RU2752015C1 - Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode - Google Patents
Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752015C1 RU2752015C1 RU2020127473A RU2020127473A RU2752015C1 RU 2752015 C1 RU2752015 C1 RU 2752015C1 RU 2020127473 A RU2020127473 A RU 2020127473A RU 2020127473 A RU2020127473 A RU 2020127473A RU 2752015 C1 RU2752015 C1 RU 2752015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- side electrode
- cylindrical
- contacts
- iridium contacts
- cylindrical iridium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/14—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of noble metals or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к технологии изготовления свечей зажигания газотурбинных двигателей с цилиндрическими иридиевыми контактами бокового электрода.The invention relates to aircraft engine building, in particular to a technology for manufacturing spark plugs for gas turbine engines with cylindrical iridium contacts of the side electrode.
Известен способ изготовления свечей зажигания с иридиевыми контактами бокового электрода, описанный в [Патент США №8436520, 7.05.2015, патент США №2002/0074920, 20.07.2002, патент Японии №5375711, 25.12.2013, патент Южной Кореи №100311275, 31.10.2016], согласно которому на поверхностях бокового электрода свечи сваркой, например, контактной, электронно-лучевой или лазерной, закрепляют иридиевые контакты цилиндрической формы. Такая технология, как правило, применяется для изготовления свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания, обеспечивает высокую производительность изготовления свечей зажигания с иридиевыми контактами бокового электрода и практически полностью исключает образование зон термического влияния по периферии сварных стыков иридиевых контактов с боковым электродом, согласно приведенным в [Патент США №8436520, 02.02.2012, патент США №20020074920, 20.07.2002, патент Японии №5375711, 20.10.2011, патент Южной Кореи №100311275, 25.08.2011] данным.A known method of manufacturing spark plugs with iridium contacts of the side electrode, described in [US patent No. 8436520, 05/07/2015, US patent No. 2002/0074920, 20.07.2002, Japanese patent No. 5375711, 25.12.2013, South Korean patent No. 100311275, 31.10 .2016], according to which on the surfaces of the side electrode of the candle by welding, for example, contact, electron-beam or laser, cylindrical iridium contacts are fixed. This technology, as a rule, is used for the manufacture of spark plugs for internal combustion engines, provides high productivity in the manufacture of spark plugs with iridium contacts of the side electrode and almost completely eliminates the formation of heat-affected zones around the periphery of the welded joints of iridium contacts with the side electrode, according to [US Patent No. 8436520, 02.02.2012, US patent No. 20020074920, 20.07.2002, Japanese patent No. 5375711, 20.10.2011, South Korean patent No. 100311275, 25.08.2011] data.
Однако, в связи с тем, что диаметр иридиевых контактов боковых электродов в свечах зажигания газотурбинных двигателей значительно превышает диаметр иридиевых контактов, применяемых в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания, для закрепления иридиевых контактов в свечах зажигания, применяемых на газотурбинных двигателях, требуется режим сварки, обеспечивающий более интенсивный нагрев свариваемых деталей, в результате чего растет участок перегрева зон термического влияния, в котором в основном и образуются закалочные структуры, способствующие образованию и развитию межзерновых трещин, которые могут приводить к разрушению иридиевых контактов, их выпадению в камеру сгорания двигателя и даже повреждению элементов камеры сгорания, согласно [Гончаров С.Н. Структура и вязкость зон термического влияния сварных соединений высокопрочной стали // Научный журнал «Физика металлов и металловедение», том 115, номер12, Екатеринбург, 2014]. Кроме этого, разрушение иридиевых контактов может приводить к увеличению искрового зазора свечи и, соответственно, к значительному увеличению ее пробивного напряжения, что в свою очередь может приводить к невозможности пробоя искрового промежутка свечи, из-за недостаточной величины выходного напряжения агрегата зажигания и, как следствие, к срыву запуска двигателя. Повышенное пробивное напряжение свечи так же приводит к коронным разрядам на проводе зажигания, соответственно ускоренному старению его изоляции и уменьшению ресурса.However, due to the fact that the diameter of the iridium contacts of the side electrodes in the spark plugs of gas turbine engines significantly exceeds the diameter of the iridium contacts used in the spark plugs of internal combustion engines, for fixing the iridium contacts in the spark plugs used on gas turbine engines, a welding mode is required that provides more intense heating of the parts to be welded, as a result of which the area of overheating of the heat-affected zones grows, in which quenching structures are mainly formed, which contribute to the formation and development of intergranular cracks, which can lead to the destruction of iridium contacts, their loss into the engine combustion chamber and even damage to the elements combustion chambers, according to [Goncharov S.N. Structure and toughness of heat-affected zones of welded joints of high-strength steel // Scientific journal "Physics of metals and metal science", volume 115, number 12, Yekaterinburg, 2014]. In addition, the destruction of iridium contacts can lead to an increase in the spark gap of the spark plug and, accordingly, to a significant increase in its breakdown voltage, which in turn can lead to the impossibility of breakdown of the spark gap of the spark plug, due to insufficient value of the output voltage of the ignition unit and, as a consequence, , to the failure of the engine start. The increased breakdown voltage of the spark plug also leads to corona discharges on the ignition wire, respectively, the accelerated aging of its insulation and a decrease in the resource.
Указанного недостатка лишен способ изготовления свечей зажигания, описанный в [Патент США №3691419, 12.09.1972 г., Отчет на официальном сайте фирмы «CHAMPION» www.championaerospace.com], согласно которому иридиевый контакт выполняют в форме шайбы, устанавливают его на внутреннем торце бокового электрода и закрепляют пайкой. Благодаря замене сварного соединения паянным, материал иридиевого контакта не претерпевает локальный высокотемпературный перегрев с последующим скоростным охлаждением и, соответственно, в нем не образуются указанные выше закалочные структуры.This drawback is devoid of the method of manufacturing spark plugs described in [US Patent No. 3691419, 09/12/1972, Report on the official website of the company "CHAMPION" www.championaerospace.com], according to which the iridium contact is made in the form of a washer, it is installed on the internal the end of the side electrode and secured by soldering. Due to the replacement of the welded joint by brazed ones, the material of the iridium contact does not undergo local high-temperature overheating followed by rapid cooling and, accordingly, the above quenching structures do not form in it.
Недостатком такого способа изготовления свечей зажигания с иридиевыми контактами бокового электрода является его высокая стоимость, так как количество дорогостоящего иридия, необходимого для изготовления такой шайбы, почти в три раза превышает количество иридия, необходимого для изготовления иридиевого контакта центрального электрода, от выработки которого так же зависит ресурс свечи, что может увеличить стоимость свечи более чем в два раза. Еще один недостаток выполнения иридиевой шайбы, запаянной в боковом электроде, связан с разницей почти в 2.5 раза коэффициентов линейного термического расширения материалов иридиевой шайбы и бокового электрода, выполняемого, как правило, из жаростойких сплавов на никелевой основе, что может привести к разрушению и выпадению иридиевой шайбы в камеру сгорания двигателя и даже повреждению ее элементов, как это описано в [Патент США №4771209, 13.09.1988 г.].The disadvantage of this method of manufacturing spark plugs with iridium contacts of the side electrode is its high cost, since the amount of expensive iridium required for the manufacture of such a washer is almost three times the amount of iridium required for the manufacture of the iridium contact of the central electrode, the production of which also depends resource of a candle, which can increase the cost of a candle more than twice. Another drawback of the iridium washer, sealed in the side electrode, is associated with the difference of almost 2.5 times in the coefficients of linear thermal expansion of the materials of the iridium washer and the side electrode, which is made, as a rule, of heat-resistant nickel-based alloys, which can lead to destruction and precipitation of iridium. washers into the combustion chamber of the engine and even damage to its elements, as described in [US Patent No. 4771209, 09/13/1988].
Недостатков, связанных с высокой стоимостью изготовления, возможностью разрушения и выпадения иридиевых контактов бокового электрода в камеру сгорания газотурбинного двигателя, лишен способ изготовления свечей, описанный в [Патент США №4771209, 13.09.1988 г., Авиационный каталог фирмы «CHAMPION», август 2014.], и принятый за прототип, согласно которому в кольцевом боковом электроде в зоне рабочего торца свечи выполняют радиальные отверстия, устанавливают в них соответствующего диаметра цилиндрические иридиевые контакты с выступанием за пределы кольцевого бокового электрода в направлении центрального электрода, припоем закрепляют цилиндрические иридиевые контакты в радиальных отверстиях и заполняют им образованные в радиальных отверстиях полости.The disadvantages associated with the high cost of manufacturing, the possibility of destruction and loss of the iridium contacts of the side electrode into the combustion chamber of a gas turbine engine are deprived of the method for making candles described in [US Patent No. 4771209, 09/13/1988, Aviation catalog of the company "CHAMPION", August 2014 .], and taken as a prototype, according to which radial holes are made in the annular side electrode in the area of the working end of the candle, cylindrical iridium contacts of the corresponding diameter are installed in them with protruding beyond the annular side electrode in the direction of the central electrode, cylindrical iridium contacts are fixed in the radial holes and fill the cavities formed in the radial holes with it.
Однако, из-за отсутствия сопрягаемых поверхностей цилиндрических иридиевых контактов бокового электрода с искрообразующим изолятором в разрядном промежутке свечи, при работе системы зажигания в режиме длительного функционирования (дежурного зажигания), предназначенном согласно [Лефевр А. Процессы в камере сгорания ГТД: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.-566 с., Учебник. Основы конструирования авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. Под ред. А.А. Иноземцева, Μ.Α. Нихамкина, В.Л. Сандрацкого. Μ., «Машиностроение», 2008, Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» / С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов. М., «Машиностроение», 1989-368 с.] для поддержания горения в камере сгорания двигателя в сложных метеорологических условиях, ресурс свечи может быть значительно ограничен. Это связано с тем, что в условиях повышенного давления в камере сгорания работающего двигателя разряды в искровом зазоре свечи локализуются на керамической поверхности искрообразующего изолятора, в результате чего электроэрозионная выработка бокового электрода происходит в радиальном направлении свечи в зоне керамической поверхности рабочего торца искрообразующего изолятора по основному материалу бокового электрода, т.е. в стороне от цилиндрических иридиевых контактов, опережая их электроэрозионную выработку в радиальном направлении свечи. При этом электроэрозионная выработка основного материала бокового электрода может приводить к образованию отверстий в рабочем торце свечи или в цилиндрическом корпусе, образующем боковой электрод свечи, как это показано в [Отчет на официальном сайте фирмы «CHAMPION» www.championaerospace.com].However, due to the lack of mating surfaces of cylindrical iridium contacts of the side electrode with a spark-generating insulator in the discharge gap of the spark plug, when the ignition system is operating in a long-term operation (standby ignition), designed according to [Lefebvre A. Processes in the combustion chamber of a GTE: Per. from English - M .: Mir, 1986.-566 p., Textbook. Fundamentals of designing aircraft gas turbine engines and power plants. Compressors. Combustion chambers. Afterburner chambers. Turbines. Output devices. Ed. A.A. Inozemtseva, Μ.Α. Nikhamkina, V.L. Sandratsky. Μ., "Mechanical Engineering", 2008, Construction and design of aircraft gas turbine engines: A textbook for university students majoring in "Aircraft engines and power plants" / S.А. Vyunov, Yu.I. Gusev, A.V. Karpov. M., "Mashinostroenie", 1989-368 pp.] To maintain combustion in the combustion chamber of the engine in difficult meteorological conditions, the resource of the candle can be significantly limited. This is due to the fact that under conditions of increased pressure in the combustion chamber of a working engine, the discharges in the spark gap of the spark plug are localized on the ceramic surface of the spark-generating insulator, as a result of which the electric discharge generation of the side electrode occurs in the radial direction of the spark plug in the zone of the ceramic surface of the working end of the spark-generating insulator along the base material side electrode, i.e. away from the cylindrical iridium contacts, ahead of their electrical discharge generation in the radial direction of the candle. In this case, the electroerosive production of the base material of the side electrode can lead to the formation of holes in the working end of the spark plug or in the cylindrical body forming the side electrode of the spark plug, as shown in [Report on the official website of CHAMPION www.championaerospace.com].
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления свечей зажигания газотурбинных двигателей, обеспечивающего сопряжение поверхностей цилиндрических иридиевых контактов бокового электрода с искрообразующим изолятором в разрядном промежутке свечи.The objective of the present invention is to develop a method for manufacturing spark plugs for gas turbine engines, which ensures the interface of the surfaces of cylindrical iridium contacts of the side electrode with a spark-generating insulator in the discharge gap of the spark plug.
Техническим результатом является изготовление свечей зажигания с увеличенным ресурсом работы в режиме дежурного зажигания и при наземных запусках.The technical result is the manufacture of spark plugs with an increased resource of operation in the standby ignition mode and during ground launches.
Поставленная задача решается способом изготовления свечей зажигания, содержащих цилиндрические иридиевые контакты в боковом электроде, заключающимся в том, что в кольцевом боковом электроде в зоне рабочего торца свечи выполняют радиальные отверстия, устанавливают в них соответствующего диаметра цилиндрические иридиевые контакты с выступанием за пределы кольцевого бокового электрода в направлении центрального электрода, припоем закрепляют цилиндрические иридиевые контакты в радиальных отверстиях и заполняют им образованные в радиальных отверстиях полости, при этом цилиндрические иридиевые контакты устанавливают в радиальные отверстия частично с натягом со стороны центрального электрода и частично запрессовывают их по цилиндрической поверхности со стороны центрального электрода с выступанием в его направлении, до пайки внутренние поверхности радиальных отверстий и торцы цилиндрических иридиевых контактов, расположенные внутри радиальных отверстий, покрывают никелевым порошком дисперсностью не более 50 мкм, а после пайки внутренний торец бокового электрода свечи выполняют конической формы, при этом запрессованную часть цилиндрических иридиевых контактов механически обрабатывают заподлицо с конической поверхностью внутреннего торца бокового электрода на глубину, не превышающую половину диаметра цилиндрических иридиевых контактов, при этом припой изготавливают в форме аморфной ленты, содержащей % масс.: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Со, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% В, (1-2)% Nb.The problem is solved by the method of manufacturing spark plugs containing cylindrical iridium contacts in the side electrode, which consists in the fact that radial holes are made in the annular side electrode in the area of the working end of the spark plug, cylindrical iridium contacts of the corresponding diameter are installed in them with protruding beyond the annular side electrode into direction of the central electrode, the cylindrical iridium contacts are fixed in the radial holes with solder and the cavities formed in the radial holes are filled with them, while the cylindrical iridium contacts are installed into the radial holes partially with interference from the central electrode and partially pressed along the cylindrical surface from the side of the central electrode with a protrusion in its direction, before soldering, the inner surfaces of the radial holes and the ends of the cylindrical iridium contacts located inside the radial holes are coated with nickel powder dispersion no more than 50 microns, and after soldering, the inner end of the side electrode of the candle is made conical, while the pressed part of the cylindrical iridium contacts is mechanically processed flush with the conical surface of the inner end of the side electrode to a depth not exceeding half the diameter of the cylindrical iridium contacts, while the solder is made in the form of an amorphous tape containing% wt .: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Co, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% B, (1-2)% Nb.
Новым согласно заявляемого способа является то, что цилиндрические иридиевые контакты устанавливают в радиальные отверстия частично с натягом со стороны центрального электрода и частично запрессовывают их по цилиндрической поверхности со стороны центрального электрода с выступанием в его направлении, до пайки внутренние поверхности радиальных отверстий и торцы цилиндрических иридиевых контактов, расположенные внутри радиальных отверстий, покрывают никелевым порошком дисперсностью не более 50 мкм, а после пайки внутренний торец бокового электрода свечи выполняют конической формы, при этом запрессованную часть цилиндрических иридиевых контактов механически обрабатывают заподлицо с конической поверхностью внутреннего торца бокового электрода на глубину, не превышающую половину диаметра цилиндрических иридиевых контактов, при этом припой изготавливают в форме аморфной ленты, содержащей % масс.: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Со, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% В, (1-2)% Nb.New according to the proposed method is that cylindrical iridium contacts are installed in radial holes partially with interference from the side of the central electrode and partially pressed along the cylindrical surface from the side of the central electrode with protrusion in its direction, before soldering the inner surfaces of the radial holes and the ends of the cylindrical iridium contacts located inside the radial holes are coated with nickel powder with a fineness of not more than 50 microns, and after soldering, the inner end of the side electrode of the candle is made conical, while the pressed-in part of the cylindrical iridium contacts is mechanically processed flush with the conical surface of the inner end of the side electrode to a depth not exceeding half diameter of cylindrical iridium contacts, while the solder is made in the form of an amorphous tape containing% wt .: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Co, (5-7)% Si , (4-6)% Mo, (1-2)% B, (1-2)% Nb.
Установка цилиндрических иридиевых контактов в радиальных отверстиях частично с натягом со стороны центрального электрода и частично запрессовка их по цилиндрической поверхности со стороны центрального электрода с выступанием в его направлении повышает стойкость рабочей части цилиндрических иридиевых контактов, контактирующей с керамической поверхностью искрообразующего изолятора, к электрической эрозии и окислению, соответственно увеличивает ресурс свечи, как во включениях, так и в часах пребывания в условиях воздействия на ее электроды горячих газов и продуктов сгорания топлива в камере сгорания двигателя. Это обеспечивается за счет исключения воздействия на микроструктуру цилиндрических иридиевых контактов активных элементов припоя, глубина проникновения которых в материал цилиндрических иридиевых контактов в процессе пайки может достигать (10÷15)% их радиальной толщины, как это показано на фигуре 1 с изображением профиля химического состава цилиндрического иридиевого контакта после расплавления на его поверхности жаростойкого припоя на никелевой основе, и вызывать при этом значительные изменения их микроструктуры, приводящие к снижению стойкости поверхностного слоя цилиндрических иридиевых контактов к электрической эрозии и окислению.Installation of cylindrical iridium contacts in radial holes partially with interference from the side of the central electrode and partially pressing them along the cylindrical surface from the side of the central electrode with protrusion in its direction increases the resistance of the working part of cylindrical iridium contacts in contact with the ceramic surface of the spark-generating insulator to electrical erosion and oxidation , accordingly increases the resource of the candle, both in inclusions and in hours of stay under conditions of exposure to its electrodes of hot gases and fuel combustion products in the engine combustion chamber. This is ensured by eliminating the effect on the microstructure of cylindrical iridium contacts of active solder elements, the depth of penetration of which into the material of cylindrical iridium contacts during the soldering process can reach (10 ÷ 15)% of their radial thickness, as shown in figure 1 with the image of the profile of the chemical composition of the cylindrical iridium contact after melting on its surface a heat-resistant solder on a nickel basis, and cause significant changes in their microstructure, leading to a decrease in the resistance of the surface layer of cylindrical iridium contacts to electrical erosion and oxidation.
Покрытие внутренних поверхностей радиальных отверстий и торцев цилиндрических иридиевых контактов никелевым порошком дисперсностью не более 50 мкм и применение припоя, изготовленного в форме аморфной ленты, обеспечивает гарантированную протечность припоя в глухие радиальные отверстия бокового электрода и исключает образование пор и пустот в припое, заполняющем полости радиальных отверстий, за счет создания условий расстекаемости никелевого припоя по никелированным поверхностям и однородности фазового состава припоя по всему объему аморфной ленты. При этом ограничение возможности применения никелевого порошка большей дисперсности связано с риском образования значительного количества микро пор и раковин по границам заливки радиальных отверстий припоем в результате значительной усадки частиц никеля при их спекании в процессе расплавления припоя, как это описано в [Патент РФ №2569858, 24.12.2013 г.].Coating the inner surfaces of radial holes and ends of cylindrical iridium contacts with nickel powder with a fineness of not more than 50 microns and the use of a solder made in the form of an amorphous strip ensures guaranteed flow of the solder into the blind radial holes of the side electrode and excludes the formation of pores and voids in the solder filling the cavities of radial holes , due to the creation of conditions for the spreadability of nickel solder on nickel-plated surfaces and uniformity of the phase composition of the solder throughout the volume of the amorphous tape. At the same time, the limitation of the possibility of using nickel powder of greater dispersion is associated with the risk of the formation of a significant number of micropores and cavities along the boundaries of filling the radial holes with solder as a result of significant shrinkage of nickel particles during their sintering during the melting of the solder, as described in [RF Patent No. 2569858, 24.12 .2013].
Выполнение внутренней торцевой поверхности бокового электрода конической формы обеспечивает точное центрирование искрообразующего изолятора в нем, как указано в [Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 2. Изд. 2-е, перераб. и доп. М, «Машиностроение», 1977], что исключает возможность занижения начального искрового зазора свечи и, соответственно, повышает стабильность и надежность запуска газотурбинного двигателя при использовании свечей зажигания без наработки, т.е. с минимальной величиной искрового зазора, с которой были подтверждены пусковые характеристики газотурбинного двигателя.The execution of the inner end surface of the side electrode of the conical shape ensures accurate centering of the spark-generating insulator in it, as indicated in [Design Basics. Reference and methodological manual in 3 books. Book. 2. Ed. 2nd, rev. and add. M, "Mashinostroenie", 1977], which eliminates the possibility of underestimating the initial spark gap of the spark plug and, accordingly, increases the stability and reliability of starting a gas turbine engine when using spark plugs without operating time, i.e. with the minimum value of the spark gap, with which the starting characteristics of the gas turbine engine were confirmed.
В результате механической обработки цилиндрических иридиевых контактов заподлицо с конической поверхностью внутреннего торца бокового электрода на глубину, не превышающую половины диаметра цилиндрических иридиевых контактов, на них формируются поверхности, сопрягаемые с искрообразующим изолятором в разрядном промежутке свечи. Таким образом, электрические разряды могут происходить только по цилиндрическим иридиевым контактам бокового электрода, а не по основному материалу бокового электрода, тем самым исключается радиальная выработка основного материала бокового электрода, опережающая радиальную выработку его цилиндрических иридиевых контактов при работе свечей зажигания в режиме дежурного зажигания и при наземных запусках, что подтверждено результатами автономных испытаний свечей зажигания, изготовленных заявляемым способом. При этом предельная глубина механической обработки цилиндрических иридиевых контактов обусловлена критичным для ресурса свечи уменьшением объема цилиндрических иридиевых контактов и площади их поверхностей, сопрягаемых с искрообразующим изолятором, так как в процессе механической обработки цилиндрических иридиевых контактов на глубину до половины их диаметра, при уменьшении объема цилиндрических иридиевых контактов увеличивается площадь их контакта с керамической поверхностью искрообразующего изолятора, а при механической обработке цилиндрических иридиевых контактов на глубину, превышающую половины их диаметра уменьшается не только их объем, но и площадь их контакта с керамической поверхностью искрообразующего изолятора.As a result of mechanical processing of cylindrical iridium contacts flush with the conical surface of the inner end of the side electrode to a depth not exceeding half the diameter of the cylindrical iridium contacts, surfaces are formed on them that are mated with a spark-generating insulator in the discharge gap of the plug. Thus, electrical discharges can occur only along the cylindrical iridium contacts of the side electrode, and not along the main material of the side electrode, thereby eliminating the radial production of the main material of the side electrode, which is ahead of the radial production of its cylindrical iridium contacts when the spark plugs are operating in standby ignition mode and when ground launches, which is confirmed by the results of autonomous tests of spark plugs manufactured by the claimed method. In this case, the limiting depth of machining of cylindrical iridium contacts is due to a decrease in the volume of cylindrical iridium contacts and the area of their surfaces, mated with a spark-generating insulator, which is critical for the life of the candle, since in the process of machining cylindrical iridium contacts to a depth of up to half of their diameter, with a decrease in the volume of cylindrical iridium contacts contacts, the area of their contact with the ceramic surface of the spark-generating insulator increases, and when machining cylindrical iridium contacts to a depth exceeding half of their diameter, not only their volume decreases, but also the area of their contact with the ceramic surface of the spark-generating insulator.
Согласно [Патент РФ №2678860, 12.02.2018 г., Патент РФ №186491, 12.02.2018 г.], применение припоя, содержащего % масс.: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Со, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% В, (1-2)% Nb, позволяет выполнять пайку цилиндрических иридиевых контактов при температуре, не превышающей 1200°С, что исключает процесс собирательной рекристаллизации, вызывающей охрупчивание материала цилиндрических иридиевых контактов как это описано в [Патент РФ №2521184, 27.06.2013 г.], которое может приводить к их разрушению в процессе срезания цилиндрических иридиевых контактов заподлицо с конической поверхностью внутреннего торца бокового электрода. Одновременно, как показали результаты испытаний, пайка цилиндрических иридиевых контактов при температуре менее 1200°С исключает значительный рост зерен иридия и выкрашивание материала цилиндрических иридиевых контактов, что существенно увеличивает их стойкость к электрической эрозии, соответственно обеспечивает больший ресурс свечей во включениях по сравнению со свечами, в которых цилиндрические иридиевые контакты запаяны при температуре более 1200°С.According to [RF Patent No. 2678860, 02/12/2018, RF Patent No. 186491, 02/12/2018], the use of solder containing% wt .: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, ( 7-11)% Co, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% B, (1-2)% Nb, allows soldering of cylindrical iridium contacts at a temperature not exceeding 1200 ° C, which excludes the process of collective recrystallization, which causes embrittlement of the material of cylindrical iridium contacts as described in [RF Patent No. 2521184, 06/27/2013], which can lead to their destruction in the process of cutting the cylindrical iridium contacts flush with the conical surface of the inner the end of the side electrode. At the same time, as shown by the test results, soldering of cylindrical iridium contacts at temperatures below 1200 ° C excludes significant growth of iridium grains and chipping of the material of cylindrical iridium contacts, which significantly increases their resistance to electrical erosion, respectively, provides a longer resource of candles in inclusions compared to candles. in which cylindrical iridium contacts are sealed at temperatures above 1200 ° C.
На фигуре 2 условно показана установка цилиндрических иридиевых контактов в радиальных отверстиях бокового электрода с последующим покрытием никелевым порошком поверхностей в радиальных отверстиях и торцев цилиндрических иридиевых контактов, расположенных в них.Figure 2 schematically shows the installation of cylindrical iridium contacts in the radial holes of the side electrode with subsequent coating of nickel powder surfaces in the radial holes and ends of cylindrical iridium contacts located in them.
На фигуре 3 условно показано закрепление цилиндрических иридиевых контактов пайкой, заполнение радиальных отверстий припоем, выполнение внутреннего торца бокового электрода конической формы с механической обработкой цилиндрических иридиевых контактов заподлицо с ним.Figure 3 conventionally shows the fastening of cylindrical iridium contacts by soldering, filling the radial holes with solder, making the inner end of the conical side electrode with machining of cylindrical iridium contacts flush with it.
Предлагаемый способ изготовления свечей зажигания с цилиндрическими иридиевыми контактами бокового электрода осуществляют следующим образом (см. фигуры 2, 3).The proposed method of manufacturing spark plugs with cylindrical iridium contacts of the side electrode is carried out as follows (see figures 2, 3).
В кольцевом боковом электроде 1 в зоне рабочего торца свечи выполняют радиальные отверстия, устанавливают в них цилиндрические иридиевые контакты 2 соответствующего диаметра и частично запрессовывают их, например с помощью настольного реечного пресса с ручным приводом, по цилиндрической поверхности со стороны центрального электрода с выступанием в его направлении, тем самым исключается попадание на рабочую часть цилиндрических иридиевых контактов припоя в процессе их дальнейшей пайки, элементы которого могут вызывать значительные изменения микроструктуры поверхностного слоя цилиндрических иридиевых контактов, приводящие к снижению их стойкости к электрической эрозии и окислению.In the
На поверхности радиальных отверстий в боковом электроде 1 и на торцы цилиндрических иридиевых контактов 2, расположенные в них, наносят никелевый порошок дисперсностью не более 50 мкм, например кистью в виде никелевой пасты, содержащей % масс.: не менее 77% Ni и не более 23% связки на основе лака, например НЦ-551 и бутилацетата. Такой способ нанесения никелевого порошка не требует высокотехнологичного оборудования и отличается низкой трудоемкостью, например, в отличие от гальванического метода, при этом обеспечивается гарантированная протечность припоя в глухие радиальные отверстия.On the surface of the radial holes in the
Далее припой, изготовленный в виде аморфной ленты, содержащий %масс: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Со, (5-7)% Si, (4-6)% Mo, (1-2)% В, (1-2)% Nb, расплавляют в вакуумной печи и заполняют им полости радиальных отверстий, тем самым обеспечивается надежное паяное закрепление цилиндрических иридиевых контактов 2 без образования пор и пустот в заливке отверстий припоем. В процессе подъема температуры в вакуумной печи связка никелевой пасты полностью испаряется и не влияет на качество пайки цилиндрических иридиевых контактов и заливки радиальных отверстий припоем. При этом температура пайки цилиндрических иридиевых контактов 2 не превышает 1200°С, что исключает возможность изменений их микроструктуры в процессе пайки, приводящих к уменьшению стойкости к повышенной температуре и электрической эрозии.Further, a solder made in the form of an amorphous tape, containing wt%: (52-65)% Ni, (17-21)% Cr, (7-11)% Co, (5-7)% Si, (4-6) % Mo, (1-2)% B, (1-2)% Nb, are melted in a vacuum furnace and filled with the cavities of the radial holes, thereby ensuring reliable soldering fixation of
После пайки механически, например, цилиндрическим зенкером, формируют коническую поверхность на внутреннем торце бокового электрода 1. При этом одновременно происходит механическая обработка цилиндрических иридиевых контактов 2, запаянных в боковом электроде 1, на глубину, не превышающую половины диаметра цилиндрических иридиевых контактов 1.After soldering mechanically, for example, with a cylindrical countersink, a conical surface is formed on the inner end of the
Таким образом, использование предложенного способа изготовления свечей зажигания с цилиндрическими иридиевыми контактами бокового позволяет формировать на цилиндрических иридиевых контактах поверхности, сопрягаемые с искрообразующим изолятором в разрядном промежутке свечи, что исключает возможность радиальной выработки основного материала бокового электрода, опережающей радиальную выработку его цилиндрических иридиевых контактов, а соответственно увеличивает ресурс работы свечей в режиме дежурного зажигания и при наземных запусках. При этом предложенная технология не вызывает изменений микроструктуры рабочей части цилиндрических иридиевых контактов, приводящих к снижению их стойкости к повышенной температуре и электрической эрозии.Thus, the use of the proposed method of manufacturing spark plugs with cylindrical iridium lateral contacts allows the formation of surfaces on cylindrical iridium contacts that mate with a spark-generating insulator in the discharge gap of the plug, which excludes the possibility of radial production of the main material of the lateral electrode, ahead of the radial depletion of its cylindrical iridium contacts, and accordingly increases the service life of the spark plugs in the standby ignition mode and during ground launches. At the same time, the proposed technology does not cause changes in the microstructure of the working part of cylindrical iridium contacts, leading to a decrease in their resistance to elevated temperature and electrical erosion.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127473A RU2752015C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127473A RU2752015C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752015C1 true RU2752015C1 (en) | 2021-07-21 |
Family
ID=76989392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020127473A RU2752015C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752015C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004095214A (en) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug and manufacturing method for the same |
| US20130099654A1 (en) * | 2011-10-24 | 2013-04-25 | Federal-Mogul Ignition Company | Spark plug electrode and spark plug manufacturing method |
| RU2497251C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") | Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants |
| RU156352U1 (en) * | 2015-03-16 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE |
| RU186491U1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-01-22 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | GAS TURBINE ENGINE CANDLE |
| RU2678860C1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-02-04 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Gas turbine engine spark plug |
| US20190229501A1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-25 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode assembly and method of manufacturing same |
-
2020
- 2020-08-17 RU RU2020127473A patent/RU2752015C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004095214A (en) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug and manufacturing method for the same |
| US20130099654A1 (en) * | 2011-10-24 | 2013-04-25 | Federal-Mogul Ignition Company | Spark plug electrode and spark plug manufacturing method |
| RU2497251C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") | Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants |
| RU156352U1 (en) * | 2015-03-16 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE |
| US20190229501A1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-25 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode assembly and method of manufacturing same |
| RU186491U1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-01-22 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | GAS TURBINE ENGINE CANDLE |
| RU2678860C1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-02-04 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Gas turbine engine spark plug |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101486108B1 (en) | Spark plug | |
| KR101395376B1 (en) | Spark plug and its manufacturing method | |
| KR20110126654A (en) | Spark plug and process for producing same | |
| EP2325959A1 (en) | Spark plug | |
| JP5044665B2 (en) | Spark plug | |
| KR20170141232A (en) | Sparkplug | |
| KR101904517B1 (en) | Corona igniter including temperature control features | |
| KR101375915B1 (en) | Spark plug | |
| JP4847992B2 (en) | Spark plug for internal combustion engine | |
| KR20100103673A (en) | Spark plug for internal combustion engine and method of manufacturing the same | |
| KR101476519B1 (en) | Spark plug for internal combustion engine and method of manufacturing spark plug | |
| US11777281B2 (en) | Spark plug electrode and method of manufacturing the same | |
| RU2752015C1 (en) | Method for manufacture of ignition plugs with iridium contacts of side electrode | |
| CN108352680B (en) | Spark plug | |
| US6705009B2 (en) | Process for producing middle electrode | |
| RU2678860C1 (en) | Gas turbine engine spark plug | |
| RU186491U1 (en) | GAS TURBINE ENGINE CANDLE | |
| US10784655B2 (en) | Corona igniter with hermetic combustion seal on insulator inner diameter | |
| US4926088A (en) | Igniters and methods of manufacture of igniters | |
| EP2792035A1 (en) | Electrode beam welded spark plugs for industrial electrodes | |
| US20150357796A1 (en) | Spark plug and method of manufacturing the same | |
| EP3220496B1 (en) | Ignition plug | |
| US3229144A (en) | Spark plug with conical seat sealing washer | |
| RU54466U1 (en) | IGNITION CANDLE FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
| PL22025B1 (en) | Candle glow. |