DE3442702A1 - Verfahren zum herstellen kupferplattierter bimetall-elektroden fuer zuendkerzen oder dergleichen - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bimetall-Elektroden für Zündkerzen und im einzelnen auf solche Bimetall-Elektroden für
Zündkerzen, bei denen ein wärmebeständiges Metall für den Kern
sowie den freiliegenden Spitzen- bzw. Kopfabschnitt und ein
höchst wärmeleitfähiges Material für eine äußere, von dem Kopf
bzw» der Spitze abliegende. Schicht benutzt werden, und auf neue sov/ie verbesserte Verfahren und Mittel zum Herstellen solcher
Elektroden.

Wegen der stark verlängerten Serviceintervalle für moderne Zündmotoren wurden Anstrengungen unternommen, uns die Lebensdauer von Zündkerzen zu verlängern, insbesondere um die Abnutzung der Elektroden zu vermindern, die dazu neigt, den Zündspalt der Kerze zu vergrößern. Das größte Problem der Zündkerzen-Abnutzung bezieht
sich auf die zentrale Elektrode, die von dem Isolator zu der anderen Elektrode vorsteht, welche an der Hülle angeschweißt ist.
Diese zentralen Elektroden sind aus relativ reinen Nickelrnaterialien hergestellt worden, und zwar wegen der Hochtemperatureigenschaften von Nickel und seiner Beständigkeit gegen jegliche chemische Reaktion während des Verbrennungsvorgangs. Es wurde festgestellt, daß einer der Gründe für die Abnutzung auf der Tatsache beruht, daß die Spitze der zentralen Elektrode eine sehr hohe Temperatur annimmt, teilweise wegen der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit von metallischem Nickel. Zusätzlich zu metallischem Nikkei wurden Versuche unternommen, um gewisse Nickellegierungen zu verwenden, wie Inconel, wobei es sich um eine Nickellegierung mit Chrom und einer kleinen Menge an Eisen handelt, da solche Legierungen eine verbesserte Temperaturbeständigkeit haben. Diese Versuche führten jedoch nicht zu einer weitgehend längeren Elektroden-Lebensdauer, da solche Legierungen dazu neigen, einen noch
kleineren Koeffizienten der Wärmeleitfähigkeit als Nickel selbst zu haben; somit können solche Elektroden bei noch höheren Temperaturen als eine reine Nickel-Elektrode arbeiten.

Es wurde festgestellt, daß ein Weg zum Reduzieren der Temperatur der mittigen Zündkerzen-Elektrode darin besteht, in Verbindung

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mit dem Nickel ein Metall zu benutzen, das einen hohen Grad an Wärmeleitfähigkeit besitzt, um die Wärmeableitung von der Zünd-' spitze zu verbessern. Hierbei gibt es jedoch wegen des körperlichen Aufbaues der Zündkerzen Beschränkungen. Da die Kerze großen Drücken wie auch hohen Temperaturen in der Verbrennungskammer ausgesetzt ist, muß gemäß Feststellung sichergestellt werden, daß die zentrale Elektrode ein einziges zusammenhängendes Glied ist, das 'sich von der Zündspitze bzw. dem Zündkopf durch den keramischen Isolator zu einem äußeren Bereich erstreckt, wo eine allgemein positionsmäßige Verankerung erfolgt. Somit haben die körperlichen Betrachtungen bzw. Voraussetzungen des Zündkerzenaufbaues die Form der zentralen Elektrode diktiert.

Es wurde auch festgestellt, daß das beste Material zum Vorsehen einer großen Wärmeleitfähigkeit metallisches Kupfer großen Reinheitsgrades ist. Während solches Kupfermaterial einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten hat, der mehr als zehn Mal so groß wie derjenige von in dem Elektrodenaufbau benutzten gewissen Nickellegierungen ist, hat das Kupfer einen viel niedrigeren Schmelzpunkt, und es ist chemisch aktiver. Wenn das Kupfer den hohen Temperaturen und anderen Bedingungen in der Verbrennungskammer ausgesetzt wird, würde ein schnelles Abnutzen und Korrodieren von reinem Kupfer erfolgen, bis zu dem Punkt, daß es als ein Wärmeübertragungsmedium unwirksam ist. Aus diesem Grunde wurde lange vorgeschlagen, ein Elektrodengebilde zu schaffen,- bei dem Nickel oder eine .Nickellegierung den freiliegenden Abschnitt der Elektrode ausmacht, während Kupfer als ein innerer Kern vorgesehen ist, der sich vorzugsweise so nahe wie möglich an die Zündspitze bzw. den Zündkopf und von dort kontinuierlich bis zum Anschlußende der Kerze erstreckt. Es gibt jedoch viele Probleme beim Herstellen einer solchen Bimetall-Elektrode. Hierbei ist es nämlich allgemein erforderlich, eine aus dem äußeren Material geformte Kappe bzw. ein napfartiges Gebilde zu schaffen, in die bzw. das ein angepaßter Kupferkörper bzw. Kern eingebaut werden muß. Das sich ergebende Kombinationsgebilde muß dann auf den kleineren Durchmesser ^der fertigen Elektrode stranggepreßt oder gezogen werden, ohne daß sich in der Elektrode irgendwelche Leerstellen ausbilden können, die die Wirksamkeit des Kupfers als Wärmeleiter

eliminieren würden. Ferner sind solche Verfahren ziemlich kostspielig, da sie viele Betriebsvorgänge auf verschiedenen Maschinen erforderlich machen, in Verbindung mit notwendigen Überführungsvorgängen zwischen diesen Maschinen. Die höheren Herstellungskosten stellen bezüglich der kommerziellen Verwendung von Zündkerzen mit solchen Elektroden einen unerwünschten Nachteil dar.

E wurde auch festgestellt, daß eine mitt'i.ge Elektrode benutzt werden kann, bei der Kupfer als eine äußere Schicht üoe^ eimern Kern aus Nickel oder einer Nickellegierung verwendet wird, solange nur der Kern an oder nahe der Zündspitze freiliegt. Solange die äußere Kupferschicht von dem keramischen Isolator geschützt ist und sich nur das Nickel- oder Kernmaterial von dem Isolauor auswärts erstreckt, um die Zündspitze bzw. den Zündkopf zu bilden, ist das Kupfer geeignet geschützt, so daß es während des normalen Motorbetriebes nicht abnutzt oder korrodiert. Da jedoch der körperliche Aufbau der Zündkerze eine Elektrode mit einem gleichförmigen Durchmesser in dem keramischen Isolator und an dem freiliegenden Zündkopf erforderlich macht, war bisher eine Herstellung solcher Elektroden in einem einfachen und preiswerten Verfahren nicht möglich.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren für die Herstellung von mittigen Bimetall—Elektroden für Zündkerzen vor,- die einen Kern sowie eine Zündspitze aus Nickel oder Nickellegierung und eine höchst wärmeleitfähige Kupferschicht über der äußeren Peripherie haben, wobei die Kupferschicht von einem Punkt ausgeht, der an das Zündspitzenende angrenzt, jedoch hiervon einen Abstand hat, und sich durchgehend zu dem Anschlußende der Elektrode erstreckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Elektroden aus einem Bimetall-Draht gebildet, dessen äußerer Durchmesser im wesentlichen demjenigen der fertigen Elektrode entspricht. .Der Draht hat einen zentralen Kern aus Nickel oder einer Nickel-Legierung in Verbindung mit einer relativ dicken Abdeckschicht gleichförmiger Dicke aus höchst wärmeleitfahigem Kup-

fer. Die äußere Schicht hat eine solche Dicke, daß das Kupfer vorzugsweise etwa ein Drittel der gesamten Metallmenge des Drahtes'
ausmacht. *_

Die Elektroden v/erden auf einem fünf Stationen aufweisenden fortschreitenden Kopfstaucher (progressive header) mit einer Ab- ] schneideinrichtung vollständig geformt. Der Draht wird zu der Ab- | schneideinrichtung geführt, die Rohlinge abtrennt, die im wesent- Ί liehen denselben Durchmesser wie der Hauptteil der fertigen Elek- '. trode haben, jedoch etwas langer sind. Diese abgeschnittenen Rohlinge v/erden zu der ersten Station überführt, wo ein Preß- bzw. j Konusbildungsvorgang an einem Ende des Rohlings durchgeführt wird. *-■-! An der zweiten Station wird der gepreßte Abschnitt weiter ge- j staucht, um einen durchmesservergrößerten Kopf zu erzeugen. Die ] Verhältnisse sind dergestalt, daß die Dicke oder Länge des Kopfes | allgemein der Länge des freiliegenden Bereichs der Elektrode in I der Zündkerze entspricht. Das Kernmaterial aus Nickel oder auf f Nickel-Basis hat einen Durchmesser, der etwas größer als der aus- ] sere Durchmesser des übrigen Teils des Rohlings ist, welcher im j wesentlichen denselben Durchmesser wie der ursprüngliche Draht- j rohling beibehält. Somit ist an der zweiten Station das gesamte j Kupfer des gestauchten Kopfes radial auswärts zu der äußeren Peri- | pherie des Kopfes verdrängt worden. ]

An der dritten oder Abschneidstation wird der äußere Kupferabschnitt des mit Kopf versehenen Rohlings in einem zweistufigen
Vorgang abgeschnitten. Der Schaftabschnitt des Rohlings _: der im
wesentlichen unbearbeitet bleibt und im wesentlichen denselben
Durchmesser wie der ursprüngliche Draht hat, wird in einer abstützenden Form oder Matrize gehalten und mit einem Preßstempel
beaufschlagt, der eine axiale Durchgangsbohrung mit einem solchen
Durchmesser hat wie der Durchmesser der fertigen Zündspitze und
im wesentlichen wie der Durchmesser .vom Rest des Rohlings
hat. Der Preßstempel hat einen allgemein breiten, konischen Abschnitt, der als Abschermittel zu wirken neigt, um den äußeren
Abschnitt des Kopfes abzustreifen und gegen die Stirnseite der
Form bzw. Matrize anzupressen, wodurch ein ringartiger Kragen geformt wird, der hauptsächlich aus Kupfermate.rial besteht und in

Richtung zum Zentrum eine kleine Menge an Kernmaterial aufweist. Nachdem von dem Preßstempel dieser Ring geformt worden ist, wird eine Stange oder ein Preßdorn in der Bohrung vorwärtsbewegt, um mit der Spitze bzw. dem Kopf in Eingriff zu kommen, von der bzw. dem nun alles Kupfer entfernt worden ist, und um die Spitze bzw. den Kopf durch die Form oder Matrize einwärts zu drücken, damit der ringartige Kragen oder Rand abgeschert wird. Beim Zurückziehen des Preßmittels kann der abgescherte Ring frei abfallen, und es kann eine geeignete Ausstoßstange den Rohling aus der Matrize stoßen, so daß er von Überführungsfingern aufgenommen werden .»kann. Zwischen den dritten und vierten Stufen wird der Rohling , endseitig umgedreht, so daß nunmehr die Zündspitze an den vierten und fünften Stationen in die Form oder Matrize eingeführt wird. Dadurch kann ein geeignetes Bearbeiten mit Preßmitteln und Formen fbzw. Matrizen durchgeführt werden, um das Anschlußende der Elektrode in der durch den Zündkerzenaufbau erforderlichen Weise zu formen. Wenn die Elektrode die fünfte Station verläßt, ist sie mit einem an das Anschlußende angrenzenden Kopfabschnitt fertiggestellt, und eine Kupferschicht erstreckt sich von diesem Kopfabschnitt zu der Zündspitze bzw. dem Zündkopf. Längs dieses Abschnitts ähnelt die Elektrode bezüglich ihres Querschnitts weitgehend demjenigen des ursprünglichen Drahtes. An dem Zündspitzen-Abschnitt, wo der Kopf an der zweiten Station ausgebildet worden ist, endet die Kupferschicht, und der Spitzen- oder Kopf-Abschnitt weist dann nur das Kernmaterial auf. Der Kopfabschnitt hat aber einen Außendurchmesser, der demjenigen des übrigen Teils des Elektrodenkörpers entspricht. Das Ergebnis ist eine fertige Zündkerzen-Mittenelektrode, die dann mit den übrigen Komponenten der Kerze zusammengebaut werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Äusführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - den Bimetall-Rohling in einem Längsschnitt, Figur 2 - den Rohling in einem Längsschnitt nach dem Stauch- bzw. Konusbildungsvorgang an der ersten Station in einem

Längsschnitt,
Figur 3 - den Rohling nach dem Kopfbildungsvorgang an der zweiten Station in einem Längsschnitt,

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Figur 4 - den Rohling an der dritten Station vor dem Abscheren des Flansches bzw. Randes in einem Längsschnitt,

Figur 5 - eine Figur 4 ähnelnde Ansicht nach dem Abscheren des Randes,

Figur 6 - in einem Längsschnitt die Elektrode nach dem Stauchvorgang an der vierten Station,

Figur 7 - die Elektrode in einem Längsschnitt nach der Fertigbehandlung an der fünften Station,

Figur 8 - in einem vergrößerten Teilschnitt das Werkzeug zum Formen des in Figur 4 dargestellten Rohlings an der dritten Station und

Figur 9 - einen Figur 8 ähnelnden vergrößerten Teilschnitt nach dem Abscheren des Randes von dem Rohling.

Figur 1 zeigt einen für eine Zündkerzen-Mittenelektrode dienenden Rohling, der von einer durchgehenden Rolle runden Drahtmaterials an der Abschneidstation eines fünf Stationen aufweisenden fortschreitenden Kopfstauchers (progressive header) abgeschnitten ist. Der Rohling 10 hat einen runden zentralen Kern 11 aus einem geeig neten hochteraperaturbeständigen Metall, wie Nickel oder Inconel, das eine Legierung von Nickel, Chrom und Eisen ist. über den Kern 11 erstreckt sich in inniger Befestigung hiermit eine äußere Schicht 12 aus einem höchst wärmeleitenden Metall, wie reinem Kupfer. Gemäß der Darstellung ist der Rohling abgeschnitten, und er hat ein oberes Ende 13 sowie ein unteres Ende 14, wobei beide Enden wegen des Schneid- bzw. Abschervorgangs nicht exakt rechtwinklig bzw. abgeglichen sind.

Das Material für den Rohling 10 ist so gewählt, daß sein Außendurchmesser im wesentlichen demjenigen der fertigen Zündkerzen-Elektrode entspricht. Ferner hat die Kupferschicht eine solche Dicke, daß die Kupfermenge 30 bis 60 % und vorzugsweise etwa 40 % des Gesamtvolumens des Drahtmaterials ausmacht. Bei einem typischen Beispiel hat der Rohling 10 einen Außendurchmesser über die Kupferschicht von etwa 2,49 mm (0,098 Zoll), und die Kupferschicht hat^eine Dicke von 0,23 mm (0,009 Zoll) oder mehr, so daß das Kupfer ein Drittel des Gesamtvolumens des Drahtmetalls ausmacht, während der Nickelkern dem verbleibenden Volumenteil ent-

spricht. Es ist festzustellen/ daß bei der spezifischen Ausfüh-, rungsform der in Figur 1 dargestellte Rohling 10 eine anfängliche Gesaratlänge von 28,45 mm (1,12 Zoll) hat, während der iertige Rohling aus Figur 7 eine Gesamtlänge von 21,72 mm (0,855 Soll) und einen Durchmesser von etwa 2,54 mm (0,100 Zoll) hat.

Nachdem der Rohling 10 von der Drahtzufuhr abgeschnitten worden ist, wird er zu der ersten Station des fortschreitenden Kopfstauchers überführt, wo am oberen Ende des Rohlings ein Preßvorgang (coning action) durchgeführt wird. Während dieses Vorgangs, bei dem der Schaft des Rohlings in einer Form abgestützt ist und ein geeigneter Preßdorn gegen das Ende schlägt, behält der Rohling gemäß Figur 2 einen zylindrischen Schaft 21, der wegen der Kompression und des Formen-Spiels bezüglich seines Durchmessers um vielleicht 0,03 bis 0,05 mm (0,001 bis 0,002 Zoll) ansteigt, und das untere Ende 22 wird durch Kontakt mit einer AusstoBstange (knockout rod) abgeglichen (squared off). Am oberen Ende 23 wird das Material zu einem konischen Abschnitt 24 verformt, der sich nach außen und unten erweitert, um in einer an die Seife der abstützenden Form angrenzenden Schulter 26 zu enden.

Nachdem der Rohling aus der ersten Station ausgestoßen worden ist, wird er zu einer zweiten Station überführt, wo ein Stauchvorgang mittels eines geeigneten Kopfstauchungsdorns durchgeführt wird, wobei der Schaft des Rohlings in einer herkömmlichen Farm gehalten wird. Nach dem Kopfstauchungsvorgang hat der in Figur 3 dargestellte Rohling 30 eine Konfiguration mit einem zylindrischen Schaft 31, der sich von dem unteren Ende 32 zu dem Kopfabschnitt aufwärts erstreckt. Der Kopf enthält eine vergrößerte, ebene, obere Oberfläche 33, die sich in einer zur Achse des Rohlings rechtwinkligen Ebene erstreckt, und eine parallele, ringförmige, untere Oberfläche 34, die hiervon um die Kopfdicke entiernt ist, welche vorzugsweise weitgehend kleiner als der Durchmesser des Schafts ist. Als Ergebnis dieses KopfStauchungsvorgangs wird ein Kernabschnitt 36 weitgehend im Durchmesser erweitert, während die Gesamtlänge"des Rohlings vermindert wird, bis im wesentlichen der gesamte Kern zwischen den oberen und unteren Oberflächen 33 und 34 einen Durchmesser hat, der größer als derjenige der äußeren

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Peripherie des zylindrischen Schafts 31 ist.

Um den Kernabschnitt erstreckt sich ringartig ein aus Kupfer 37 bestehender Ring, der über einen durchmesserverminderten runden Hals 38 mit der Kupferschicht 39 auf dem zylindrischen Schaft 31 verbunden ist.

Durch die oben beschriebenen Konusbildungs- und Kopfstauchungsvorgänge soll ein Endabschnitt bzw. ein Kopf (tip) geschaffen v/erden, der zu der Elektroden-Zündspitze v/ird, an der das Kupfer entfernt werden kann, damit das Nickel-Kernmaterial als das einzige Metall an dem Zündspitzenbereich verbleibt. Es ist ersichtlich, daß durch die Konusbildungs- und nachfolgenden KopfStauchungsvorgänge das gesamte Kupfer in dem Kopfabschnitt über den Durchmesser des zylindrischen Schafts hinausgehend radial nach außen bewegt v?orden ist, so daß ein geeigneter Beschneidvorgang zum Entfernen des Kupfermaterials benutzt werden kann, und dieser Beschneidvorgang (trimming operation) wird an der dritten Station des fortschreitenden Kopfstauchers durchgeführt.

An der dritten Station erfolgt der Beschneid- bzw. Abgratvorgang in zwei Stufen. Die erste Stufe ist ein kombinierter Scher- und Stauchvorgang (shearing and heading operation), und danach sieht der Rohling wie in Figur 4 aus. Demnach ist das Kupfermaterial zu einem scheibenähnlichen Flansch radial auswärts verdrängt. In der zweiten Stufe der dritten Station v/ird der Flansch dann von dem übrigen Teil der Elektrode abgeschert bzw. abgeschnitten, um den in Figur 5 dargestellten Rohling zu erzeugen. Wenn der Rohling 40 gemäß Figur 4 in der ersten Stufe des Vorgangs geformt worden ist, behält er einen zylindrischen Schaft 41. Er ist nunmehr mit einem oberen Ende 42 mit einer zylindrischen seitlichen Oberfläche 43 ausgebildet, die gänzlich aus dem Kernmaterial besteht und denselben Durchmesser wie der zylindrische Schaft 41 hat. Unter dem Ende 42 befindet sich ein radial erstreckender scheibenartiger Flansch oder Rand 45 mit einer leicht konischen oberen Oberfläche 4 6 und einer sich radial erstreckenden unteren Oberfläche 4 7. Der Rand 4 5 besteht an seiner Unterseite und an den äußeren Bereichen aus dem Kupfermaterial· 48 der äußeren

Schicht, während der zentrale Bereich der oberen Oberfläche einiges des Kernmaterials enthält/ wie es bei 49 dargestellt ist. Somit hat der Rand 45 an der unteren Oberfläche 47 einen aus Kupfer bestehenden Hals 51, der mit dem zylindrischen Schaft 41 verbunden ist und sich an die äußere Kupfer-Schicht 52 des zylindrischen Schafts 41 anschließt.

Das Verfahren zum Formen des in Figur 4 gezeigten Rohlings an der ersten Stufe ist in Figur 8 detaillierter dargestellt» Demnach hat eine Form bzw. Matrize 54 eine sich darin axial erstreckende zylindrische Bohrung 55 und eine sich radial erstreckende äußere Seite 56. Die Bohrung 55 ist so bemessen, daß der zylindrische Schaft 41 bündig bzw. eng aufgenommen wird, und der Rohling wird von den Überführungsfingern durch einen äußeren Stempel 58, der an dem Schlitten des Kopfstauchers getragen ist, in die Form gestoßen. Der Stempel 58 hat eine axiale Bohrung 59, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Bohrung 55 aufweist, und eine konische Stirnseite 61 für einen Eingriff mit dem Kopf des Rohlings. In der Bohrung 59 des Stempels ist ein innerer Dorn 62 mit einer rechtwinkligen Stirnseite bzw. Endfläche 63 angebracht. Der innere Dorn 62 ist unabhängig von dem äußeren Stempel 58 bewegbar, so daß er in dem äußeren Stempel 58 zurückgezogen bleibt, bis dieser sein Hubende erreicht.

Wie es aus Figur 8 ersichtlich ist, besteht die Aufgabe der konischen Stirnseite 61 des Stempels 58 darin, den zentralen Abschnitt des Kerns unverändert zu lassen, während der äußere Teil des Kopfes gepreßt wird, der über den zylindrischen Schaft radial vorsteht. Somit bildet die Stirnseite 61 die Form des'scheibenähnlichen Randes 45, wenn der Stempel 58 sein Hubende erreicht. Die Stirnseite 61 ist konisch ausgebildet, um einen angemessenen Freiraum für den äußeren Bereich des das Kupfermaterial enthaltenden Randes 45 vorzusehen, während der innere Abschnitt des Randes 45 für ein einfaches Abschneiden bzw. Abscheren in der zweiten Betriebsstufe an dieser Station mit einer minimalen Dicke versehen wird. -~·

Die zweite Stufe an der dritten Station formt den Rohling aus Fi-

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gur 4 in denjenigen aus Figur 5 um, wie es in Figur 9 detailliert dargestellt ist. Nachdem der Rand 45 am Hubende des Stempels 58 vollständig geformt worden ist, bewegt sich der innere Dorn 62 schnell nach vorne, auch wenn der äußere Stempel 58 sich zurückzuziehen beginnt, so daß die Endfläche 63 des Dorns mit der freien oberen Endfläche 42 in Eingriff kommt und den Rohling in die Bohrung 55 der Form 54 eindrückt. Da der Rand 45 von der Stirnseite 56 der Form zurückgehalten wird, führt dieses notwendigerweise zu einem Schervorgang längs der Oberfläche des Rohlings an dem Hals 51. Gemäß der Darstellung in Figur 9 bewegt sich der innere Dorn 62 weiter, bis er in die Bohrung 55 einzutreten beginnt, so daß der Rand 45, der nunmehr eine abgetrennte ringförmige Scheibe 64 ist, auf die Seitenwände des inneren Dorns 62 gelangt. Wenn sich der äußere Stempel 58 und der innere Dorn 62 von der Form 54 zurückziehen, wird der innere Dorn 62 in die Bohrung 59 zurückgezogen, damit der abgescherte Ring 64 abfallen und als Abfall wiederverwendet werden kann. Hierbei drückt dann eine geeignete Ausstoßstange (nicht dargestellt) den Rohling aus der Matrizen-Bohrung 55, und der Rohling wird dann von den Überführungsfingern zu der nächsten oder vierten Station des fortschreitenden Kopfstauchers transportiert.

Beim Verlassen der dritten Station hat die Elektrode die Form des in Figur 5 dargestellten Rohlings, wobei der abgescherte .Ring 64 entfernt ist= Der Rohling 65 behält ainsn zylindrischen Schaft 66, der im wesentlichen denselben Durchmesser wie an den vorherigen Stationen hat, wobei jedoch nunmehr ein Spitzen- oder Kopfabschnitt

67 vorliegt, der gänzlich aus dem Nickel- oder Nickellegierung-Kernmateriäl besteht und eine zylindrische äußere Oberfläche 68 hat, die denselben Durchmesser wie die äußere Oberfläche des von der Kupferschicht 69 beschichteten übrigen Teils des zylindrischen Schafts 66 aufweist. Der Abstand zwischen der End- oder Stirnfläche 71 und der Verbindungsstelle zwischen der äußeren Oberfläche

68 sowie der Kupferschicht 69 ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der äußeren Oberfläche 68, aber ausreichend lang bzw. groß, so daßjJann, wenn die fertiggestellte Elektrode in einer Zündkerze eingebaut ist, nur der Spitzen- oder Kopfabschnitt 67 über den Isolator vorsteht und die Kupferschicht 69 vollständig

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von dem Isolator abgedeckt ist.

Die überführung zwischen den dritten und vierten Stationen ist anders als die anderen Transportvorgänge invertierend, wobei der Rohling um 180 Grad gedreht wird. Demnach tritt an der vierten Station d freie Spitze bzw. der freie Kopf zuerst in die Form oder Ma^ rize ein, so daß an dieser Station die Preßteiüe an dem anr¹ ' en Ende des Rohlings wirksam v/erden können.

Die vierte Station produziert den in Figur 6 dargesteljt..^.. Tib- ling 75. An dieser Station wird das Spitzen- bzw. Kopfende beim Eingriff des Preßgliedes mit dem freiliegenden Ende des Rohlings nicht nur deshalb von der Ausstoßstange gehalten, um den Ron)ing abzustützen und einen Formungsvorgang an dem äußeren Ende zu ermöglichen, sondern auch deshalb, um auf den Schaft einen Druck auszuüben, damit alle durch den Scher- bzw. Sehneidvorgang an der vorherigen Station in der Oberfläche verbliebenen Unregelmäßigkeiten ausgeglättet bzw. ausgeglichen werden. Der Forramngsvorgang, der durch herkömmliche Werkzeuge an dem Abschlußende d^s Rohstücks vorgenommen wird, führt dazu, daß der Rohling 7 5 einen zylindrischen Schaftabschnitt 76 hat und nahe dem Ende d«s Rohlings ein ringförmiger Flansch bzw. Rand 77 ausgebildet ist- über diesem befindet sich ein Hals 78, der denselben Durchmesser wie der zylindrische Schaft 76 haben kann. An einer oberen End.- bzw. Stirnfläche 79 sind das Kernmaterial und die äußere Ku.pfersch.icht freigelegt. An dem Spitzen- oder Kopfabschnitt 81 ist die Stirnfläche 82 nunmehr ausgeglättet und zu einer gleichförmigen, ebenen Fläche für die Zündoberfläche der Elektrode ausgeformt.

Nach dem Formungsvorgang an der vierten Station wird d-er Rohling ohne Invertieren zu der fünften Station überführt, v/o die abschließende Fertigbearbeitung durchgeführt wird.

Die fünfte Station erzeugt den fertigen Rohling 85, der wiederum einen zylindrischen Schaft 86 hat, der bezüglich seines Durchmessers weitgehend unverändert gegenüber demjenigen des ursprünglichen Rohlings 10 ist, der von dem zugeführten kontinuierlichen Draht abgeschnitten wurde. Die Zündspitze bzw. der ZünJkopf 87

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bleibt an der fünften Station unverändert, da er an der vorherigen Station vollständig ausgeformt worden ist. An der fünften Station wird der Rohling von dem ringförmigen Flansch oder Rand 88
getragen, und das obere Ende 91 wird mittels eines Werkzeugs bearbeitet, um an dem Ende des Rohlings transversale Nuten 92 auszubilden, wobei das Material nach außen gedrängt wird, so daß der
Kupfermantel einen nach außen aufgeweiteten Rand 93 hat. Dieses
Ausbilden des Abschlußendes der Elektrode dient zum Verbinden derselben mit dem Anschlußgebilde in der Zündkerze, Es ist darauf
hinzuweisen, daß die Formungsvorgänge an den vierten und fünften
Stationen nur beispielhaft sind und daß je nach Wunsch andere Abschlußendengebilde geformt werden könnten, da der Aufbau an diesem Ende des Rohlings keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es ist somit ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bimetall-Elektrode aus einem hochtemperaturbeständigen Material beinhaltet, das für die Zündkerzenoberfläche geeignet ist, in Verbindung mit einem höchst wärmelei- | tenden Material zum Ableiten der Wärme von der Zündspitze der | Elektrode in den zurückliegenden übrigen Teil des Zündkerzenge- | bildes. Unter Verwendung eines Drahtes, der mit dem Material der | Zündspitze in dem Kern ausgebildet ist, und unter Verwendung | einer Außenschicht aus thermisch leitfähigem Material kann die | Elektrode vollständig in einem fünf Stationen aufweisenden fort- | schreitenden Kopfstaucher mit einer minimalen Bearbeitung des Ma- | terials geformt werden. Der Hauptdurchmesser des den zylindrischen[ Schaft der Elektrode bildenden Drahtes wird an keiner Bearbeitungs| stufe wesentlich geändert. Durch die Schritte der.Konusbildung, | der Kopfbildung und der Abschneidvorgänge an den ersten drei Sta- | tionen wird die thermisch leitende Schicht an der Zündspitze ent- f_: fernt, und es wird ausschließlich aus dem Kernmaterial eine Zünd- ' spitze geformt, die denselben Durchmesser wie der Rest der Elek- _; trode hat. Die übrigen Arbeitsvorgänge an den Stationen 4 und 5 jj sind herkömmliche Bearbeitungsschritte zum Formen des Kerzen-Abschlußendes- entsprechend den Erfordernissen, wie sie durch den
spezifischen Aufbau der Zündkerze vorgegeben sind.

Claims (13)

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   THE NATIONAL MACHINERY COMPANY, P.O.Box 747, Tiffin, Ohio 44883, USA

   Verfahren zum Herstellen kupferplattierter Bimetall-Elektroden für Zündkerzen oder dergleichen

   Patentansprüche

   ^erfahren zum Herstellen einer Bimetall-Elektrode für eine Zünd- | kerze, dadurch gekennzeichnet, daß eine Länge eines Drahtes ab- ^J' geschnitten wird, der einen runden Querschnitt hat, dessen Kern (11) aus einem Metall besteht und der eine im wesentlichen gleichförmige äußere Schicht (12) aus einem zweiten Metall aufweist, daß an einem Ende a^s Drahtes ein verdickter Kopf geformt wird, wobei der Kernbereich (36) an dem Kopf einen Durchmesser hat, der zumindest so groß wie derjenige des Drahtes ist, und daß der radial vor- bzw. überstehende Abschnitt (45) des Kopfes abgetrennt wird, um einen mit einem gleichförmigen Durchmesser ausgebildeten Rohling (65) zu erhalten, wobei der Abschnitt an dem Kopfende (675 im wesentlichen aus dem einen Metall besteht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metall in dem Draht zumindest 20 Gewichtsprozent des gesamten Metalls in dem Draht ausmacht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metall höchst temperaturbeständig und das zweite Metall höchst wärmeleitfähig sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Metall zumindest hauptsächlich Nickel und das zweite Metall Kupfer sind.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beschneiden des Kopfendes (67) dieser im wesentlichen aus dem einen Metall bestehende Abschnitt eine axiale Länge hat, die

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   kleiner als der Durchmesser des Rohlings (65). ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschnittene Draht (10} einen Durchmesser hat/ der im wesentlichen dem Durchmesser der fertigen Elektrode (85) entspricht,
7. 7.. Verfahren zum Herstellen eiuer Bimetall-Elektrode für eine Zündkerze auf einem fortschreitenden Kopfstaucher (progressive header) , dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Bimetall-Rohling (10) mit kreisrundem Querschnitt hergestellt wird, der einen Kern (11) aus wärmebeständigem Metall und eine äußere Schicht (12) aus höchst wärmeleitfähigem Metall aufweist, daß an einem Ende des Rohlings an einer Station des Kopfstauchers ein verdickter Kopf geformt wird, daß der Kern (36) an dem Kopf einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Rohlings (30) ist, daß der mit dem Kopf versehene Rohling zu einer anderen Station des Kopfstauchers überführt wird, daß der ,mit dem Kopf versehene Rohling (40) in einer Form bzw. Matrize (54) abgestützt wird, an deren Stirnseite (56) sich der Kopf befindet, daß der Kopf mit einem ersten Preßstempel (58) stoßbeaufschlagt wird/ der eine Bohrung (59) mit einem solchen Durchmesser hat, die demjenigen des Rohlings,entspricht, um den radial äußeren Bereich des Kopfes zu einem dünnen Scheiben- bzw. Ringabschnitt (64) zu deformieren, und daß danach dieser Abschnitt von dem Rohling (65) abgeschert bzw. abgeschnitten wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Kopf eine axiale Dicke hat, die kleiner als der Durchmesser des Rohlings ist.
9. 9. Verfahren .nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheren bzw. Schneiden mittels eines inneren Preßdorns (62) in der Bohrung des ersten Preßstempels (58) durchgeführt wird, wobei der Dorn den Rohling in die Form-bzw. Matrize stößt.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheiben- bzw. Ringabschnitt (64) an den Rohling (65) angrenzend eine geringere Dicke als an dem radial äußeren Rand hiervon aufweist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die äussere Schicht (12) eine Dicke von etwa 9 % des Durchmessers des Rohlings hat.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bimetall-Rohling (10) einen Durchmesser hat, der im wesentlichen demjenigen der fertigen Elektrode (85) entspricht.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (65) in einem weiteren Schritt unter Drehung seiner Enden zu einer anderen Station des Kopfstauchers überführt wird und daß danach ein weiterer Kopfbearbeitungsvorgang an demjenigen Ende des Rohlings durchgeführt v/ird, das zu dem Ende entgegengesetzt ist, an dem die erste Kopfbehandlung erfolgte.