[發明專利]制造火花塞電極的方法

無效

• 申請號: 89103684.9
• 申請日: 1989-05-22
• 公開（公告）號: CN1039933A
• 公開（公告）日: 1990-02-21
• 發明（設計）人: 戴維·約瑟夫·穆爾
• 申請（專利權）人: 阿萊德訊號公司
• 主分類號: H01T13/00
• 分類號: H01T13/00;H01T13/02;B21C23/22
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 張民華

本發明涉及一種制造火花塞電極的方法。

火花塞用于內燃機以點燃燃燒室中的燃料。因此，火花塞電極經受到高熱和極端的腐蝕性氣氛。為了在某種程度上提高火花塞的壽命，中心電極和置于中心電極旁邊的側線材電極是用一種良導熱材料如銅制造的，并在其外包上一耐腐蝕材料如鎳制成的護套。

制造火花塞用的銅鎳電極可用多種方法實現。例如，發布于1974年4月16日、題目為“生產火花塞中心電極的方法”的美國專利3803892中描述了一種用兩種材料的扁平板壓制銅鎳電極的方法。發布于1941年11月4日、題目為“火花塞及其制造方法”的美國專利2261436中，敘述了如何將銅和鎳冷鍛（擠）成單根長線材，然后再切割成較短長度以用作火花塞中的電極。發布于1970年12月22日、題目為“火花塞及制造火花塞中心電極的方法”的美國專利3548472，敘述了一種方法，該法通過幾步工序用冷成型工藝制成一外部鎳制的杯形護套，然后將一銅線材插到杯形套中，再將此兩種材料緊壓在一起。

發布于1974年12月31日，題目為“生產火花塞中心電極的方法”的美國專利3857145，公開了一種工藝，該工藝將一銅芯材插入一鎳件中，用一箍狀部分使兩者緊密相連以確保形成一電流通道。

用上述公開的諸方法生產的火花塞電極，用于在實施美國1977年的干凈空氣法規之前制造的車輛上，是令人滿意的。在1977年后，由于發動機和燃料的改變，大多數車輛的工作溫度提高了。發動機和燃料改變的結果，使發動機中的一些運轉部件經受到排氣的腐蝕作用。例如，在無分配器點火系統中是每隔一個火花塞反向點燃的。這樣，中心和側線材電極都發生電極端腐蝕，腐蝕取決于要求火花塞正向點燃還是反向點燃。如果火花塞是正向點燃，則中心電極的腐蝕顯著;如果火花塞是反向點燃，則側線材電極上的腐蝕顯著。如此，即使火花塞的鎳中心線材和側線材電極能耐受大多數氧化物，在工作于燃燒溫度和暴露于燃燒和循環氣體一段時間后，也會發生腐蝕和燒蝕。一旦發生了腐蝕和燒蝕，電流通道受損壞，就造成燃燒效率的降低。

美國專利4705486公開了制造電極的幾種方法，其中一鉑圓盤被焊到一鉻鎳合金中心線材的端部上。此后，將中心線材置于一模子中擠壓成最終所需的長度，使鉑蓋住焊接處以便在用于火花塞正常操作中時防止中心線材與鉑圓盤之間的電流通路受損壞。

在致力于降低電極的制造成本中，美國專利4725254公開了一種制造方法，此法將一帶有一銅芯的鉻鎳鐵合金中心線材擠壓成所需的長度。將一鉑帶材軋制到一所需的厚度，再沖制成圓盤。該圓盤呈一帶周邊突緣的杯狀。圓盤和中心線材被置于一夾具中并彼此相向移動，使圓盤包圍住線材端部。當電流從鉻鎳鐵合金中心線材的端部流到鉑圓盤時，就產生一電弧，從而導致熱能的產生。電流持續到熱能足以熔化在線材端部與圓盤之間連接處的鉻鎳鐵合金。此后，電流就中止。保持在圓盤上的壓力使鉻鎳鐵合金端部與端帽熔融在一起，從而形成一冶金接合或結頭而完成電極的制造。

制造一帶有一鉑帽的中心電極的方法是令人滿意的，并滿足車輛的現行操作要求。可惜，鉑的成本導致帽成本等同或大于火花塞中的其它零件。

在致力于降低電極用鉑的成本中，產生了一種方法，此法用一在鉻鎳鐵合金件與鉑球之間的冶金接頭將該鉑球夾持住，而不是象與此同時申請的共同待批美國專利600-87-010中公開的那樣靠一用突起部撐圍方法形成的環形突起部夾持的。

在本發明中，中心線材電極的突起部的軸向中心和側線材電極表面的中心是做上標記的。鉑球置于一夾具中，而中心線材的軸（向）中心位于鉑球上方。在中心線材和鉑球上同時加上壓力和電流。當電流通過中心線材與鉑球間時，在軸（向）中心和鉑球的連接處產生了熱能。熱能使中心線材的材料（鉻鎳鐵合金）熔融，并靠重力流在球的四周。當鉻鎳鐵合金復蓋了至少球的一半時，就中止所加的電流和壓力。

類似地，在側線材裝上金屬殼后，側線材的中心與鉑球對準，施加一壓力同時在側線材與球體之間通過電流。在側線材和球的連接處產生的熱能，使側線材的材料熔融并流在球的四周。當有約一半的側線材球被復蓋后，就中止所加的壓力和電流。

此后，將中心線材置于一在金屬外殼中的陶瓷件中。這樣，就確定了側線材上的鉑球與中心電極間的直線間距。當按照這種方式制造的火花塞在一車輛發動機上使用一段較長時間后，該直線間距仍保持不變。

這種制造電極的方法的優點是，鉑件的形狀能被精確地控制，可以選用最小尺寸的鉑球來保護鉻鎳鐵合金線材，使制造成本不會比傳統的火花塞顯著增加。