на большей его длине при изготовлении электрода из заготовки с поперечной слоистостью и, во-вторых, увеличить длину участка боковой оболочки с равномерной толщиной при изготовлении электрода из заготовки с продольно-поперечной слоистостью. Это позволяет повысить стабильность теплофизических параметров биметаллического электрода и тем самым обеспечить бесперебойность искрообразования свечи зажигания и стабильность ее тепловой характеристики (отклонения калильных чисел от номинального значения не превышают ±5%).Thus, the application of the claimed invention allows, firstly, to obtain a uniform thickness of the side shell of the electrode over its greater length in the manufacture of the electrode from the workpiece with transverse layering and, secondly, to increase the length of the portion of the side shell with uniform thickness when manufacturing the electrode from the workpiece with longitudinally transverse lamination. This makes it possible to increase the stability of the thermophysical parameters of the bimetallic electrode and thereby ensure uninterrupted sparking of the spark plug and the stability of its thermal characteristic (deviations of the glow numbers from the nominal value do not exceed ± 5%).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122844/07A RU2498469C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122844/07A RU2498469C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498469C1 true RU2498469C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012122844/07A RU2498469C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498469C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3548472A (en) * | 1967-11-15 | 1970-12-22 | Hitachi Ltd | Ignition plug and method for manufacturing a center electrode for the same |
| US3857145A (en) * | 1972-04-14 | 1974-12-31 | Nippon Denso Co | Method of producing spark plug center electrode |
| US4684352A (en) * | 1985-03-11 | 1987-08-04 | Champion Spark Plug Company | Method for producing a composite spark plug center electrode |
| RU2091943C1 (en) * | 1993-09-23 | 1997-09-27 | Сергей Юрьевич Рябинин | Process of manufacture of bimetal central electrode of sparking plug of internal combustion engine |
-
2012
- 2012-06-01 RU RU2012122844/07A patent/RU2498469C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3548472A (en) * | 1967-11-15 | 1970-12-22 | Hitachi Ltd | Ignition plug and method for manufacturing a center electrode for the same |
| US3857145A (en) * | 1972-04-14 | 1974-12-31 | Nippon Denso Co | Method of producing spark plug center electrode |
| US4684352A (en) * | 1985-03-11 | 1987-08-04 | Champion Spark Plug Company | Method for producing a composite spark plug center electrode |
| RU2091943C1 (en) * | 1993-09-23 | 1997-09-27 | Сергей Юрьевич Рябинин | Process of manufacture of bimetal central electrode of sparking plug of internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103822081B (en) | Horizontal Varying Thickness Plates band and preparation method thereof | |
| JP4798674B1 (en) | Rack bar and manufacturing method thereof | |
| CN110202001B (en) | Roll system preparation method for rolling ultrathin ultra-wide stainless steel product and rolling method | |
| JP5245578B2 (en) | Spark plug for internal combustion engine | |
| US20160207095A1 (en) | Manufacturing method of primary metal fitting molded article for spark plug, manufacturing method of primary metal fitting for spark plug and spark plug manufacturing method | |
| CN107470353B (en) | A kind of device and its milling method producing lateral Varying-thickness sketch plate, lateral Varying Thickness Plates band | |
| CN111318630B (en) | Near-net composite rolling forming method for inner ring of tapered roller bearing | |
| CN103831297B (en) | Laterally local thickening plate band and preparation method thereof | |
| WO2015186315A1 (en) | Electrode tip for spark plug, and spark plug | |
| Chaudhari et al. | Experimental evaluation of effect of die angle on hardness and surface finish of cold forward extrusion of aluminum | |
| RU2498469C1 (en) | Method for manufacture of bimetal central electrode for spark plug of combustion engine | |
| EP3100798B1 (en) | Ironing system and shaped material production method | |
| CN110877091B (en) | Hot forging forming process method of steering knuckle arm | |
| Peretyat’ko et al. | Roller grooving in ball-rolling mills. Part 1 | |
| CN116803595A (en) | Manufacturing method of high-pressure pump eccentric wheel | |
| RU2492010C1 (en) | Method of copper and copper alloy contact wiredrawing | |
| JP2018051615A (en) | Die for hot forging and hot forging method | |
| CN111992655A (en) | Die forging method for integral crankshaft of large internal combustion engine | |
| CN102187536B (en) | Spark plug and method for the manufacture thereof | |
| JPH0489153A (en) | Cold and warm forging method for cylindrical body | |
| CN111230409A (en) | Bearing raceway streamline control near-net forming process | |
| RU2400320C1 (en) | Hard alloy draw die for drawing items out of hardly deformed alloys | |
| RU2371267C1 (en) | Hard-alloy drawing die for drawing of strip section bars from nichrome | |
| RU2677808C1 (en) | Shaped blank of the “dog bone” form from continuously cast slab manufacturing method | |
| RU2698241C1 (en) | Rolling method in rolls with wavy barrel profile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150602 |