用于焊接火花塞中电极头的方法技术

提供了一种将火花塞的贵金属头焊接到电极上的方法。在所述焊接方法中，在依据激光焊接时间的激光束的功率波形中，所述激光束的功率波形的中心部分的功率小于其两端部分的功率。另外，依据激光焊接时间的激光束的功率波形是梯形波形，包括：上升部分，其中激光束的功率逐渐增加；功率保持部分，其中所述上升部分后的激光束功率保持恒定；以及下降部分，其中所述功率保持部分后的激光束功率逐渐减小。另外，依据激光焊接时间的激光束的功率波形是三角形波形，包括：上升部分，其中激光束的功率逐渐增加；以及下降部分，其中所述上升部分后的激光束功率逐渐减小。因此，能将电极头牢固地附着到中心电极或接地电极上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种焊接火花塞电极头的方法，更具体地，涉及一种焊接火花塞电极头以便将火花塞的贵金属电极头附着到电极上的方法。
技术介绍
火花塞是发动机中产生火花来点燃燃料的零件。为了产生火花，火花塞的中心电 极和接地电极彼此分离预定间隙。为了改善发动机中的燃烧效率，电极头与中心电极和接 地电极连接。一般地，中心电极和接地电极由镍(Ni)制成。与电极连接的电极头由钼系贵金 属，例如铱(Ir)或其合金制成。电极头通过焊接固定于中心电极和接地电极。作为焊接方 法的实例，可以是激光焊、电子束焊接、电阻焊等。近来，激光焊作为连接电极头和中心电极的方法得到了积极地发展。激光焊接方 法具有输入热量小、热变形小以及能够精确焊接的优点，但是它也具有对焊接工艺参数敏 感的缺点。在激光焊接方法中，激光束的高密度能量集中于中心电极或接地电极和贵金属 头的连接部分。因此，作为电极主要元素的Ni及铱合金熔化，从而形成具有过渡线性膨胀 系数的过渡熔化层，进而减小热应力。据研究，如果激光束的能量较低，焊接时的熔化温度也较低。因此，只有镍熔化，而 不能减小热应力。这是因为镍的熔点(约1450°C )与铱的熔点(2450°C )相差很大。而且， 镍的沸点(约2700°C)接近于铱的熔点。如果激光束的能量过高，熔化部分的温度也变得 很高，从而镍挥发，进而产生缺陷。特别地，既然用于激光焊的激光束是高斯束(Gaussian beam)，它的中心部分产生过量的热量输入。因此，存在诸如因挥发而引起的元素不足的较 差的焊接质量。为此，需要进行很多研究以通过使用激光焊将电极头安全地固定到接地电极或中 心电极。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供了一种能够牢固地将电极头附着于中心电极或接地电极的火花塞电 极头的焊接方法。技术方案依据本专利技术的一方面，提供一种利用激光焊焊接火花塞电极头以将火花塞的贵金 属头附着于电极的方法，其中，依据激光焊接的时间的激光束的功率波形是马蹄形波形，其 中，其中心部分的功率小于两端部分的功率。在本专利技术的上述方面中，激光束的功率波形是矩形波形，S卩，中心部分的功率小于 两端部分的功率。另外，激光束的总输入热量值在70J/cm2至150J/cm2的范围内。依据本专利技术的另一方面，提供了 一种利用激光焊焊接火花塞电极头以将火花塞贵 金属头附着于电极的焊接方法，其中，依据激光焊的时间的激光束的功率波形是梯形波形， 包括上升部分，其中激光束功率逐渐增加；功率保持部分，其中上升部分后激光束的功率保 持恒定；以及下降部分，其中功率保持部分后的激光束功率逐渐减小。在本专利技术的上述方面中，激光束的照射时间在上升部分、功率保持部分和下降部 分大致相等。另外，激光束的总输入热量值在60J/cm2至150J/cm2范围内。 另外，依据激光焊的时间的激光束的功率波形是三角形波形，包括上升部分，其中 激光束的功率逐渐增加；和下降部分，其中激光束的功率在上升部分后逐渐减小。另外，激光束的照射时间在上升部分和下降部分大致相等。另外，激光束的总输入热量值在60J/cm2至150J/cm2的范围内。有益效果根据本专利技术可获得下述优点，但本专利技术不必具有下述优点的全部。首先，依据激光焊的时间，激光束的波形设定成马蹄形、梯形或三角形，而不是矩 形，从而可能解决因热量在中心部分的过量输入而产生的挥发所引起的元素不足和咬边， 以及因发生周围部分的咬边而产生的瘤凸(hump)(产生焊珠)。另外，可获得依据这些波形的合适的激光束的总输入热量，从而可能将所述贵金 属电极头焊接到所述中心电极或接地电极上。附图说明图1是例示火花塞的局部剖面图。图2是例示图1的中心电极和接地电极的剖视图。图3是例示激光束强度随距离用于激光焊的激光束中心的距离变化的曲线图。图4至7是例示本专利技术的实施方式中，激光束的功率与用于激光焊的激光束的照 射时间的关系曲线图。图8是例示根据本专利技术的实施方式进行焊接的电极头的侧视图。图9是自图8的VI箭头观察而得到的平面图。图10至15是具有不同输入热量值的马蹄形波形束施加到中心电极和贵金属头之 后的截面的照片。图16至20是具有不同输入热量值的梯形波形束施加到中心电极和贵金属头之后 的截面的照片。图21至24是具有不同输入热量值的三角形波形束施加到中心电极和贵金属头之 后的截面的照片。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术的优选实施方式作详细描述。为了使本专利技术更清晰，将省 略公知的功能和构造的详细描述。图1是例示火花塞的局部剖视图。如图1所示，火花塞包括中心电极3、设置在中心电极3外的绝缘体2、设置在绝缘体2的外部的金属壳1、以及接地电极4，接地电极4的一端与金属壳1连接，另一端部面对 中心电极3。电极头31和32形成于中心电极3与接地电极4彼此面对的位置。图2是例示图1的中心电极和接地电极的剖视图。如图2所示，中心电极的主体3a具有锥形的端部和平坦的端表面。电极头31形 成为盘形。电极头设置在平坦的端表面上。可在接触面的外表面使用激光焊技术、电子束 焊接技术、电阻焊技术或其他适当的焊接技术以便形成焊缝W。因此，电极头31牢固地固定 在中心电极3的端表面上。相对的电极头32设置在接地电极4上。类似地，在接触表面的 外表面上形成焊缝W。因此，电极头32牢固地固定在接地电极4上。在一些情况下，两个相对电极31和32中的一个可以省略。在这种情况下，火花放 电间隙g形成在电极头31和32中的一个与接地电极4(或中心电极3)之间。通常利用钼系贵金属，尤其是铱，形成电极头31和32。利用通过混合必要的合金 元素并熔化混合物而得到的材料来形成电极头31和32。或者，电极头可由致密合金粉末形 成。或者，电极头可由通过以特定比例混合基本金属元素粉末，然后烧结致密合金粉末而得 到的烧结材料形成。如果电极头31和32由熔化金属形成，熔化金属的生成材料经受包括滚压处理、回 火处理、延展处理、切削处理、剪切处理和去除处理中的至少一个处理，使得电极头可具有 特定的形状。下面，将描述利用激光焊将上述电极头31和32固定到中心电极3或接地电极4 上的焊接工艺。图3是激光束的强度随距离用于激光焊的激光束中心的距离变化的曲线图。如图3所示，激光束符合高斯分布，其中激光束的强度在中心部分最高，在周围部 分迅速地降低。如果激光束具有如图4所示的矩形波形，在激光束照射的情况下，存在因热 量在中心部分的过量输入而产生的挥发所引起的元素不足和咬边，以及因发生周围部分的 咬边而产生的瘤凸(产生焊珠)。因此，将描述能够防止热量过量输入的激光束功率的各种 波形以及依据激光处理参数而产生的焊接结果。表1列出了焊接深度、瘤凸的平均尺寸和根据具有图4所示矩形波形的激光束的 不同输入热量值而形成瘤凸的频率。当焊接深度增加时，连接部分的连接力增大。因此，焊 接深度可用于焊接质量的度量。瘤凸是在焊接时焊缝表面上产生的凸凹不平的节瘤。瘤凸 是因过量输入的热量产生的咬边所引起的焊接缺陷之一。在实验中，金属板是用镍(用于 中心电极或接地电极)作为主元素而形成的，氩气(Ar)用作保护气体，激光束移动速度设 定为 500mm/sec。表1 表2列出了焊接深度、瘤凸的平均尺寸和根据具有图5所示波形的激光束的不同 输入热量值而形成瘤凸的频率。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火花塞电极头焊接方法，通过使用激光焊接将火花塞的贵金属头附着到电极上，其中，在依据激光焊接时间的激光束的功率波形中，所述功率波形的中心部分的功率小于其两端部分的功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：严大烈，宋锡基，金铉中，辛柄宪，柳荣泰，
申请(专利权)人：株式会社裕罗TECH，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]