Brevet FR2820893A1 — publié le 20020816

Procédé de renforcement d'une électrode de masse pour moteur à combustion interne La présente invention est relative à un procédé de renforcement d'une électrode de masse pour moteur à combustion, ainsi que la bougie ainsi obtenue. L'amélioration de la durée de vie des bougies est sans cesse recherchée par les fabricants en réponse à de nouvelles réglementations administratives, à de nouvelles contraintes de maintenance, à une augmentation de la durée de vie des bougies (au moins 120 000 Kilomètres). Pour renforcer la durée de vie des électrodes de masse des bougies, il est connu de rapporter, notamment par soudage par résistance, un élément de matière en alliage noble (alliage de platine, de nickel, d'iridium, ou autre), conditionnée sous la forme d'une bille, sur la surface de l'électrode de masse en regard de l'électrode centrale de la bougie. L'inconvénient majeur d'un procédé de soudage par résistance réside dans le fait que la zone fondue est très réduite, ce qui conduit à l'apparition d'un lien métallurgique insuffisant entre la bille de métal noble et le matériau de base de l'électrode de masse (cf. brevet US 4 581 558). Or lors du fonctionnement d'un moteur à combustion interne, les diverses contraintes appliquées à la bougie peuvent engendrer l'apparition de fissures à l'interface entre la bille et l'électrode de masse, ces fissures étant susceptibles de se propager jusqu'à provoquer la perte de la bille. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet, l'invention concerne un procédé de renforcement d'une électrode de masse pour bougie pour moteur à combustion interne. Cette bougie comporte une électrode centrale, et au moins une électrode de masse positionnée, en regard de ladite électrode centrale, ladite électrode de masse comportant une face interne dirigée vers l'électrode centrale, et une face externe. Le procédé selon l'invention se caractérise en ce que : - on procède au soudage par résistance d'un élément en alliage noble sur la face interne de l'électrode de masse, puis - on complète cette première soudure par une seconde à l'aide d'un faisceau laser pulsé, le faisceau étant dirigé vers la face externe de l'électrode de masse, sensiblement dans une zone opposée à la face interne de l'électrode de masse sur laquelle est soudé par résistance ledit élément. Grâce à ces dispositions il est possible de renforcer le lien métallurgique à l'interface entre la bille et le matériau de base de l'électrode de masse. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - on procède à un écrasement dudit élément en alliage noble entre la phase de soudage par résistance et la phase de soudage par faisceau laser ; - on procède à un écrasement de l'élément en alliage noble à la suite de la phase de soudage par faisceau laser ; - le faisceau laser est sensiblement orienté perpendiculairement à la face externe de l'électrode de masse ; - le soudage par faisceau laser est effectué à l'aide d'une impulsion ; - le faisceau laser est généré par un laser YAG. Selon encore un autre aspect de l'invention, celleci vise une bougie pour moteur à combustion interne, comportant une électrode centrale, et au moins une électrode de masse positionnée, en regard de ladite électrode centrale, et dont la liaison entre l'élément en alliage noble et l'électrode de masse a été renforcée selon le procédé selon l'invention. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - la zone fondue située à l'interface entre l'élément en métal noble et le matériau constituant l'électrode de masse comporte une épaisseur moyenne de quelques dixièmes de millimètres ; - la zone fondue située à l'interface entre l'élément en métal noble et le matériau constituant l'électrode de masse comporte une épaisseur moyenne supérieure à 50m ; - la zone de la face externe de l'électrode de masse qui a été traversée par le faisceau laser présente un aspect fondu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une bougie pour moteur à combustion interne, dont la soudure entre l'élément en alliage noble et l'électrode de masse a été renforcée selon le procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'extrémité d'une seconde forme de réalisation de bougie ; - la figure 3 est une vue en élévation latérale de l'extrémité d'une troisième forme de réalisation de bougie ; - la figure 4 est une vue en élévation frontale de la figure 3. En se référant à la figure 1, une électrode centrale 1 est positionnée coaxialement par rapport à l'axe principal A de la bougie en délimitant un espace vide 2 avec une électrode de masse 3, cet espace vide délimitant le lieu de l'étincelle. Cette électrode centrale 1, généralement bimétallique débouche au niveau de sa partie distale au sein d'une âme 4 réalisée par exemple dans un ciment conducteur ou résistif, et possédant d'excellentes propriétés de conduction thermique, cette âme 4 étant elle-même reliée à un organe de connexion 5, adapté pour être connecté à un circuit électrique externe (non représenté). Un corps électriquement isolant 6, notamment en céramique et sensiblement tubulaire, enserre cette partie centrale conductrice. De manière classique, l'électrode de masse 3 est venue de fabrication avec une partie métallique externe 7, communément appelée culot, celui-ci comportant en outre une partie filetée 8 pour sa liaison au moteur, une partie comprenant des méplats 9 pour le montage et le démontage de la bougie, ainsi que des moyens d'étanchéité 10, qui sont soit rapportés (joint), soit venus de fabrication avec le culot, généralement une portée conique. Afin d'augmenter la résistance à l'usure de la bougie, on dispose sur la face interne 11 de l'électrode de masse 3 sensiblement en regard de l'extrémité de l'électrode centrale 1, un élément 12 en alliage noble. Cet élément 12, généralement sphérique, est réalisé en alliage de métal noble, par exemple, en alliage à base platine. Cet élément 12 est rendu solidaire de la face interne 11 de l'électrode de masse par un procédé de soudage traditionnel par résistance. Ce procédé est connu et ne fera pas l'objet d'une description détaillée. Néanmoins, on rappellera que le passage du courant au travers de l'élément 12 et de l'électrode de masse provoque une fusion localisée de la matière située au niveau de l'interface entre ces deux éléments, qui provoque, après solidification, l'apparition d'un lien métallurgique circonscrit en grande partie au niveau de la périphérie de l'élément 12. Ce lien métallurgique est pratiquement inexistant au centre de la bille. Pour renforcer le lien métallurgique au niveau de l'interface entre la bille et l'électrode de masse, qui est par exemple constituée d'un alliage de nickel, par exemple de 1' inconel , et améliorer encore la durée de vie des bougies, on procède à un soudage par un faisceau laser de la zone en question. A cette fin, on utilise un laser pulsé de type YAG, délivrant une impulsion d'énergie durant quelques millisecondes. Le faisceau laser est orienté sensiblement perpendiculairement à la face externe 13 de l'électrode de masse 3, dans une zone opposée à la face interne sur laquelle est soudée par résistance la bille 12. L'impulsion laser permet de réaliser un cordon de soudure étroit. L'épaisseur du cordon de soudure dans cette zone est comprise dans la fourchette de l'ordre de 50 Um à quelques dixièmes de millimètres. L'énergie dissipée par le faisceau laser peut être commandée de manière à ne pas provoquer d'endommagement de la surface externe de la bille. Ceci provient principalement du fait que la zone affectée thermiquement par le faisceau peut être aisément contrôlée en fonction notamment de la nature des matériaux constituant la bille (dont le diamètre est de l'ordre de 0, 6 à 1 mm), l'électrode de masse, de l'épaisseur à cet endroit (généralement comprise entre 1 à 2 mm). Par ailleurs, pour augmenter la surface en regard entre les deux électrodes de la bougie, d'une part l'électrode de masse 3, et d'autre part, l'électrode centrale, il est nécessaire d'écraser le sommet de la bille 12, de sorte que le volume au sein duquel se produira l'étincelle entre les deux électrodes est délimité précisément. Selon un premier mode opératoire, l'écrasement de la bille est réalisé entre la phase de soudage par résistance et la phase de soudage par faisceau laser. Selon un deuxième mode opératoire, l'écrasement de la bille est réalisé après la phase de soudage par faisceau laser. Ce deuxième mode opératoire permet de disposer d'une tolérance moins sévère sur la profondeur de pénétration du faisceau laser dans l'épaisseur de la bille. Pour les bougies représentées en figures 2,3, et 4, le procédé de renforcement du lien métallurgique entre la bille et l'électrode de masse est identique à celui décrit pour la bougie représentée en figure 1. Ces figures illustrent d'autres configurations possibles de l'électrode de masse vis-à-vis de l'électrode centrale. Ainsi, en, figure 2, l'électrode de masse 3 est positionnée sur le côté de l'électrode centrale 1, et la bille 12 est située sur la face interne 11 de cette électrode de masse. Les figures 3 et 4 représentent une bougie possédant trois électrodes de masse sensiblement à 1200 et dont chacune est pourvue sur leur face interne 11 respective d'une bille 12, sensiblement en regard de l'électrode centrale 1 de la bougie. On remarque que quel que soit le type de bougie, l'épaisseur de l'électrode de masse est de l'ordre de quelques millimètres, et il est possible d'atteindre depuis la face externe 13 de l'électrode de masse, à l'aide d'un faisceau laser, la face interne de cette dernière de sorte que l'on puisse par transparence provoquer la fusion superficielle de l'interface de matière entre la bille et l'électrode de masse. La face externe 13 de l'électrode de masse qui a été traversée par le faisceau laser présente un aspect fondu. REVENDICATIONS 1. Procédé de renforcement d'une électrode de masse (3) pour bougie pour moteur à combustion interne, cette bougie comportant une électrode centrale (1), et au moins une électrode de masse (3) positionnée, en regard de ladite électrode centrale (1), ladite électrode de masse (3) comportant une face interne (11) dirigée vers l'électrode centrale, et une face externe (13), ledit procédé se caractérise en ce que : - on procède au soudage par résistance d'un élément en alliage noble (12) sur la face interne (11) de l'électrode de masse (3), puis - on complète cette première soudure par une seconde à l'aide d'un faisceau laser pulsé, le faisceau étant dirigé vers la face externe (13) de l'électrode de masse, sensiblement dans une zone opposée à la face interne de l'électrode de masse (3) sur laquelle est soudé par résistance ledit élément (12). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on procède à un écrasement de l'élément (12) en alliage noble entre la phase de soudage par résistance et la phase de soudage par faisceau laser. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on procède à un écrasement de l'élément (12) en alliage noble à la suite de la phase de soudage par faisceau laser. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le faisceau laser est sensiblement orienté perpendiculairement à la face externe (13) de l'électrode de masse (3). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le soudage par faisceau laser est effectué à l'aide d'une impulsion. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le faisceau laser est généré par un laser YAG. 7. Bougie pour moteur à combustion interne, comportant une électrode centrale (1), et au moins une électrode de masse (3) positionnée, en regard de ladite électrode centrale (1), et dont la liaison entre un élément (12) en alliage noble et l'électrode de masse (3) a été renforcée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Bougie selon la revendication 7, dans laquelle une zone fondue située à l'interface entre l'élément (12) en métal noble (12) et le matériau constituant l'électrode de masse (3) comporte une épaisseur moyenne de quelques dixièmes de millimètres. 9. Bougie selon la revendication 7, dans laquelle une zone fondue située à l'interface entre l'élément (12) en métal noble (12) et le matériau constituant l'électrode de masse (3) comporte une épaisseur moyenne supérieure à 50m. 10. Bougie selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle la zone de la face externe (13) de l'électrode de masse (3) qui a été traversée par le faisceau laser présente un aspect fondu.