火花塞的制作方法_2

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10在主体配件50内被向前端侧按压。通过该按压,滑石9在轴线O方向上被压缩而提高主体配件50内的气密性。
[0038]在主体配件50的内周,位于绝缘子10的长腿部13的基端的绝缘子台阶部15经由环状的片式密封垫8被形成在安装螺纹部52的位置的配件内台阶部56按压。该片式密封垫8是保持主体配件50和绝缘子10之间的气密性的部件,防止燃烧气体的流出。
[0039]接地电极30由耐腐蚀性高的金属构成,作为一个例子,使用镍合金。该接地电极30的基端被焊接在主体配件50的前端侧57。接地电极30的前端侧向与轴线O交叉的方向弯曲。在接地电极30的与中心电极20的前端相对的部分,圆柱状的贵金属端头34被焊接到电极母材31 ο
[0040]中心电极20是在电极母材21的内部埋设热传导性比电极母材21优异的芯材22的棒状的部件。电极母材21由以镍作为主要成分的镍合金构成,芯材22由铜或以铜作为主要成分的合金构成。在中心电极20的前端,圆柱状的贵金属端头24被焊接到电极母材21。
[0041 ] 贵金属端头24、34例如由铀(Pt)、铱(Ir)、舒(Ru)、铭(Rh)或它们的合金形成。另夕卜,图1不出的轴线O也是贵金属?而头24、34中心轴O。
[0042]图2是对中心电极20的前端附近放大地表示的图。图3是对中心电极20的前端附近放大地表示的剖视图。中心电极20在电极母材21和贵金属端头24的边界部26(图3)附近具有电极母材21和贵金属端头24熔融而形成的熔融部25。熔融部25由多个的单位熔融部25nl?25η12(图2)所构成。单位恪融部25nl?25η12在贵金属端头24的周向上遍及全周地形成。所谓贵金属端头24的周向既可以说是电极母材21的周向,也可以说是边界部26附近的周向。如图2所示,各个单位熔融部25nl?25η12与相邻的单位熔融部互相重叠。另外,单位熔融部的数量也可以适当地变更。
[0043]单位熔融部25η12是多个的单位熔融部25nl?25η12中最后形成的单位熔融部。单位熔融部25η12具有椭圆形状,该椭圆形状沿着贵金属端头24的周向具有长径、沿着作为与轴线O平行的方向的ζ方向具有短径。各个单位熔融部25nl?25η12如后所述以相同的条件顺次形成。因此,例如,单位熔融部25nll虽然因与接着单位熔融部25nll而形成的单位熔融部25η12重叠而难以确认整体的形状,但具有与单位熔融部25η12相同的椭圆形状。
[0044]在本实施方式,单位熔融部25nl?25η12的形状优选满足以下的式(I)。
[0045]1.05<D/d< 1.50 …式(I)
[0046]其中,0是贵金属?而头24的周向的最大宽度(长径),
[0047]d是贵金属端头24的与中心轴O平行的方向的最大宽度(短径)。
[0048]此外,所谓单位熔融部25nl?25nl2的贵金属端头24周向的最大宽度如果用图2进行说明,是指在从X方向观察中心电极20的情况下的单位熔融部25nl?25nl2在y方向的最大长度。
[0049]另外,在本实施方式中,熔融部25优选满足以下的式(2)。
[0050](S2/S1) X100 2 70…式(2)
[0051 ]其中,SI是将熔融部25的与中心轴0(z轴)平行的方向的中心沿着贵金属端头24的周向(图2中xy平面)截断而得到的截面的面积,
[0052]S2是截面中的熔融部25的面积。
[0053]此外,所谓熔融部25的与中心轴0(z轴)平行的方向,也可以不是与中心轴O完全平行的方向,例如,也可以是包含几度的偏差的大致平行的方向。
[0054]关于优选满足式(I)以及式(2)的理由,与实验结果一起后述。
[0055]A2.火花塞的制作方法:
[0056]在本实施方式的制作方法中,首先准备主体配件50、绝缘子10、中心电极20以及接地电极30。中心电极20是将电极母材21和贵金属端头24激光焊接而形成的。关于电极母材21和贵金属端头24的激光焊接方法后述。
[0057]接着,接地电极30与主体配件50接合。此外,对中心电极20和绝缘子10进行组装。并且,实施将组装有中心电极20的绝缘子10组装到主体配件50的组装工序。通过该组装工序,在主体配件50的内侧构成组装有绝缘子(绝缘体)10和中心电极20的组装体。
[0058]在组装工序之后实施主体配件50的敛缝工序。通过该敛缝工序,绝缘子10被固定在主体配件50。此后,贵金属端头34被激光焊接在接地电极30的电极母材31。并且,最后在主体配件50的密封部54和安装螺纹部52之间安装衬垫5,从而完成火花塞100。此外,上述制作方法是一个例子,能够以与此不同的各种方法制作火花塞。例如,上述的工序的顺序能够任意地变更。
[0059]A3.电极母材和贵金属端头的激光焊接方法:
[0060]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。该方法应用于中心电极20和接地电极30的两者,但在此以中心电极20的激光焊接为例进行说明。这种情形在以下的实施方式中也相同。
[0061]首先,在电极母材21的预定位置(本实施方式中的前端)配置贵金属端头24(步骤
5101)。在步骤SlOl中,为了将电极母材21和贵金属端头24临时固定既可以进行阻焊也可以通过夹具将电极母材21和贵金属端头24进行固定。
[0062]接着,对电极母材21和贵金属端头24的边界部26附近的周围照射激光(步骤
5102)。在步骤S102中,以中心轴O作为中心使电极母材21和贵金属端头24转动,使用脉冲振荡激光装置,在边界部26附近的周围依次形成单位熔融部,其中,每I次的激光照射形成I个单位熔融部。由此,遍及贵金属端头24的全周(边界部26附近的周围)地形成由多个单位熔融部25nl?25nl2构成的熔融部25。在本实施方式中,使激光照射轴LS与贵金属端头24的中心轴O在贵金属端头24的径向上错开,来照射激光。
[0063]此外,在本实施方式中,将每个脉冲的能量除以激光光斑面积而计算出的、激光光斑的每单位面积的能量是30J/mm2以上。
[0064]图5是示出在本实施方式的激光焊接工序的情形的图。图5(a)是从-X方向观察激光焊接工序的图,图5(b)是从+ζ方向观察激光焊接工序的图。如图5(a)所示,在电极母材21和贵金属端头24的边界部26附近照射激光LB。激光照射轴LS与xy平面平行。另外,如图5(b)所示,激光照射轴LS与贵金属端头24的中心轴O在贵金属端头24的径向(图5(b)中的X方向)上错开。即,激光LB在边界部26附近照射,以避免激光照射轴LS和贵金属端头的中心轴O相交。换句话说,在激光焊接工序中,激光的照射轴LS与贵金属端头24的中心轴O在贵金属端头24的径向上错开,以使激光的照射轴LS和贵金属端头24的中心轴O的位置成为异面的位置。如此设定照射激光LB的位置,并向边界部26附近照射激光LB,从而单位熔融部25nl?25nl2如图2所示成为沿着贵金属端头24的周向具有长径的椭圆形状。在本实施方式中,以贵金属端头24的直径A和激光照射轴LS的从中心轴O的偏移量X满足以下的式(3)的方式设定照射激光的位置。
[0065]A/20< |X| <A/4…式(3)
[0066]在本实施方式中,通过使激光照射轴LS与贵金属端头24的中心轴O在径向上错开,从而能够形成沿着贵金属端头24的周向具有长径的椭圆形状的单位熔融部25nl?25nl2。因此,本实施方式的单位熔融部和周向的最大宽度D相同,与形成圆形状的单位熔融部相比,根据本实施方式的制作方法能够缩短熔融部25的ζ方向的最大宽度d。由此,能够抑制向贵金属端头24前端的焊接塌边和在贵金属端头24前端附近附着溅射。因此,即使在贵金属端头24的厚度比较小的情况下,因为能够有效地抑制向贵金属端头24前端的焊接塌边和溅射的附着,所以能够确保火花塞的引燃性。
[0067]另外,一般来说,在单位熔融部的互相重叠的部分容易产生气孔。但是,本实施方式的单位熔融部和ζ方向的最大宽度d相同,与形成圆形状的单位熔融部相比,根据本实施方式的制作方法,能够以少的发射数形成熔融部25。因此,与形成圆形状的单位熔融部相比,能够减小熔融部25中的单位熔融部互相重叠的部分的面积。由此,能够抑制在单位熔融部互相重叠的部分容易产生的气孔。
[0068]另外,通过以激光照射轴LS的偏移量满足上述的式(3)的方式设置照射激光的位置,能够有效地抑制焊接塌边、溅射、气孔。并且,一般来说,存在激光光斑的每单位面积的能量越高越容易产生焊接塌边、溅射、气孔的倾向。但是,根据本实施方式的制作方法,激光光斑的每单位面积的能量是30J/mm2以上,即使在以往的约2?3倍以上和比较高的情况下,也能够抑制焊接塌边、溅射、气孔。因此,即使在以高能量对高熔点的贵金属端头24进行激光焊接的情况下也能够有效地抑制焊接塌边、溅射、气孔。
[0069]以下,根据实验结果来说明满足式(3)地进行电极母材21和贵金属端头24之间的焊接的依据。
[0070]A4.第一实施方式的实施例1:
[0071]在本实施例中,在上述的激光焊接方法(图4,步骤S101?步骤S102)中的步骤S102中,使贵金属端头24的直径A和偏移量X在以下示出的各自的条件1、2内不同,按照同样的直径A和偏移量X分别制作100个火花塞。
[0072]〈激光焊接条件1>
[0073].贵金属端头
[0074]直径A:0.6mm[°075] 材质:Ir合金
[0076].激光
[0077]激光功率:200W
[0078]脉冲宽度:6msec
[0079]发射数:12次发射
[0080]电极母材和贵金属端头的转速:2rps[0081 ] 激光光斑直径:150μπι
[0082]激光光斑的每单位面积的能量:68J/mm2(由(200WX6msec)/((150ym/2000)2X3i)计算出。)
[0083]〈激光焊接条件2>
[0084].贵金属端头
[0085]直径A:0.8mm
[0086]材质:Pt合金
[0087].激光
[0088]激光功率:150W
[0089]脉
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