CH712720B1 - Pivot pin for clockwork movement. - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un axe de pivotement comportant un pivot (3) en métal à au moins une de ses extrémités. Le métal est un alliage d'aluminium amagnétique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, et au moins la surface externe (5) d'un des deux pivots (3) est durcie en profondeur par rapport au reste de l'axe selon une profondeur prédéterminée afin de durcir le ou les pivots (3). L'invention concerne le domaine des mouvements d'horlogerie. Un procédé de fabrication d'un tel axe de pivotement est aussi revendiqué.The invention relates to a pivot pin comprising a metal pivot (3) at at least one of its ends. The metal is a non-magnetic aluminum alloy in order to limit its sensitivity to magnetic fields, and at least the outer surface (5) of one of the two pivots (3) is hardened in depth with respect to the rest of the axis according to a predetermined depth in order to harden the pivot (s) (3). The invention relates to the field of watch movements. A method of manufacturing such a pivot axis is also claimed.
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
[0001] L'invention se rapporte à une pièce pour mouvement d'horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagnétique pour un mouvement d'horlogerie mécanique et plus particulièrement à un axe de balancier, une tige d'ancre et un pignon d'échappement amagnétiques. The invention relates to a part for a timepiece movement and in particular to a non-magnetic pivot axis for a mechanical timepiece movement and more particularly to a balance axis, an anchor rod and a pinion. non-magnetic exhausts.
Arrière-plan de l'inventionBackground of the invention
[0002] La fabrication d'un axe de pivotement horloger consiste, à partir d'une barre en acier trempable, à réaliser des opérations de décolletage pour définir différentes surfaces actives (portée, épaulement, pivots etc.) puis à soumettre l'axe décolleté à des opérations de traitement thermique comprenant au moins une trempe pour améliorer la dureté de l'axe et un ou plusieurs revenus pour en améliorer la ténacité. Les opérations de traitements thermiques sont suivies d'une opération de roulage des pivots des axes, opération consistant à polir les pivots pour les amener aux dimensions requises. Au cours de l'opération de roulage la dureté ainsi que la rugosité des pivots sont encore améliorées. On notera que cette opération de roulage est très difficile voire impossible à réaliser avec la plupart des matériaux dont la dureté est faible c'est-à-dire inférieure à 600HV. The manufacture of a horological pivot axis consists, from a hardenable steel bar, to perform bar turning operations to define different active surfaces (bearing, shoulder, pivots etc.) then to submit the axis neckline to heat treatment operations comprising at least one quench to improve the hardness of the shaft and one or more tempers to improve the toughness. The heat treatment operations are followed by an operation of rolling the pivots of the axes, an operation consisting in polishing the pivots to bring them to the required dimensions. During the rolling operation the hardness as well as the roughness of the pivots are further improved. It will be noted that this rolling operation is very difficult or even impossible to carry out with most materials whose hardness is low, that is to say less than 600HV.
[0003] Les axes de pivotement, par exemple les axes de balancier, utilisés classiquement dans les mouvements d'horlogerie mécaniques sont réalisés dans des nuances d'aciers de décolletage qui sont généralement des aciers martensitiques au carbone incluant du plomb et des sulfures de manganèse pour améliorer leur usinabilité. Un acier de ce type désigné 20AP est typiquement utilisé pour ces applications. [0003] The pivot axes, for example the balance axles, conventionally used in mechanical clock movements are produced in grades of free-cutting steels which are generally martensitic carbon steels including lead and manganese sulphides to improve their machinability. A steel of this type designated 20AP is typically used for these applications.
[0004] Ce type de matériau a l'avantage d'être facilement usinable, en particulier d'être apte au décolletage et présente, après des traitements de trempe et de revenu, des propriétés mécaniques élevées très intéressantes pour la réalisation d'axes de pivotement horlogers. Ces aciers présentent en particulier une résistance à l'usure et une dureté après traitement thermique élevées. Typiquement la dureté des pivots d'un axe réalisé en acier 20 AP peut atteindre une dureté dépassant les 700 HV après traitement thermique et roulage. This type of material has the advantage of being easily machinable, in particular of being suitable for bar turning and exhibits, after quenching and tempering treatments, high mechanical properties which are very interesting for the production of axes of watchmakers pivot. These steels exhibit in particular high wear resistance and hardness after heat treatment. Typically, the hardness of the pivots of an axle made from 20 AP steel can reach a hardness exceeding 700 HV after heat treatment and rolling.
[0005] Bien que fournissant des propriétés mécaniques satisfaisantes pour les applications horlogères décrites ci-dessus, ce type de matériau présente l'inconvénient d'être magnétique et de pouvoir perturber la marche d'une montre après avoir été soumis à un champ magnétique, et ce notamment lorsque ce matériau est utilisé pour la réalisation d'un axe de balancier coopérant avec un balancier spiral en matériau ferromagnétique. Ce phénomène est bien connu de l'homme du métier. On notera également que ces aciers martensitiques sont également sensibles à la corrosion. Although providing satisfactory mechanical properties for the horological applications described above, this type of material has the drawback of being magnetic and of being able to disturb the running of a watch after having been subjected to a magnetic field, and this in particular when this material is used for the production of a balance pin cooperating with a spring balance made of ferromagnetic material. This phenomenon is well known to those skilled in the art. It will also be noted that these martensitic steels are also sensitive to corrosion.
[0006] Des essais pour tenter de remédier à ces inconvénients ont été menés avec des aciers inoxydables austénitiques qui présentent la particularité d'être amagnétiques c'est-à-dire du type paramagnétique ou diamagnétique ou antiferromagnétique. Toutefois, ces aciers austénitiques présentent une structure cristallographique ne permettant pas de les tremper et d'atteindre des duretés et donc des résistances à l'usure compatibles avec les exigences requises pour la réalisation d'axes de pivotement horlogers. Un moyen d'augmenter la dureté de ces aciers est l'écrouissage, toutefois cette opération de durcissement ne permet pas d'obtenir des duretés supérieures à 500 HV. Par conséquent, dans le cadre de pièces nécessitant une grande résistance à l'usure par frottement et devant avoir des pivots ne présentant pas ou peu de risque de déformation, l'utilisation de ce type d'aciers reste limitée. [0006] Tests to attempt to remedy these drawbacks have been carried out with austenitic stainless steels which have the particularity of being non-magnetic, that is to say of the paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic type. However, these austenitic steels have a crystallographic structure which does not allow them to be quenched and to achieve hardnesses and therefore wear resistances compatible with the requirements required for the production of clockwork pivot axes. One way to increase the hardness of these steels is work hardening, however this hardening operation does not allow hardness greater than 500 HV to be obtained. Consequently, in the context of parts requiring great resistance to frictional wear and having to have pivots which present little or no risk of deformation, the use of this type of steels remains limited.
[0007] Une autre approche pour tenter de remédier à ces inconvénients a consisté à déposer sur les axes de pivotements des couches dures de matériaux tels que le carbone amorphe connu sous la dénomination anglaise diamond like carbone (DLC). Or, on a constaté des risques importants de délamination de la couche dure et donc la formation de débris qui peuvent circuler à l'intérieur du mouvement horloger et venir perturber le fonctionnement de ce dernier, ce qui n'est pas satisfaisant. Another approach to try to remedy these drawbacks has consisted in depositing on the pivot axes of the hard layers of materials such as amorphous carbon known under the English name diamond like carbon (DLC). However, significant risks of delamination of the hard layer have been observed and therefore the formation of debris which can circulate inside the watch movement and disturb the operation of the latter, which is not satisfactory.
[0008] Une approche similaire, décrite dans le brevet FR 2 015 873, prévoit de réaliser un axe de balancier dont au moins la partie principale est réalisé en certains matériaux amagnétiques. Les pivots peuvent être dans ce même matériau ou en acier. Il est également possible de prévoir le dépôt d'une couche supplémentaire appliquée par voie galvanique, chimique, ou à partir de la phase gazeuse (par exemple en Cr, Rh, etc.). Cette couche supplémentaire présente un risque important de délamination. Ce document décrit également un axe de balancier fabriqué entièrement en bronze durcissable. Toutefois, aucune information n'est donnée sur le procédé de fabrication des pivots. De plus, une pièce réalisée en bronze durcissable présente une dureté inférieure à 450 HV. Une telle dureté apparait pour l'homme du métier comme insuffisante pour réaliser un traitement par roulage. [0008] A similar approach, described in patent FR 2 015 873, provides for making a balance pin, at least the main part of which is made from certain non-magnetic materials. The pivots can be in the same material or in steel. It is also possible to provide for the deposition of an additional layer applied galvanically, chemically, or from the gas phase (for example in Cr, Rh, etc.). This additional layer presents a significant risk of delamination. This document also describes a balance axis made entirely of hardenable bronze. However, no information is given on the method of manufacturing the pivots. In addition, a part made of hardenable bronze has a hardness less than 450 HV. Such a hardness appears to a person skilled in the art as insufficient for carrying out a treatment by rolling.
[0009] On connait également de la demande EP 2 757 423 des axes de pivotements réalisés en alliage de cobalt ou de nickel du type austénitique et présentant une surface externe durcie selon une certaine profondeur. Toutefois, de tels alliages peuvent s'avérer difficiles à usiner par enlèvement de copeaux. De plus, ils sont relativement coûteux en raison du prix élevé du nickel et du cobalt. [0009] Also known from application EP 2 757 423 are pivot pins made of a cobalt or nickel alloy of the austenitic type and having an outer surface hardened to a certain depth. However, such alloys can prove difficult to machine by chip removal. In addition, they are relatively expensive due to the high price of nickel and cobalt.
Résumé de l'inventionSummary of the invention
[0010] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients cités précédemment en proposant un axe de pivotement permettant à la fois de limiter la sensibilité aux champs magnétiques et d'obtenir une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l'usure et aux chocs dans le domaine horloger. The object of the present invention is to overcome all or part of the drawbacks mentioned above by providing a pivot axis making it possible both to limit the sensitivity to magnetic fields and to obtain an improved hardness compatible with the requirements of resistance to wear and shock in the watchmaking field.
[0011] L'invention a également pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique ayant une résistance à la corrosion améliorée. Another object of the invention is to provide a non-magnetic pivot axis having improved corrosion resistance.
[0012] L'invention a encore pour but de fournir un axe de pivotement amagnétique qui puisse être fabriqué de manière simple et économique. [0012] Another object of the invention is to provide a non-magnetic pivot axis which can be manufactured in a simple and economical manner.
[0013] A cet effet, l'invention se rapporte à un axe de pivotement pour mouvement horloger comportant au moins un pivot en métal à au moins une de ses extrémités. [0013] To this end, the invention relates to a pivot axis for a watch movement comprising at least one metal pivot at at least one of its ends.
[0014] Selon l'invention, le métal est un alliage d'aluminium amagnétique afin de limiter sa sensibilité aux champs magnétiques, et au moins la surface externe dudit au moins un pivot est durcie en profondeur par rapport au coeur de l'axe selon une profondeur prédéterminée. La surface externe durcie en profondeur comporte une dureté supérieure à 600 HV. According to the invention, the metal is a non-magnetic aluminum alloy in order to limit its sensitivity to magnetic fields, and at least the outer surface of said at least one pivot is hardened in depth relative to the heart of the axis along a predetermined depth. The deeply cured outer surface has a hardness greater than 600 HV.
[0015] Par conséquent, une zone superficielle ou la totalité de la surface de l'axe est durcie c'est-à-dire que le coeur de l'axe peut rester peu ou pas modifié. Par ce durcissement sélectif de portions de l'axe, l'axe de pivotement permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, et dans les zones de contrainte principales, une dureté, en plus d'une bonne résistance à la corrosion tout en conservant une bonne ténacité générale. Par ailleurs l'utilisation d'un tel alliage d'aluminium amagnétique est avantageuse dans la mesure où ces derniers présentent une bonne usinabilité. [0015] Consequently, a surface area or the entire surface of the axis is hardened, that is to say that the core of the axis can remain little or not modified. By this selective hardening of portions of the axis, the pivot axis makes it possible to combine advantages such as low sensitivity to magnetic fields, and in the main stress areas, hardness, in addition to good corrosion resistance while maintaining good overall tenacity. Furthermore, the use of such a non-magnetic aluminum alloy is advantageous insofar as the latter have good machinability.
[0016] Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot, typiquement entre 5 et 35 microns; la surface externe durcie en profondeur comporte des atomes diffusés d'au moins un élément chimique;[0016] In accordance with other advantageous characteristics of the invention: the predetermined depth represents between 5% and 40% of the total diameter d of the pivot, typically between 5 and 35 microns; the deeply hardened outer surface has scattered atoms of at least one chemical element;
[0017] De plus, l'invention se rapporte à un mouvement d'horlogerie comprenant un axe de pivotement selon l'une des variantes précédentes, et en particulier un axe de balancier, une tige d'ancre et/ou un pignon d'échappement comprenant un axe tel que défini ci-dessus. [0017] In addition, the invention relates to a timepiece movement comprising a pivot axis according to one of the preceding variants, and in particular a balance axis, an anchor rod and / or a pinion. escapement comprising an axis as defined above.
[0018] Enfin, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un axe de pivotement comportant les étapes suivantes : <tb><SEP>a) former, de préférence par décolletage ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux, un axe de pivotement comportant au moins un pivot en métal à au moins une de ses extrémités, ledit métal étant un alliage d'aluminium amagnétique, pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques; <tb><SEP>b) diffuser des atomes par un processus d'implantation ionique selon une profondeur prédéterminée au moins dans la surface externe dudit pivot afin de durcir en profondeur l'axe de pivotement au niveau des zones de contraintes principales tout en gardant une ténacité élevée.Finally, the invention relates to a method of manufacturing a pivot pin comprising the following steps: <tb> <SEP> a) forming, preferably by bar turning or any other machining technique by chip removal, a pivot axis comprising at least one metal pivot at at least one of its ends, said metal being an alloy non-magnetic aluminum, to limit its sensitivity to magnetic fields; <tb> <SEP> b) diffuse atoms by an ion implantation process to a predetermined depth at least in the external surface of said pivot in order to harden the pivot axis in depth at the level of the main stress zones while keeping high tenacity.
[0019] Par conséquent, par diffusion d'atomes dans l'alliage d'aluminium, une zone superficielle ou la totalité de la surface des pivots est durcie sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau de l'axe de pivotement ce qui permet avantageusement selon l'invention d'éviter tout délaminage ultérieur comme cela peut se produire dans le cas du dépôt d'une couche dure sur l'axe. [0019] Consequently, by diffusion of atoms in the aluminum alloy, a surface area or the whole of the surface of the pivots is hardened without having to deposit a second material on top of the pivots. Indeed, the hardening is carried out directly in the material of the pivot axis which advantageously allows according to the invention to avoid any subsequent delamination as can occur in the case of the deposition of a hard layer on the axis. .
[0020] Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : la profondeur prédéterminée représente entre 5% et 40% du diamètre d total du pivot ; les atomes comportent au moins un élément chimique ; les pivots sont roulés ou polis après l'étape b).[0020] According to other advantageous characteristics of the invention: the predetermined depth represents between 5% and 40% of the total diameter d of the pivot; the atoms have at least one chemical element; the pivots are rolled or polished after step b).
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
[0021] D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation d'un axe de pivotement selon l'invention ; et la figure 2 est une coupe partielle d'un pivot d'axe de balancier selon l'invention après l'opération de traitement de diffusion par implantation ionique et après l'opération de roulage ou de polissage.Other features and advantages will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a representation of a pivot axis according to the invention; and FIG. 2 is a partial section through a pivot of the balance axis according to the invention after the operation of diffusion treatment by ion implantation and after the rolling or polishing operation.
Description détaillée des modes de réalisation préférésDetailed description of the preferred embodiments
[0022] Dans la présente description, le terme matériau „amagnétique“ signifie un matériau paramagnétique ou diamagnétique ou antiferromagnétique, dont la perméabilité magnétique est inférieure ou égale à 1.01. In the present description, the term “non-magnetic” material means a paramagnetic or diamagnetic or antiferromagnetic material, the magnetic permeability of which is less than or equal to 1.01.
[0023] Un alliage d'aluminium est un alliage contenant au moins 50% en poids d'aluminium. [0023] An aluminum alloy is an alloy containing at least 50% by weight of aluminum.
[0024] L'invention se rapporte à une pièce pour mouvement d'horlogerie et notamment à un axe de pivotement amagnétique pour un mouvement d'horlogerie mécanique. [0024] The invention relates to a part for a timepiece movement and in particular to a non-magnetic pivot axis for a mechanical timepiece movement.
[0025] L'invention sera décrite ci-après dans le cadre d'une application à un axe de balancier amagnétique 1. Bien évidemment, d'autres types d'axes de pivotement horlogers sont envisageables comme par exemple des axes de mobiles horlogers, typiquement des pignons d'échappement, ou encore des tiges d'ancre. Les pièces de ce type présentent au niveau du corps des diamètres inférieurs de préférence à 2 mm, et des pivots de diamètre inférieur de préférence à 0.2 mm, avec une précision de quelques microns. The invention will be described below in the context of an application to a non-magnetic balance axis 1. Obviously, other types of horological pivot axes can be envisaged such as for example axes of watch mobiles, typically exhaust gears, or even anchor rods. Parts of this type have, at the level of the body, diameters preferably less than 2 mm, and pivots with a diameter preferably less than 0.2 mm, with an accuracy of a few microns.
[0026] En se référant à la figure 1 on peut voir un axe de balancier 1 selon l'invention qui comporte une pluralité de sections 2 de diamètres différents, formées de préférence par décolletage ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux, et définissant classiquement des portées 2a et des épaulements 2b arrangés entre deux portions d'extrémité définissant deux pivots 3. Ces pivots sont destinés à venir chacun pivoter dans un palier, typiquement dans un orifice d'une pierre ou rubis. Referring to Figure 1 one can see a balance axis 1 according to the invention which comprises a plurality of sections 2 of different diameters, preferably formed by bar turning or any other machining technique by chip removal, and conventionally defining bearings 2a and shoulders 2b arranged between two end portions defining two pivots 3. These pivots are each intended to come to pivot in a bearing, typically in an orifice of a stone or ruby.
[0027] Avec le magnétisme induit par les objets rencontrés au quotidien, il est important de limiter la sensibilité de l'axe de balancier 1 sous peine d'influencer la marche de la pièce d'horlogerie dans laquelle il est incorporé. With the magnetism induced by objects encountered on a daily basis, it is important to limit the sensitivity of the balance axis 1 under penalty of influencing the rate of the timepiece in which it is incorporated.
[0028] De manière surprenante, l'invention permet de résoudre les deux problèmes en même temps sans compromis et en apportant d'autres avantages. Ainsi, le métal 4 du pivot 3 est un alliage d'aluminium amagnétique afin de limiter de manière avantageuse sa sensibilité aux champs magnétiques. De plus, au moins la surface externe 5 des pivots 3 (Figure 2) est durcie en profondeur par rapport au reste du pivot 3 selon une profondeur prédéterminée avantageusement au moyen d'un processus d'implantation ionique afin d'offrir, avantageusement selon l'invention, une dureté élevée au niveau de ladite surface externe tout en gardant une ténacité élevée. Surprisingly, the invention makes it possible to solve the two problems at the same time without compromise and by providing other advantages. Thus, the metal 4 of the pivot 3 is a non-magnetic aluminum alloy in order to advantageously limit its sensitivity to magnetic fields. In addition, at least the outer surface 5 of the pivots 3 (Figure 2) is hardened in depth relative to the rest of the pivot 3 to a predetermined depth advantageously by means of an ion implantation process in order to offer, advantageously according to the invention, a high hardness at the level of said outer surface while maintaining high toughness.
[0029] En effet, selon l'invention, la surface externe durcie en profondeur des pivots 3 présente une dureté supérieure à 600 HV. Indeed, according to the invention, the deep hardened outer surface of the pivots 3 has a hardness greater than 600 HV.
[0030] De préférence, l'alliage d'aluminium amagnétique est choisi parmi le groupe comprenant un alliage aluminium-cuivre-plomb, un alliage aluminium-silicium-magnésium-manganèse, un alliage aluminium-zinc-magnésium-cuivre, les proportions des différents éléments des alliages étant choisies pour leur conférer des propriétés amagnétiques ainsi qu'une bonne usinabilité. Preferably, the non-magnetic aluminum alloy is chosen from the group comprising an aluminum-copper-lead alloy, an aluminum-silicon-magnesium-manganese alloy, an aluminum-zinc-magnesium-copper alloy, the proportions of different elements of the alloys being chosen to give them non-magnetic properties as well as good machinability.
[0031] Par exemple les alliages d'aluminium amagnétiques utilisés dans la présente invention, désignés selon la norme DIN EN-573-3, sont : <tb><SEP>EN AW-2007 de formule AICu4PbMgMn (désigné Avional Pb118) <tb><SEP>EN AW-2011 de formule AICu6BiPb (désigné Decoltal 500) <tb><SEP>EN AW-6082 de formule AlSi1MgMn (désigné Anticorodal 100/112) <tb><SEP>EN AW-7075 de formule AIZn5.5MgCu (désigné Perunal 215).For example, the non-magnetic aluminum alloys used in the present invention, designated according to DIN EN-573-3, are: <tb> <SEP> EN AW-2007 with formula AICu4PbMgMn (designated Avional Pb118) <tb> <SEP> EN AW-2011 with formula AICu6BiPb (designated Decoltal 500) <tb> <SEP> EN AW-6082 with formula AlSi1MgMn (designated Anticorodal 100/112) <tb> <SEP> EN AW-7075 of formula AIZn5.5MgCu (designated Perunal 215).
[0032] L'alliage d'aluminium 7449 de formule AIZn8Mg2Cu peut également être utilisé. The 7449 aluminum alloy of formula AIZn8Mg2Cu can also be used.
[0033] Les valeurs de composition sont indiquées en pourcentage massique. Les éléments sans indication de valeur de composition sont soit le reste (Aluminium) soit des éléments pour lesquels le pourcentage dans la composition est inférieur à 1% en poids. The composition values are indicated in percentage by mass. The elements without indication of the composition value are either the remainder (Aluminum) or elements for which the percentage in the composition is less than 1% by weight.
[0034] Bien évidemment, d'autres alliages à base d'aluminium amagnétiques sont envisageables dès lors que la proportion de leurs constituants leur confère des propriétés amagnétiques ainsi qu'une bonne usinabilité. Obviously, other non-magnetic aluminum-based alloys can be envisaged as long as the proportion of their constituents gives them non-magnetic properties as well as good machinability.
[0035] Il a été montré empiriquement qu'une profondeur de durcissement comprise entre 5% et 40% de diamètre d total des pivots 3 suffit pour l'application à un axe de balancier. A titre d'exemple, si le rayon d/2 est de 50 µm, la profondeur de durcissement est préférentiellement autour de 15 µm tout autour des pivots 3. Bien évidemment, suivant les applications, 50% une profondeur différente de durcissement comprise entre 5% et 50% du diamètre d total peut être prévue. It has been shown empirically that a hardening depth of between 5% and 40% of the total diameter of the pivots 3 is sufficient for the application to a balance axis. For example, if the radius d / 2 is 50 µm, the hardening depth is preferably around 15 µm all around the pivots 3. Obviously, depending on the applications, 50% a different hardening depth of between 5 % and 50% of the total diameter d can be expected.
[0036] Préférentiellement selon l'invention, la surface externe 5 durcie en profondeur des pivots 3 comporte des atomes diffusés d'au moins un élément chimique. Par exemple, cet élément chimique peut être un non-métal comme de l'azote, l'argon et/ou l'hélium. En effet, comme expliqué ci-dessous, par sursaturation interstitielle d'atomes dans l'alliage d'aluminium amagnétique 4, une zone superficielle 5 est durcie en profondeur sans avoir à déposer un deuxième matériau par-dessus les pivots 3. En effet, le durcissement est réalisé directement dans le matériau 4 des pivots 3 ce qui permet avantageusement selon l'invention d'éviter tout délaminage ultérieur en cours d'utilisation. De ce fait, la surface externe 5 du pivot 3 comprend une couche superficielle dure mais ne présente aucune couche de durcissement supplémentaire déposée directement sur ladite surface externe 5. Il est bien évident que d'autres couches n'ayant pas de fonction de durcissement peuvent être déposées. Ainsi, il est possible de déposer sur la surface externe du pivot une couche de lubrification par exemple. Preferably according to the invention, the external surface 5 hardened in depth of the pivots 3 comprises diffused atoms of at least one chemical element. For example, this chemical element can be a non-metal such as nitrogen, argon and / or helium. Indeed, as explained below, by interstitial supersaturation of atoms in the non-magnetic aluminum alloy 4, a surface area 5 is hardened in depth without having to deposit a second material over the pivots 3. Indeed, the hardening is carried out directly in the material 4 of the pivots 3 which advantageously makes it possible according to the invention to avoid any subsequent delamination during use. Therefore, the outer surface 5 of the pivot 3 comprises a hard surface layer but does not have any additional hardening layer deposited directly on said outer surface 5. It is obvious that other layers having no hardening function can. be filed. Thus, it is possible to deposit on the outer surface of the pivot a lubricating layer for example.
[0037] Par conséquent, au moins une zone superficielle du pivot est durcie c'est-à-dire que le coeur des pivots 3 et/ou le reste de l'axe, peut rester peu ou pas modifié sans modification notable des propriétés mécaniques de l'axe de balancier 1. Ce durcissement sélectif des pivots 3 de l'axe de balancier 1 permet de cumuler les avantages comme la faible sensibilité aux champs magnétiques, une dureté et une ténacité élevée, dans les zones de contrainte principales tout en ayant une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue. Consequently, at least one superficial zone of the pivot is hardened, that is to say that the heart of the pivots 3 and / or the rest of the axis, can remain little or not modified without significant modification of the mechanical properties. of the balance axis 1. This selective hardening of the pivots 3 of the balance axis 1 makes it possible to combine advantages such as low sensitivity to magnetic fields, high hardness and tenacity, in the main stress areas while having good resistance to corrosion and fatigue.
[0038] L'invention se rapporte également au procédé de fabrication d'un axe de balancier comme expliqué ci-dessus. Le procédé comporte avantageusement selon l'invention les étapes suivantes : <tb><SEP>a) former, de préférence par décolletage ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux, un axe de balancier 1 comportant un pivot 3 en métal à chacune de ses extrémités, ledit métal étant un alliage d'aluminium amagnétique pour limiter sa sensibilité aux champs magnétiques et; <tb><SEP>b) diffuser des atomes par un processus d'implantation ionique selon une profondeur prédéterminée au moins dans la surface externe 5 des pivots 3 afin de durcir en profondeur les pivots au niveau des zones de contraintes principales.[0038] The invention also relates to the method of manufacturing a balance pin as explained above. The method advantageously comprises according to the invention the following steps: <tb> <SEP> a) forming, preferably by bar turning or any other machining technique by chip removal, a balance shaft 1 comprising a metal pivot 3 at each of its ends, said metal being an alloy of non-magnetic aluminum to limit its sensitivity to magnetic fields and; <tb> <SEP> b) diffusing atoms by an ion implantation process to a predetermined depth at least in the external surface 5 of the pivots 3 in order to harden the pivots in depth at the level of the main stress areas.
[0039] L'étape b) de diffusion comprend la diffusion d'atomes d'au moins un élément chimique, par exemple un non-métal, comme de l'azote, l'argon et/ou l'hélium. Ce procédé possède l'avantage de ne pas limiter le type d'atomes diffusés et permettre une diffusion aussi bien interstitielle que substitutionnelle. Diffusion step b) comprises the diffusion of atoms of at least one chemical element, for example a non-metal, such as nitrogen, argon and / or helium. This process has the advantage of not limiting the type of atoms diffused and allowing both interstitial and substitutional diffusion.
[0040] La profondeur de durcissement de la surface externe 5 peut avantageusement être augmentée à l'aide d'un traitement thermique effectué pendant ou après l'étape b) de traitement par implantation ionique. The depth of hardening of the external surface 5 can advantageously be increased using a heat treatment carried out during or after step b) of treatment by ion implantation.
[0041] Selon un mode préférentiel de réalisation, les pivots 3 sont roulés ou polis après l'étape b) afin d'atteindre les dimensions et l'état de surface finaux désirés pour les pivots 3. Cette opération de roulage après traitement permet d'obtenir des axes présentant une résistance à l'usure et aux chocs améliorée par rapport à des axes dont les pivots n'ont subi qu'une opération de durcissement. De ce fait, au moins la surface externe 5 des pivots 3 de l'invention est roulée. According to a preferred embodiment, the pivots 3 are rolled or polished after step b) in order to achieve the desired final dimensions and surface condition for the pivots 3. This rolling operation after treatment allows 'Obtain pins with improved wear and impact resistance compared to pins whose pivots have only undergone a hardening operation. Therefore, at least the outer surface 5 of the pivots 3 of the invention is rolled.
[0042] Avantageusement selon l'invention, quel que soit le mode de réalisation, le procédé peut être appliqué en vrac. Enfin, avantageusement, il a été trouvé que les contraintes compressives du procédé améliorent la résistance à la fatigue et la tenue aux chocs. Advantageously according to the invention, whatever the embodiment, the method can be applied in bulk. Finally, advantageously, it has been found that the compressive stresses of the process improve fatigue resistance and impact resistance.
[0043] Le procédé selon l'invention ne comprend aucune étape de dépôt, directement sur la surface externe 5 du pivot 3, d'une couche de durcissement supplémentaire. The method according to the invention does not include any step of depositing, directly on the outer surface 5 of the pivot 3, an additional hardening layer.
[0044] L'axe de pivotement selon l'invention peut comprendre des pivots traités selon l'invention ou être réalisé entièrement en alliage d'aluminium amagnétique. De plus, le traitement de diffusion de l'étape b) peut être réalisé à la surface des pivots ou sur la totalité des surfaces de l'axe de pivotement. [0044] The pivot axis according to the invention may comprise pivots treated according to the invention or be made entirely of non-magnetic aluminum alloy. In addition, the diffusion treatment of step b) can be carried out on the surface of the pivots or on all of the surfaces of the pivot axis.
[0045] L'axe de pivotement selon l'invention peut être réalisé avantageusement par décolletage ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux à partir de barres en alliage d'aluminium amagnétique de diamètre de préférence inférieur à 3 mm, et préférentiellement inférieur à 2 mm. Les alliages d'aluminium sont connus de l'homme du métier pour être trop mous pour pouvoir être roulés et pour la tenue à l'usure en mouvement. Toutefois, l'utilisation de tels matériaux selon l'invention permet d'une manière surprenante et inattendue de réaliser des axes de pivotement présentant une dureté supérieure à 600 HV permettant d'effectuer un roulage et d'atteindre une longévité satisfaisante en mouvement. Pour réaliser la présente invention, l'homme du métier a dû vaincre le préjugé à utiliser un alliage à base d'aluminium amagnétique pour réaliser une pièce de très faibles dimensions au moyen d'un procédé comprenant une étape de décolletage (ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux) et de roulage. The pivot axis according to the invention can be produced advantageously by bar turning or any other machining technique by removing chips from non-magnetic aluminum alloy bars of diameter preferably less than 3 mm, and preferably less than 2 mm. Aluminum alloys are known to those skilled in the art to be too soft to be able to be rolled and for resistance to wear in motion. However, the use of such materials according to the invention surprisingly and unexpectedly makes it possible to produce pivot pins having a hardness greater than 600 HV making it possible to roll and to achieve a satisfactory longevity in motion. To achieve the present invention, those skilled in the art had to overcome the prejudice of using a non-magnetic aluminum-based alloy to produce a part of very small dimensions by means of a process comprising a turning step (or any other technique. machining by chip removal) and rolling.
[0046] Contre toute attente, le procédé de l'invention permet d'obtenir un axe de pivotement horloger dont au moins les pivots sont formés par décolletage (ou toute autre technique d'usinage par enlèvement de copeaux) et roulage à partir d'un alliage d'aluminium amagnétique. Against all expectations, the method of the invention makes it possible to obtain a horological pivot axis of which at least the pivots are formed by bar turning (or any other machining technique by chip removal) and rolling from a non-magnetic aluminum alloy.
[0047] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, il peut être envisagé de totalement ou quasi-totalement traiter les pivots 3, c'est-à-dire traiter un pourcentage supérieur à 80% du diamètre d des pivots 3 même si cela n'est pas nécessaire pour l'application à des axes de pivotements tels que des axes de balanciers horlogers. Of course, the present invention is not limited to the example illustrated but is susceptible to various variants and modifications which will appear to those skilled in the art. In particular, it can be envisaged to completely or almost completely treat the pivots 3, that is to say treat a percentage greater than 80% of the diameter d of the pivots 3 even if this is not necessary for the application. to pivot axes such as clockwork balance axes.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00929/16A CH712720B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Pivot pin for clockwork movement. |
Applications Claiming Priority (1)
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CH00929/16A CH712720B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Pivot pin for clockwork movement. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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CH712720A2 CH712720A2 (en) | 2018-01-31 |
CH712720B1 true CH712720B1 (en) | 2020-12-15 |
Family
ID=61021917
Family Applications (1)
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CH00929/16A CH712720B1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Pivot pin for clockwork movement. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH712720B1 (en) |
-
2016
- 2016-07-19 CH CH00929/16A patent/CH712720B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH712720A2 (en) | 2018-01-31 |
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