火花塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火花塞的制作方法。
【背景技术】
[0002]存在在火花塞的中心电极或接地电极激光焊接有电极母材和贵金属端头的情形。在电极母材和贵金属端头之间的激光焊接中，有时熔融部的表面扩展的所谓“焊接塌边”波及贵金属端头的前端，或者在激光照射时熔融的金属的溅射附着在电极母材、贵金属端头。这样的焊接塌边和溅射可能导致火花塞的引燃性的降低。另外，在激光照射时，若在熔融部产生气孔，则存在贵金属端头因熔融部的接合强度降低而从电极母材剥离的可能。在专利文献I中记载有如下技术:通过变更在激光焊接时所使用的矩形状的激光强度波形，来抑制溅射和气孔等。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:国际公开第2008/123343号公报
【发明内容】
[0006]发明将要解决的课题
[0007]近年，因为要求火花塞所使用的环境的高温化、提高引燃性，所以高熔点的贵金属端头正在被使用。为了对电极母材和高熔点的贵金属端头进行焊接，在使用高能量的激光的情况下，容易产生焊接塌边、溅射、气孔。因此，期盼对焊接塌边、溅射、气孔进一步抑制的技术。
[0008]用于解决课题的手段
[0009]本发明是为了解决上述的课题而完成的，能够作为以下的方式来实现。
[0010](I)根据本发明的一个方式，提供火花塞的制作方法，该火花塞具备中心电极以及接地电极，上述中心电极以及上述接地电极的至少任意一方具有电极母材和焊接于该电极母材的柱状的贵金属端头。该制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通过照射脉冲振荡激光，在上述电极母材和上述贵金属端头的边界部的周围形成多个单位恪融部，对上述电极母材和上述贵金属端头进行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一个上述单位熔融部。在上述激光焊接工序中，使上述激光的照射轴与上述贵金属端头的中心轴在上述贵金属端头的径向上错开，在将上述贵金属端头的直径设为A，将错开上述激光的照射轴的量设为X时，满足A/20S |X| SA/4。根据该方式的制作方法，通过将激光的照射轴与贵金属端头的中心轴在径向上错开，从而能够形成沿着贵金属端头的周向具有长径的椭圆形状的单位熔融部。因此，能抑制向贵金属端头前端的焊接塌边、溅射、气孔(以下，称焊接塌边等)。另外，通过将激光的照射轴与贵金属端头的中心轴在径向上错开的量X设置为满足A/20 <
XI < A/4的范围，从而能够有效地抑制焊接塌边等。
[0011](2)根据本发明的其他方式，提供火花塞的制作方法，该火花塞具备中心电极以及接地电极，上述中心电极以及上述接地电极的至少任意一方具有电极母材和焊接于该电极母材的柱状的贵金属端头。该制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通过照射脉冲振荡激光，在上述电极母材和上述贵金属端头的边界部的周围形成多个单位恪融部，对上述电极母材和上述贵金属端头进行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一个上述单位熔融部，在上述激光焊接工序中，将使上述电极母材和上述贵金属端头相对于上述激光的照射轴相对地旋转的每单位时间的转速设为R(rps)、将上述激光的脉冲宽度设为M(Hisec)时，满足5 < 0.36 X R X M < 30。即使通过这样设置，也能够形成沿着贵金属端头的周向具有长径的椭圆形状的单位熔融部，因此能够抑制焊接塌边等。另外，通过将电极母材和贵金属端头相对于激光的照射轴的相对的转速R以及激光的脉冲宽度M设置为5 < 0.36 X R XM < 30，从而能够有效地抑制焊接塌边等。
[0012](3)根据本发明的其他方式，提供火花塞的制作方法，该火花塞具备中心电极以及接地电极，上述中心电极以及上述接地电极的至少任意一方具有电极母材和焊接于该电极母材的柱状的贵金属端头。该制作方法的特征在于，具有激光焊接工序，通过照射脉冲振荡激光，在上述电极母材和上述贵金属端头的边界部的周围形成多个单位恪融部，对上述电极母材和上述贵金属端头进行焊接，其中，每一次的上述激光的照射形成一个上述单位熔融部，在上述激光焊接工序中，使用具有激光光斑成为椭圆形状的光学系统的激光照射装置，形成沿着上述贵金属端头的周向具有长径的椭圆形状的上述单位熔融部。根据该方式的制作方法，因为具有激光光斑成为椭圆形状的光学系统，所以如果对电极母材和贵金属端头的边界部照射激光，则能够形成沿着贵金属端头的周向具有长径的椭圆形状的熔融部。因而，能够容易地抑制焊接塌边等。
[0013](4)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:将上述单位熔融部的在上述贵金属端头的周向上的最大宽度设为D、将上述单位熔融部的在与上述贵金属端头的中心轴平行的方向上的最大宽度设为d时，上述单位熔融部具有满足1.05 < D/d < 1.50的椭圆形状。根据该方式的制作方法，为了抑制焊接塌边等能够将熔融部的形状设置为适合的形状。
[0014](5)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:在边界部的周围形成多个上述单位恪融部从而遍及上述贵金属端头的全周地形成恪融部，在将沿着上述贵金属端头的周向截断上述熔融部而成的截面的面积设为SI，将上述截面中的上述熔融部的面积设为S2时，满足(S2/S1) X 100 2 70。根据该方式的制作方法，能抑制贵金属端头从电极母材剥离。
[0015](6)在上述方式的制作方法中也可以具有如下特征:在上述激光焊接工序中，对上述电极母材和上述贵金属端头的上述边界部的周围，以激光光斑的每单位面积的能量为30J/mm2以上的方式照射上述激光。根据该方式的制作方法，即使在因激光光斑的每单位面积的能量30J/mm2以上这样比较高而容易产生焊接塌边等的情况下，由于能够形成沿着贵金属端头的周向具有长径的椭圆形状的单位熔融部，所以也能够有效地抑制焊接塌边等。
[0016]本发明也能够以上述的火花塞的制作方法以外的各种方式来实现。例如，能够以火花塞、火花塞用的中心电极和接地电极、火花塞用的中心电极和接地电极的制作方法等的方式来实现。
【附图说明】
[0017]图1是火花塞100的局部剖视图。
[0018]图2是对中心电极20的前端附近放大地示出的图。
[0019]图3是对中心电极20的前端附近放大地示出的剖视图。
[0020]图4是示出电极母材和贵金属端头的激光焊接方法的流程图。
[0021]图5是示出本实施方式中的激光焊接工序的情况的图。
[0022]图6是示出产生了焊接塌边、溅射、气孔的火花塞的熔融部的图。
[0023]图7是示出在条件I以及条件2中使激光照射轴LS的偏移量X变化的情况下的焊接状态的评价结果的图。
[0024]图8是示出在条件I以及条件2中使D/d的值变化而形成单位熔融部的情况下的焊接状态的评价结果的图。
[0025]图9是示出计算熔融部比率的情形的图。
[0026]图10是用于对计算氧化皮的发展比例的方法进行说明的图。
[0027]图11是示出熔融部比率和氧化皮的发展比例之间的关系的图。
[0028]图12是示出第二实施方式中的电极母材和贵金属端头的激光焊接方法的流程图。
[0029]图13是示出使转速R和脉冲宽度M变化的情况下的焊接状态的评价结果的图。
[0030]图14是示出第三实施方式中的电极母材和贵金属端头的激光焊接方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]A.第一实施方式:
[0032]Al.火花塞的结构:
[0033]图1是火花塞100的局部剖视图。如图1所示，火花塞100具有沿着轴线O的细长形状。在图1中，以单点划线表示的轴线O的右侧示出外观主视图，轴线O的左侧示出以通过火花塞100的中心轴的截面截断火花塞100的剖视图。在以下的说明中，将与轴线O平行且图1的上方侧称为前端侧，将图1的下方侧称为后端侧。图1中的Xyz轴与其他的图中的xyz轴对应。在图1中，火花塞100的后端侧是-Z方向，火花塞100的前端侧是+z方向。在仅称“z方向”时，是指与z轴平行的方向(沿着z轴的方向)。对于X轴以及y轴这也是相同的。
[0034]火花塞100具有绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40以及主体配件50。从绝缘子10的前端突出的棒状的中心电极20通过绝缘子10的内部与设置在绝缘子10的后端的端子配件40电连接。中心电极20的外周由绝缘子10保持，绝缘子10的外周在与端子配件40分离的位置由主体配件50保持。与主体配件50电连接的接地电极30在与中心电极20的前端之间形成作为使火花产生的间隙的火花间隙。
[0035]绝缘子10是将氧化招等进行烧结而形成的绝缘体。绝缘子10是在中心形成有轴孔12的筒状的部件，该轴孔12收纳中心电极20以及端子配件40。在绝缘子10的轴方向中央形成有使外径变大的中间主体部19。在比中间主体部19靠近后端侧，形成有使端子配件40和主体配件50之间绝缘的后端侧主体部18。在比中间主体部19靠近前端侧形成有外径比后端侧主体部18小的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的更前端侧形成有外径比前端侧主体部17小且越向前端侧外径变得越小的长腿部13。
[0036]主体配件50是从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分起直至长腿部13的部位包围来保持的筒状的配件。在本实施方式中，主体配件50由低碳钢形成，并对整体实施镀镍、镀锌等的镀覆处理。主体配件50具有工具卡合部51、安装螺纹部52和密封部54。工具卡合部51供用于将火花塞100安装到发动机缸盖的工具嵌合。安装螺纹部52具有与发动机缸盖的安装螺纹孔螺合的螺纹牙。密封部54凸缘状地形成在安装螺纹部52的根部，在密封部54和发动机缸盖之间嵌插有通过弯折板材而形成的环状的衬垫5
[0037]在比主体配件50的工具卡合部51靠近后端侧设置有薄壁的敛缝部53。另外，在密封部54和工具卡合部51之间与敛缝部53同样地设置有薄壁的压缩变形部58。圆环状的环部件6、7介于从工具卡合部51到敛缝部53的主体配件50的内周面和绝缘子10的后端侧主体部18的外周面之间，并且在两环部件6、7之间填充滑石(脱石)9的粉末。在制作火花塞100时，将敛缝部53向内侧弯折并向前端侧按压从而压缩变形部58压缩变形，通过该压缩变形部58的压缩变形，经由环部件6、7以及滑石9，绝缘子