專利名稱：一種貴金屬火花塞電極的激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種火花塞電極的制作方法，尤其是指一種通過(guò)激光焊接 制作貴金屬火花塞電極的方法。主要用于各種貴金屬火花塞中心電極的生產(chǎn)制 作工藝中。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境意識(shí)的不斷提高，顧客對(duì)汽油機(jī)點(diǎn) 火核心零件一火花塞的要求也日益提高，主要體現(xiàn)在點(diǎn)火可靠性、產(chǎn)品的使用
壽命以及其對(duì)點(diǎn)火高電壓的要求。為此，近十年來(lái)我公司借鑒國(guó)外同行業(yè)先進(jìn) 技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首先推出了鉑金火花塞和銥金貴金屬火花塞。但貴金屬火花塞的 焊接作為該項(xiàng)目的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)多年制約著該類產(chǎn)品的快速發(fā)展。
中國(guó)專利ZL90105644，公開了一種發(fā)明名稱為"一種火花塞鎳銅電極制造 方法"，該專利主要技術(shù)為"鎳銅材料復(fù)合技術(shù)——火花塞鎳銅復(fù)合電極制造, 系采用機(jī)械方法將銅芯插入鎳棒，并伴之以機(jī)械、物理、化學(xué)方法使鎳銅 緊密 結(jié)合成實(shí)芯的鎳銅復(fù)合體。復(fù)內(nèi)部為導(dǎo)熱性能很好的銅芯，而外層則為抗高溫、 耐化學(xué)腐蝕能力很強(qiáng)的鎳保護(hù)層。"該專利顯然沒(méi)有解決貴金屬作為中心電極 的焊接問(wèn)題。中國(guó)專利ZL 97191027.8也公開了一種發(fā)明名稱為"用于內(nèi)燃機(jī) 火花塞的電極和其制造方法"的相關(guān)專利，該專利提出了一種"用于內(nèi)燃機(jī)火 花塞的電極具有一種在電極上覆置的抗磨防護(hù)層，其特征在于為了電極的涂 層，設(shè)置一個(gè)激光裝置作為熱力源；該抗磨防護(hù)層是在應(yīng)用粉末形狀的涂層材 料條件下可借助激光粉末涂層工藝在一個(gè)工作步驟中覆置的。"該專利雖提出 了抗磨防護(hù)層增加焊接性能的方法，但操作起來(lái)十分的不便，很難掌握，因此不具備實(shí)用性。中國(guó)專利ZL 01807145也公開了一種發(fā)明名稱為"用于制造火 花塞電極的方法"的相關(guān)專利，該專利提出了一種"描述了一種用于連接火花 塞電極(l， l')與貴金屬(2)的方法。在該方法中，將貴金屬(2)通過(guò)借助連續(xù) 工作的激光束(3)產(chǎn)生的熱量輸入與電極(1, l')連接。"該項(xiàng)專利系國(guó)外公司 在我國(guó)申請(qǐng)的專利，雖說(shuō)在專利中提出了利用激光焊接貴金屬的方法，但從所 公開的方法來(lái)看，主要是強(qiáng)調(diào)由周邊向中心發(fā)射連續(xù)激光。將貴金屬一部分插 入中心電極的一個(gè)孔中，通過(guò)向中心電極插有貴金屬孔的側(cè)面發(fā)射激光，使中 心電極插有貴金屬孔周邊的邊界區(qū)域部分或全部熔解來(lái)進(jìn)行焊接，實(shí)踐證明該 種側(cè)面激光焊接方法的質(zhì)量仍不是很好。尤其是貴金屬與周邊的金屬相熔后， 極易出現(xiàn)貴金屬致密性不均勻的現(xiàn)象，從而影響焊接的整體質(zhì)量。而且采用該 種激光焊接方法，需要對(duì)中心電極先進(jìn)行孔的加工，再將貴金屬放入孔中，工 藝較為復(fù)雜，保證加工精度的難度很大，因此很有必要對(duì)此進(jìn)一步加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有火花塞的貴金屬電極制作方法的不足， 本發(fā)明提供一種新的火花塞的貴金屬電極激光焊接制作方法，該方法所制作的 火花塞電極，可以有效降低激光焊接時(shí)在貴金屬底部形成間隙的現(xiàn)象。所焊接 出來(lái)的火花塞不僅點(diǎn)火更可靠(提高燃?xì)饫寐?，而且很少的材料就可以滿 足甚至超出普通火花塞壽命(一般可達(dá)到普通產(chǎn)品的3倍)，同時(shí)由于點(diǎn)火面 積小可有效的降低點(diǎn)火電壓，適應(yīng)近年來(lái)汽車高輸出，低油耗和低污染的要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所釆取的技術(shù)方案是 一種火花塞的電極制作方 法，火花塞用于與貴金屬材料焊接的電極基體材料的端面為平面，且用于安放 貴金屬材料的基體材料的熔點(diǎn)低于貴金屬材料，將貴金屬材料制作成片狀或釆 用貴金屬絲直接放在安放貴金屬材料的基體材料電極端面平面上，先通過(guò)普通電阻焊使貴金屬固定在基體材料電極端面平面上，再利用高能量的激光脈沖從 貴金屬材料頂部對(duì)貴金屬材料和基體材料電極端面中心部位進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi) 的局部加熱，并讓激光輻射的能量通過(guò)熱傳導(dǎo)向貴金屬材料的內(nèi)部擴(kuò)散,使得 貴金屬材料和安放貴金屬材料的基體材料電極端面平面因熔點(diǎn)的不同而分別 按照不同的時(shí)序熔解，首先由安放貴金屬材料的基體材料電極端面平面的中心 部分在激光照射后通過(guò)熱傳導(dǎo)被逐步熔化,在安放貴金屬材料的基體材料電極 端面平面的中心部分形成向內(nèi)凹的熔池；此時(shí)貴金屬材料將落入基體材料電極
端面平面所形成的熔池內(nèi)；再繼續(xù)加熱，使得貴金屬材料在基體材料電極端面
平面所形成的熔池內(nèi)熔解，并與已經(jīng)在基體材料電極端面平面所形成的熔池內(nèi)
熔解的基體材料熔焊在一起;再將熔焊在一起的貴金屬材料和基體材料在冷卻 后，通過(guò)普通機(jī)加工對(duì)其進(jìn)行整形加工，使表面平整、壓實(shí)，形成貴金屬與普 通基體材料復(fù)合的火花塞電極。
該類產(chǎn)品主要為焊接貴金屬片或絲等形式，其中，中心電極是采用焊接后， 再平整、壓實(shí)，再車削成型，具體工序是電阻焊接-激光焊接-壓平-車成； 側(cè)電極上的片狀貴金屬結(jié)構(gòu)與中心電極片狀結(jié)構(gòu)一樣，生產(chǎn)工藝只是無(wú)須車成 工序。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明是利用了高熔點(diǎn)金屬或兩種不同金屬的熔 點(diǎn)不同，從電極焊接的頂部進(jìn)行激光照射，進(jìn)行激光焊接的；這種激光焊接光 斑小，熱變形小，焊接過(guò)程工件無(wú)須接入電回路?；鸹ㄈ行碾姌O和側(cè)電極上 焊接鉑銥金也是同樣利用該原理和貴金屬與鎳材的互熔性，在保證外觀尺寸的 前提下使貴金屬和鎳材完全熔和達(dá)到焊接效果。


圖l是一種鉑銥金火花塞的中心極結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明火花塞中心電極激光焊接示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。 附圖1為一種鉑銥金火花塞的中心極結(jié)構(gòu)示意圖，從附圖可以看出火花塞 中心電極和側(cè)電極的外型及結(jié)構(gòu)變化。一般普通火花塞的中心電極1和側(cè)電極
2的材料均為鎳材，其熔點(diǎn)為1400多度，為保證產(chǎn)品使用壽命，汽車用的普 通火花塞中心電極直徑為①2. 54mm，側(cè)電極的寬度為2. 6mm以上，即跳火面的 直徑為①2. 54mm。而鉑銥金火花塞的中心電極1和側(cè)電極2釆用比原鎳材上焊 接高熔點(diǎn)的貴金屬材料(鉑熔點(diǎn)1700多度，銥熔點(diǎn)2400多度)，良好的貴金屬 導(dǎo)電性材料一般釆用①1. l,厚度0. 2mm薄片(見圖1 )。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于所述的激光焊接與常規(guī)的激光焊接不一樣，其焊接工藝 如附圖2所示，從附圖2可以看出，本發(fā)明為一種火花塞的電極制作方法，火 花塞用于與貴金屬材料焊接的電極基體材料3的端面4為平面，且用于安放貴 金屬材料的基體材料3的熔點(diǎn)低于中心電極1的貴金屬材料，將中心電極1 的貴金屬材料制作成片狀或釆用貴金屬絲直接放在安放貴金屬材料的基體材 料電極端面平面4上，先通過(guò)普通電阻焊使中心電極1的貴金屬材料固定在基 體材料電極端面平面4上，再利用高能量的激光脈沖5從中心電極1的貴金屬 材料頂部對(duì)中心電極1的貴金屬材料和基體材料3電極端面4中心部位進(jìn)行微 小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，并讓激光輻射的能量通過(guò)熱傳導(dǎo)向貴金屬材料的內(nèi)部擴(kuò) 散，使得中心電極1的貴金屬材料和安放貴金屬材料3的基體材料電極端面平 面4因熔點(diǎn)的不同而分別按照不同的時(shí)序熔解，首先由安放貴金屬材料的基體 材料電極端面平面4的中心部分在激光照射后通過(guò)熱傳導(dǎo)被逐步熔化，在安放 中心電極l的貴金屬材料的基體材料3電極端面平面4的中心部分形成向內(nèi)凹的熔池；此時(shí)中心電極1的貴金屬材料將落入基體材料電極端面平面所形成的
熔池內(nèi)；再繼續(xù)加熱，使得中心電極1的貴金屬材料在基體材料電極端面4 平面所形成的熔池內(nèi)熔解，并與已經(jīng)在基體材料3電極端面平面4所形成的熔 池內(nèi)熔解的基體材料3熔焊在一起;再將熔焊在一起的貴金屬材料和基體材料 在自然冷卻后，通過(guò)普通機(jī)加工對(duì)其進(jìn)行整形加工，使表面平整、壓實(shí)，形成 貴金屬與普通基體材料復(fù)合的火花塞電極。
該種焊接方法可以同時(shí)應(yīng)用于中心電極和/或側(cè)電極的貴金屬焊接；所述 的貴金屬包括鉑、銥貴金屬片狀結(jié)構(gòu)等形式。所述的片狀結(jié)構(gòu)是釆用焊接后壓 平成型，具體工序是中心電極電阻焊接_激光焊接-壓平-車成；側(cè)電極上 的片狀貴金屬結(jié)構(gòu)與中心電極片狀結(jié)構(gòu)一樣，生產(chǎn)工藝只是無(wú)須普通機(jī)加工的 車成工序，只需中心電極電阻焊接-激光焊接-壓平即可。
權(quán)利要求
1、一種貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于火花塞用于與貴金屬焊接的電極基體材料的端面為平面，且用于安放貴金屬材料的基體材料的熔點(diǎn)低于貴金屬材料，將貴金屬材料制作成片狀或采用貴金屬絲直接放在安放貴金屬材料的基體材料電極端面平面上，通過(guò)普通電阻焊使貴金屬固定在電極端面平面上，利用高能量的激光脈沖從材料頂部對(duì)材料進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過(guò)熱傳導(dǎo)向材料的內(nèi)部擴(kuò)散，使得貴金屬和安放貴金屬的電極端面平面分別按照不同的時(shí)序熔解，首先由安放貴金屬的電極端面平面的中心部分在激光照射后通過(guò)熱傳導(dǎo)被逐步熔化，在安放貴金屬的電極端面平面的中心部分形成向內(nèi)凹的熔池；此時(shí)貴金屬將落入安放貴金屬的電極端面平面所形成的熔池內(nèi)；再繼續(xù)加熱，使得貴金屬在安放貴金屬的電極端面平面所形成的熔池內(nèi)熔解，并與已經(jīng)熔解的安放貴金屬的電極端面平面所形成的熔池內(nèi)的安放貴金屬的電極端面平面基體材料熔焊在一起；再將熔焊在一起的貴金屬在冷卻后，通過(guò)普通機(jī)加工對(duì)其進(jìn)行整形加工，使表面平整、壓實(shí)，形成貴金屬與普通材料復(fù)合的火花塞電極。
2、 如權(quán)利要求l所述的貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于 所述的焊接方法可以同時(shí)應(yīng)用于中心電極和/或側(cè)電極的貴金屬焊接。
3、 如權(quán)利要求l所述的貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于所述的貴金屬包括鉑、銥貴金屬片狀結(jié)構(gòu)等形式。
4、 如權(quán)利要求3所述的貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于所述的片狀結(jié)構(gòu)是釆用焊接后壓平成型。 '
5、 如權(quán)利要求4所述的貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于所述的焊接后壓平成型具體工序是中心電極電阻焊接-激光焊接-壓平-車 成。
6、如權(quán)利要求4所述的貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，其特征在于 所述的焊接后壓平成型具體工序是側(cè)電極上的片狀貴金屬結(jié)構(gòu)與中心電極片 狀結(jié)構(gòu)一樣，生產(chǎn)工藝只是無(wú)須普通機(jī)加工的車成工序，只需中心電極電阻焊 接-激光焊接-壓平即可。
全文摘要
一種貴金屬火花塞電極的激光焊接方法，電極基體材料的的端面為平面，且基體材料的熔點(diǎn)低于貴金屬材料，將貴金屬材料直接放在基體材料電極端面平面上，通過(guò)普通電阻焊使貴金屬固定在電極端面平面上，利用激光脈沖從材料頂部對(duì)材料進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，使得貴金屬和基體材料端面平面分別按照不同的時(shí)序熔解，首先由安放貴金屬的電極端面平面的中心部分逐步熔化，在端面平面的中心部分形成向內(nèi)凹的熔池；貴金屬將落入所形成的熔池內(nèi)；再繼續(xù)加熱，貴金屬在所形成的熔池內(nèi)熔解，并與已經(jīng)熔解的基體材料熔焊在一起；再將熔焊在一起的貴金屬冷卻后，通過(guò)普通機(jī)加工對(duì)其進(jìn)行整形加工，使表面平整、壓實(shí)，形成貴金屬與普通材料復(fù)合的火花塞電極。
文檔編號(hào)B23K26/20GK101670488SQ20091004261
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者謝菊泉, 陳光云 申請(qǐng)人:株洲湘火炬火花塞有限責(zé)任公司