SE426195B

SE426195B - Method of making compound centre electrodes for ignition plugs

Info

Publication number: SE426195B
Application number: SE8002560A
Authority: SE
Inventors: J S Waite; K Howard
Original assignee: Gkn Floform Ltd
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1982-12-13
Also published as: SE8002560L

Abstract

A method of making a centre electrode for an ignition plug involves combining pieces or bits 10, 11 of copper and a nickel alloy by heating and without using solder material, whereupon the combined pieces are sprayed to form a centre electrode 21 consisting of a copper core 22 and a surrounding nickel casing 23. <IMAGE>

Description

28002560-4 Den amerikanska patentskriften 2.955.222 beskriver en centrumelektrod till ett tändstift sammansatt av ett block av koppar som är direkt svetsat till ett annat block av nickel. En elektrisk svetsningsoperation av det slag som antydes i patentskriften, varvid fogen bildas där motståndet mellan metallstyckena är som störst, nämligen i skiljeytan, medför ett otillfredsställande resultat, bl.a. till följd av skäggbildning. Blockens sammanfogning sker därför icke sam- tidigt och på ett kontrollerat sätt. Till detta bidrar även kopparns stora värmeledningsförmåga, vilket gör att den värme som bildas vid svetsningsoperationen bortledes mycket snabbare från blocket av koppar än från nickelblocket. 28002560-4 U.S. Pat. No. 2,955,222 discloses a center electrode for a spark plug composed of a block of copper which is directly welded to another block of nickel. An electric welding operation of the kind indicated in the patent specification, in which the joint is formed where the resistance between the metal pieces is greatest, namely in the dividing surface, results in an unsatisfactory result, e.g. due to beard formation. The joining of the blocks therefore does not take place simultaneously and in a controlled manner. The large thermal conductivity of copper also contributes to this, which means that the heat generated during the welding operation is dissipated much faster from the block of copper than from the nickel block.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att medge samtidig tillverkning av ett flertal sammansatta centrum- elektroder till tändstift med undvikande av de nackdelar som vidlåder tidigare kända metoder.An object of the present invention is to allow the simultaneous manufacture of a plurality of composite center electrodes for spark plugs while avoiding the disadvantages associated with prior art methods.

De tillverkade centrumelektroderna skall innefatta en centrumkärna av en första metall och ett ytterhölje av en andra metall, vilken första metall har högre termisk led- ningsförmåga och lägre smältpunkt än den andra metallen, vilken sistnämnda har hög motståndskraft mot korrosion i den atmosfär där elektroden arbetar. Vid sättets tillämpning placeras stycken av de första och andra metallerna det ena på det andra och sammanfogas och sprutas därefter tillsam- mans för att bilda långsträckta elektroder.The center electrodes manufactured shall comprise a center core of a first metal and an outer casing of a second metal, the first metal having a higher thermal conductivity and a lower melting point than the second metal, the latter having high corrosion resistance in the atmosphere in which the electrode operates. In the application of the method, pieces of the first and second metals are placed one on top of the other and joined together and then sprayed together to form elongated electrodes.

Det för sättet enligt uppfinningen särskilt känneteck- nande är att ett flertal av styckena placeras det ena på det andra med styckenas ytor i direktkontakt vid en skiljeyta i fickor i en svart kropp införd i en strålugn, så att styckena av den andra metallen och skiljeytorna befinner sig helt och hållet inuti respektive ficka, under det att stycke- na av den första metallen utskjuter från fickan, att en del av de första metallstyckena som befinner sig intill skiljeytan upphettas väsentligen genom att värme ledes 8002560-4 från det andra metallstycket över sagda skiljeyta till dess att nämnda del smälter, att styckena därefter kyles, så att de förenas vid respektive skiljeyta och att de förenade styckena sprutas för åstadkommande av de långsträckta elektroderna.It is particularly characteristic of the method according to the invention that a plurality of the pieces are placed one on top of the other with the surfaces of the pieces in direct contact at a partition surface in pockets in a black body inserted in a radiant furnace, so that the pieces of the other metal and partitions completely inside the respective pocket, while the pieces of the first metal protrude from the pocket, that a part of the first metal pieces which are next to the partition surface is heated substantially by heat conduction 8002560-4 from the second piece of metal over said partition surface until said part melts, that the pieces are subsequently cooled, so that they join at the respective partition surface and that the joined pieces are sprayed to produce the elongate electrodes.

Den första eller kärnmetallen består som regel av syrefri koppar, även om silver kan användas om så önskas.The first or core metal usually consists of oxygen-free copper, although silver can be used if desired.

Den andra höljesmetallen utgöres som regel av en nickel-, järn-, kromlegering av ovan angivet slag.The second casing metal usually consists of a nickel, iron, chromium alloy of the type indicated above.

Uppfinningen möjliggör samtidig och kontrollerad till- verkning av ett flertal sammansatta centrumelektroder av an- givet slag.The invention enables simultaneous and controlled manufacture of a plurality of composite center electrodes of the specified type.

Sättet innefattar företrädesvis steget att åtminstone den ena metallens stycken bildas av tråd genom att tråden kapas i korta bitar, varpå dessa bitar kallformas till önskad form. Företrädesvis bildas styckena till båda metallerna på detta sätt.The method preferably comprises the step of the pieces of at least one metal being formed by wire by cutting the wire into short pieces, whereupon these pieces are cold formed into the desired shape. Preferably the pieces of both metals are formed in this way.

Efter de förenade styckenas sprutning lämnas lämpligen en utvidgad skalle anbragt vid varje elektrod, vilken skalle avlägsnas, varpå elektroden kallformas för bildning av en ansats eller fläns på denna intill den ände, från vilken skallen avlägsnats.After spraying the joined pieces, an enlarged skull is suitably placed at each electrode, which skull is removed, whereupon the electrode is cold formed to form a shoulder or flange thereon adjacent the end from which the skull has been removed.

Ett exempel på uppfinningen skall nedan detaljerat be- skrivas med hänvisning till bifogade schematiska ritningar.An example of the invention will be described in detail below with reference to the accompanying schematic drawings.

Fig. l är ett snitt genom på varandra lagrade stycken av koppar- och nickellegering. : Fig. 2 är en perspektivvy av en med fickor försedd svart kropp i vilken styckena kan sammansmältas.Fig. 1 is a section through superimposed pieces of copper and nickel alloy. : Fig. 2 is a perspective view of a pocketed black body in which the pieces can be fused.

Fig. 3 är ett snitt genom den i fig. 2 visade svarta kroppen utvisande styckena i läge.Fig. 3 is a section through the black body shown in Fig. 2 showing the pieces in position.

Fig. 4 är ett snitt genom de sammansmälta styckena.Fig. 4 is a section through the fused pieces.

Fig. 5 är ett snitt som visar styckena i en sprut- maskin före sprutning.Fig. 5 is a section showing the pieces of a spraying machine before spraying.

Fig. 6 är ett snitt genom det sprutade elektrodskaftet.Fig. 6 is a section through the sprayed electrode shaft.

Fig. 7, slutligen, är ett snitt genom den färdiga elek- troden. 8002560-4 Med hänvisning till fig. l tillverkas sammansatta centrumelektroder till tändstift av överlagrade stycken av första och andra metaller. De övre styckena betecknas enligt exemplet med siffran 10 och består av ren, syrefri koppar. De nedre styckena ll består av INCONEL 600 (registrerat varumärke) som är en nickel-järn-kromlegering med en typisk sammansättning i vikts-% av krom 14,7-7,0 %, järn 6,0-10,0 %, , kisel högst 0,5 %, kol högst 0,15 %, koppar högst 0,5 % samt en återstod av nickel. I vissa fall kan legeringen även innefatta kobolt. mangan högst 1,0 % Styckena har företrädesvis åstadkommits av tråd av angivna material med något mindre diameter än de cylind- riska styckenas erfordrade diameter. Tråden kapas i korta stycken som därefter kallstukas för att bilda erfordrade stycken.Fig. 7, finally, is a section through the finished electrode. 8002560-4 Referring to Fig. 1, composite center electrodes for spark plugs are made of superimposed pieces of first and second metals. The upper pieces are designated according to the example by the number 10 and consist of pure, oxygen-free copper. The lower pieces ll consist of INCONEL 600 (registered trademark) which is a nickel-iron-chromium alloy with a typical composition in weight% of chromium 14.7-7.0%, iron 6.0-10.0%,, silicon not more than 0.5%, carbon not more than 0,15%, copper not more than 0,5% and a residue of nickel. In some cases, the alloy may also include cobalt. manganese not more than 1.0% The pieces are preferably made of wire of specified materials with a slightly smaller diameter than the required diameter of the cylindrical pieces. The wire is cut into short pieces which are then cold knitted to form the required pieces.

Styckena rengöres därefter från fett resp. olja på kon- ventionellt sätt.The pieces are then cleaned of grease resp. oil in a conventional way.

Styckena placeras därefter parvis i en med fickor eller hålrum försedd svart kropp 12 på i fig. 2 visat sätt.The pieces are then placed in pairs in a black body 12 provided with pockets or cavities in the manner shown in Fig. 2.

Denna kropp består företrädesvis av grafit. Fig. 3 visar att paret i infört läge i fickan i kroppen har stycket ll be- stående av nickellegering fullständigt upptaget i fickan, under det att kopparstycket l0 utskjuter från fickan.This body preferably consists of graphite. Fig. 3 shows that the pair in the inserted position in the pocket of the body have the piece II consisting of nickel alloy completely occupied in the pocket, while the copper piece 10 protrudes from the pocket.

Skiljeytan 13 mellan styckena befinner sig inuti fickan.The dividing surface 13 between the pieces is located inside the pocket.

Styckena anligger mot varandra direkt vid skiljeytan, dvs. något mellanliggande pläterings- eller lödmaterial eller liknande saknas.The pieces abut each other directly at the dividing surface, ie. no intermediate plating or soldering material or the like is missing.

Den svarta kroppen 12 med de upptagna styckena bringas därefter att passera en strâlugn med reducerande atmosfär.The black body 12 with the occupied pieces is then passed through a radiant furnace with a reducing atmosphere.

Den svarta kroppen 12 upphettas snabbare än respektive kopparstycke 10, så att stycket 10 kommer att uppvärmas i huvudsak genom ledning från den svarta kroppen samt från nickelstycket ll. Detta innebär att de delar av koppar- stycket l0 som befinner sig intill skiljeytan l3 kommer att smälta och till följd av kapillärverkan kommer att väta ytan 8002560-4 LI! av det av nickellegering bestående stycket ll. Styckena kyles därefter, varefter kcpparstycket kommer att ha för- enats med nickellegeringsstycket ll vid skiljeytan l3.The black body 12 is heated faster than the respective copper piece 10, so that the piece 10 will be heated mainly by conduction from the black body and from the nickel piece 11. This means that the parts of the copper piece l0 which are adjacent to the separating surface l3 will melt and as a result of the capillary action will wet the surface 8002560-4 L1! of the nickel alloy piece ll. The pieces are then cooled, after which the copper piece will have been joined to the nickel alloy piece 11 at the partition surface 13.

Det inses att det är nödvändigt att noggrant kon- trollera temperaturen i ugnen, och att styra den hastighet med vilken den svarta kroppen rör sig genom ugnen för att tillförsäkra att sammansmältninqen äger rum. Företrädesvis medges icke återstoden av kopparstycket att smälta, men om så sker kvarhålls det i läge av fickan 14 i den svarta kroppen i vilken styckena upptages under uppvärmningen.It will be appreciated that it is necessary to carefully control the temperature of the furnace, and to control the rate at which the black body moves through the furnace to ensure that the fusion takes place. Preferably, the remainder of the copper piece is not allowed to melt, but if so, it is retained in position by the pocket 14 in the black body in which the pieces are received during heating.

Fig. 4 visar ett snitt genom de förenade styckena och det framgår att överytan till kopparstycket i viss mån upp- visar droppform omkring dess periferi.Fig. 4 shows a section through the joined pieces and it can be seen that the upper surface of the copper piece to some extent shows a drop shape around its periphery.

Fig. 5 visar de kombinerade styckena i en sprutmaskin som innefattar ett sprutverktyg 15 med en övre hålighet 16, ett sprutmunstycke 17 och ett spelrum 18. Sprutkolven 19 har plan ändyta 20. Kolven trycker stycket genom munstycket 17, så att man erhåller en lângsträckt kropp av i fig. 6 visat slag. Denna kropp betecknas allmänt med siffran 21 och har formen av en kopparkärna 22 med ett hölje 23 be- stående av nickellegering. Vidare finnes en utvidgad skalle 24 som icke har passerat genom sprutmunstycket 17 och som till övervägande del består av koppar.Fig. 5 shows the combined pieces in a spraying machine which comprises a spraying tool 15 with an upper cavity 16, a spraying nozzle 17 and a clearance 18. The spraying piston 19 has a flat end surface 20. The piston pushes the piece through the nozzle 17, so that an elongated body is obtained of the kind shown in Fig. 6. This body is generally designated by the number 21 and has the shape of a copper core 22 with a housing 23 consisting of nickel alloy. Furthermore, there is an enlarged skull 24 which has not passed through the spray nozzle 17 and which consists predominantly of copper.

Denna skalle avlägsnas därefter, och den långsträckta elektroden kallstukas för bildning av en ansats eller fläns 25 av i fig. 7 visat slag, vilken medger montering av elek- troden i ett tändstift.This skull is then removed, and the elongate electrode is cold formed to form a shoulder or flange 25 of the type shown in Fig. 7, which allows mounting of the electrode in a spark plug.

Claims

8002560-4 O \ Patentkrav

A method of manufacturing composite center electrodes for spark plugs comprising a center core of a first metal and an outer casing of a second metal, the first metal having a higher thermal conductivity and lower melting point than the second metal, the latter having high corrosion resistance in the atmosphere where the electrode operates, the pieces (10, 11) of the first and second metals being placed one on top of the other and joined together and then sprayed together to form elongate electrodes, characterized in that a plurality of the pieces (10, 11) one is placed on top of the other with the surfaces of the pieces in direct contact at a partition surface (13) in pockets of a black body (12) inserted in a beam furnace, so that the pieces (II) of the other metal and the partition surfaces (13) are completely and inside the respective pocket, while the pieces (10) of the first metal protrude from the pocket, that a part of the first metal pieces which are adjacent to the partition surface (13) is substantially heated by conducting heat from the second piece of metal over said partition surface until said part melts, that the pieces are subsequently cooled, so that they join at the respective parting surface (13) and that the joined pieces are twisted to produce the elongate electrodes. .

2. A method according to claim 1, characterized in that the pieces (10, 11) of at least one metal are formed by a wire by cutting it into short pieces, which are then cold formed.

3. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that after spraying the joined pieces (10, 11) an extended skull (24) is left attached to each 8002560-4 sprayed electrode, after which the skull is removed and the electrode is cold formed to form of a shoulder or flange (25) on it 'adjacent to the end from which the skull (24) has been removed.