DE838521C - Verfahren zum Herstellen von Zuendkerzen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen Die 1#.lcktroden lioclibeanspruchter Zündkerzen, 7. B. Ziitidkerzeii für Flugmotoren, bestehen iibliclier«eise aus Metallegierungen der Platingruppe, beispielsweise aus Legierungen mit 96% Platin und 41i/0 Wolfram oder 8o% Platin und 2o0/0 Iridium oder go% Platin und ro% Rliodium. Ztim gleichen Zweck finden auch I.egiertingen aus Platin und :@tolylxlän oder Platin und Zinn -*v"er-N\-cucItiug. Bei höchster Beanspruchung, wie sie in l@ ltir;tnotoreii auftritt, werden solche Elektroden infolge intei-kristalliner Korrosion selinell ttn-1»-auclibar.
• l?s w urde nun festäestcllt, daß einer der Hauptgriitide dafür iin :Angriff durch Blei liegt und geftiiidcn, dal# I'latingrul>Iien-@tetall-Legierungen mit faserigem Gefüge besonders widerstandsfähig gegen Angriff dttrcli Blei sind. Um diese Wirkung zu erzielen, ist Gegenstand der Erfindung nun ein Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen hoher Bleifestigkeit, gemäß dem Legierungen aus einem oder mehreren Metallen der Platingruppe unter starker Kaltverformung zu Elektroden mit ausgeprägter Faserstruktur verarbeitet werden und das Einsetzen dieser Elektroden in die Zündkerzen bei unterhalb der Rekristallisationstemperatur des faserigen Elektrodengefüges liegenden Temperaturen erfolgt, dergestalt, daß mindestens der freiliegende Teil der Elektrode seine Faserstruktur behält. Unter einem Gefüge mit ausgesprochener Faserstruktur ist dabei ein solches verstanden, dessen Kristalle wesentlich länger sind als üblich, so daß sie Fasern mit im wesentlichen einander parallelen Achsen gleichen. Beim Ziehen eines Drahtes werden die Kristalle des Gefüges stets verzerrt und verlängert, aber eine bloße Achsenverzerrung derart, daß eine Achse länger als die andere ist, genügt für den erfindungsgemäßen Zweck noch nicht. Notwendig ist vielmehr, daß jeder Kristall zu einer sehr viel größeren Länge als Breite gezogen wird, wie es beispielsweise bei einer Querschnittsflächenverringerung von mehr als 75°/o geschieht.
• Das anzustrebende Fasergefüge der Elektroden ist in der Zeichnung im Vergleich mit einem normalen Gefüge erläutert.
• Ein Drahtgefüge aus im wesentlichen gleichachsigen Kernen ist in Zoofacher Vergrößerung in Fig. 1 dargestellt. Es handelt sich hier um eine Legierung mit 96% Platin und 4% Wolfram. Nach Kaltziehen des Drahtes mit einer Querschnittsverminderung um 98,6% war, wie Fig.2 zeigt, das Gefüge einheitlich faserförmig. Bei darauffolgendem, 5 Minuten langem Glühen bei etwa zooo°' C rekristallisierte das Fasergefüge teilweise. Das veranschaulicht Fig. 3.
• Wenn also das Gefüge einer Zündkerzenelektrode durch starke Kaltverformung faserig gestaltet ist, müssen nach der Lehre der Erfindung noch Mittel ergriffen werden, die das Fasergefüge auch nach geschehenem Einbau der Elektrode in die Zündkerze sicher erhalten. Das ist nur möglich, wenn mindestens der freiliegende Teil der Elektrode sowohl bei den Zwischenglühungen des Kaltziehens als auch beim Einbau der Elektrode vor Temperatureinflüssen geschützt wird, die zur Rekristallisation des Gefüges Anlaß geben können. Das kann beim Einsetzen der Elektrode z. B. durch die Verwendung eines Bettungsmetalls geschehen, dessen Schmelzpunkt unterhalb der Rekristallisationstemperatur der Elektrode, z. B. unterhalb des Schmelzpunktes von Silber, liegt.
• Bei den in Flugmotoren verwendeten Zündkerzen ist die Mittelelektrode gewöhnlich in Silber oder Kupfer gebettet. Fig. 4 der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine solche Zündkerze: Bei dem bekannten Verfahren zum Einsetzen der Elektroden in die Zündkerze wird der die Elektrode bildende kurze Draht 1 aus einer Platingruppen-Metall-Legierung in eine Öffnung im Boden des Isolators 3 eingefügt und dort zeitweilig durch Zement gehalten. Ein Stück Silber- oder Kupferdraht wird dann in den Isolator gelegt, worauf das Ganze einen Glühofen durchläuft, in dem der Silber- oder Kupferdraht schmilzt, den Draht 1 an der Stelle 4 festschweißt und seine Arbeitsstellung festlegt. Das eine Ende eines Metalldrahtes 5 ist in das zum Verschweißen der Elektrode dienende Silber oder Kupfer gebettet. Der Draht stellt die elektrisch leitende Verbindung --um Zündkerzenkopf 6 her. Um (las Innere des Isolators gasdicht zu gestalten, wird eine Dichtung 7 aus geschmolzenem Glas um den Draht 5 gelegt. Soll die Fassung der Elektrode 1 aus Silber bestehen, dann ist eine Erwärmung des entsprechenden Teils auf etwa 96o° C erforderlich. Die Herstellung einer Kupferfassung benötigt eine Temperatur von etwa zo8o° C. Bei diesem Verfahren wird also die Platingruppen-! Metall-Legierung einer Temperatur von über 96o° bzw. 1o83'°' C ausgesetzt. Temperaturen über 95o° C genügen bei den üblicherweise verwendeten Legierungen zur Rekristallisation des Gefüges. Eine Kaltverformung drückt die Rekristallisationstemperatur herab. Je stärker die Legierung kaltverformt und je faseriger daher ihr Gefüge ist, desto niedriger ist die Temperatur, bei der das Fasergefüge durch Rekristallisation verlorengeht. Dabei spielt auch die Dauer der Erhitzung der Legierung auf Temperaturen im Rekristallisationsbereich eine Rolle.
• Bei der Herstellung der Zündkerzen nach der Erfindung ist es demgemäß erforderlich, dgn Grad der Kaltverformung auf die Dauer und Stärke der Erhitzung beim Einbetten und Abdichten der Elektrode abzustimmen. Außerdem ist die Zusammensetzung der Legierung auf deren Rekristallisationsanfälligkeit einzustellen.
• Die gegenwärtig in Flugmotoren verwendeten Zündkerzen bieten hinsichtlich der Erhaltung des Fasergefüges ihrer Elektroden nicht die gleichen Schwierigkeiten wie die bereits beschriebene Mittelelektrode. Hier sind die Elektroden nämlich durch Punktschweißen am Kerzenboden befestigt.. Fig. 4 zeigt eine solche Masseelektrode 8, die bei 9 mit dem Zündkerzenboden to punktverschweißt ist. Der freiliegende Teil ist dabei der nicht mit dem Boden to in Berührung stehende. Der am Zündkerzenboden anliegende Teil der Masseelektrode wird aber im Betrieb viel stärker gekühlt als der freiliegende Teil, so daß durch das Punktschweißen auftretende örtliche Rekristallisationen die Brauchbarkeit der Elektrode nicht beeinträchtigt.
• Die gemäß der Erfindung für die Herstellung der Elektroden vorzugsweise zu verwendende Legierung besteht aus, 96% Platin und 4% Wolfram. Diese Legierung kann beispielsweise zunächst heiß zu einer Stange verformt werden, die danach 15 Minuten bei zo5o° C geglüht wird. Das Gefüge ist dabei im wesentlichen gleich dem in Abb. 1 dargestellten. Die weitere Verlormung geschieht auf kaltem Wege. Ergehen sich bei dieser Verformung Schwierigkeiten, dann wird in mehreren Verformungsstufen unter Einschaltung von Zwischenglühungen bei Temperaturen von etwa 8oo°' C gearbeitet. Die gesamte Verringerung der Querschnittsfläche kann etwa 96% betragen. Das Gefüge entspricht dann demjenigen nach Fig. 2.
• Die Beständigkeit des Fasergefüges läßt sich, wie schon beschrieben, durch die Legierungszusammensetzung mit dem Ziel, die Rekristallisationstemperatur zu erhöhen, wesentlich verbessern. Beispielsweise kann in der üblichen Platin-Wolfram-Legierung der Wolframgehalt von 4 auf 5% erhöht oder der Legierung Ruthenium beigegeben werden. Weiter kann man den freiliegenden Teil der Elektrode während des Einbaus durch einen Werkstoff hoher Warmbeständigkeit oder geringer Wärmeleitfähigkeit schützen. Das bisher als BettuMgsmetall verwendete Silber oder Kupfer kann durch ein Metall oder eine Legierung von niedrigerem Schmelzpunkt ersetzt werden, z. 11. durch (las bei 778` C schmelzende Silber-Kupfer-Eutektikum. Dieses Eutektikum kann beispielsweise in Verbindung mit Elektrodenlegierungen verwendet werden, die vorwiegend aus Platin bestehen und Molybdän enthalten, z. B. in Verbindung mit Legierungen aus 98% Platin und 2% @olyhdän, die unterhalb 96o° C rekristallisieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zum Herstellen von Zündkerzen mit aus einem oder mehreren Metallen der Platingruppe bestehenden Elektroden hoher Bleifestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Legierungen aus einem oder mehreren Metallen der Platingruppe unter starker Kaltverformung zu Elektroden mit ausgeprägter Faserstruktur verarbeitet werden und das Einsetzen dieser Elektroden in den Isolierkörper der Zündkerzen frei unterhalb der Rekristallisationstemperatur des faserigen Elektrodengefüges liegenden Temperaturen erfolgt, dergestalt, daß mindestens der freiliegende Teil der Elektroden seine Faserstruktur behält. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, claß aus einer Legierung aus eitlem oder mehreren Metallen der Platingruppe durch Kaltziehen Elektrodendraht mit ausgeprägter Faserstruktur hergestellt und die aus solchem Draht bestehenden Elektroden durch Erstarren eines unter der Rekristallisationstemperatur der Elektroden schmelzenden Metalls mit dem Isolierkörper der Zündkerze verbunden werden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen der Faserstruktur aufweisenden Elektroden am Isolierkörper der Zündkerze ein Metall Verwendung findet, dessen Schmelzpunkt den Schmelzpunkt des Silbers nicht übersteigt. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Isolierkörper der Zündkerze Elektroden eingesetzt werden, die aus einer Platinlegierung mit 96% Platin und 4% Wolfram unter einer mehr als 75%igen Querschnittsverminderung kaltgezogen worden sind. 5. Nach den Verfahren gemäß den Ansprüchen i bis 4 hergestellte Zündkerzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefüge mindestens der freiliegenden Teile ihrer Elektroden Faserstruktur aufweist.