DE1154949B - Amagnetic, thermo-compensated spring, especially spiral spring for watches - Google Patents

Amagnetic, thermo-compensated spring, especially spiral spring for watches

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DE1154949B
DE1154949B DEI10684A DEI0010684A DE1154949B DE 1154949 B DE1154949 B DE 1154949B DE I10684 A DEI10684 A DE I10684A DE I0010684 A DEI0010684 A DE I0010684A DE 1154949 B DE1154949 B DE 1154949B
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Dr Reinhard Straumann
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Institut Straumann AG
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Institut Straumann AG
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
    • G04B17/227Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature composition and manufacture of the material used

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Description

Amagnetische, thermokompensierte Feder, insbesondere Spiralfeder für Uhren Die thermoelastische Anomalie, z. B. von thermokompensierten Schwingfedern, konnte bisher ausschließlich an ferromagnetischen Werkstoffen, und zwar wegen des auf der Magnetostriktion beruhenden AE-Effektes erzielt werden, während dies bei amagnetischen Werkstoffen nicht möglich war, obwohl zur Erzielung des Kompensationseffektes dies ebenfalls erstrebenswert gewesen wäre.Amagnetic, thermocompensated spring, especially spiral spring for Clocks The thermoelastic anomaly, e.g. B. of thermocompensated oscillating springs, was previously only able to work on ferromagnetic materials, because of the based on the magnetostriction AE effect can be achieved while this at amagnetic materials was not possible, although to achieve the compensation effect this would also have been desirable.

Auf Grund von Versuchen wurde festgestellt, daß durch einen Ordnungsvorgang, d. h. durch Bildung einer überstrukturbildung, die sich am Einkristall kubisch kristallisierender metallischer Werkstoffe als Folge geeigneter Wärmebehandlung vollzieht, die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls eine Anomalie erlangt, die innerhalb bestimmter Temperaturintervalle zu einem sehr kleinen thermoelastischen Koeffizienten führen kann. Es ist auch nachgewiesen worden, daß ein Ordnungsvorgang an Einkristallen von kubisch kristallisierenden Werkstoffen eine ausgesprochene thermoelastische Anisotropie zur Folge haben kann. Durch geeignete Wärmebehandlung, durch Ziehen und/oder Walzen des polykristallinen Werkstoffes in beliebiger Reihenfolge kann man nun eine Texturbildung im behandelten Draht oder Band erzielen, die, wenn der Einkristall des behandelten, kubisch kristallisierenden metallischen Werkstoffes infolge des erwähnten Ordnungsvorganges thermoelastisch anisotrop ist, eine wesentliche Verstärkung der zu erzielenden thermoelastischen Anomalise des Werkstoffes zu erreichen ermöglicht.On the basis of tests it was found that through an ordering process, d. H. by the formation of a superstructure that crystallizes cubically on the single crystal metallic materials as a result of suitable heat treatment completes the temperature dependency of the modulus of elasticity acquires an anomaly within certain temperature intervals can lead to a very small thermoelastic coefficient. It is also proven been that an ordering process in single crystals of cubic crystallizing Materials can result in a pronounced thermoelastic anisotropy. By suitable heat treatment, by drawing and / or rolling the polycrystalline Material in any order you can now create a texture in the treated Wire or ribbon achieve which, if the single crystal of the treated, cubic crystallizing metallic material thermoelastic as a result of the aforementioned ordering process is anisotropic, a substantial reinforcement of the thermoelastic to be achieved Anomalize of the material enables it to be achieved.

Die erfindungsgemäße thermokompensierte amagnetische Feder, die sich für Schwingsysteme oder für statisch beanspruchte Federn eignet, ist somit dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem amagnetischen metallischen Werkstoff mit kubisch flächenzentriertem bzw. kubisch raumzentriertem Kristallgitter besteht, dessen Einkristalle eine ausgeprägte Anisotropie des thermoelastischen Koeffizienten aufweisen und welcher eine Textur mit Minimalwerten des thermoelastischen Koeffizienten vorzugsweise in der Ziehrichtung bzw. in der Walzrichtung des Federdrahtes oder Federbandes besitzt.The thermocompensated non-magnetic spring according to the invention, which It is therefore suitable for oscillating systems or for statically loaded springs characterized in that they are made of a non-magnetic metallic material with cubic face-centered or body-centered cubic crystal lattice consists of single crystals have a pronounced anisotropy of the thermoelastic coefficient and which a texture with minimum values of the thermoelastic coefficient, preferably in the drawing direction or in the rolling direction of the spring wire or spring strip.

Die erfindungsgemäßen Federn werden dadurch erhalten, daß man einen amagnetischen metallischen Werkstoff, welcher ein kubisch flächenzentriertes bzw. kubisch raumzentriertes Kristallgitter aufweist, in Draht- oder Bandform in beliebiger Reihenfolge und gegebenenfalls wieder einerseits bei einer 1200° C nicht übersteigenden Temperatur homogenisiert, hierauf abschreckt, herunterzieht und flachwalzt, wobei die durch Kaltverformung insgesamt bewirkte Querschnittsverminderung bis zu etwa 95% beträgt, und andererseits durch Erhitzen auf Glühtemperatur derart einem Ordnungsvorgang unterwirft, daß die Kristallite des Werkstoffes eine ausgeprägte Anisotropie des thermoelastischen Koeffizienten aufweisen.The springs of the invention are obtained by having a amagnetic metallic material, which is a face-centered cubic or Has body-centered cubic crystal lattice, in wire or ribbon form in any Sequence and possibly again on the one hand at a temperature not exceeding 1200 ° C Temperature homogenized, then quenched, pulled down and rolled flat, whereby the total cross-section reduction caused by cold deformation up to approx 95%, and on the other hand, such an ordering process by heating to the annealing temperature subjects that the crystallites of the material have a pronounced anisotropy of the have thermoelastic coefficients.

Die Herstellung von für Uhren oder Apparate geeigneten Federn mit spezieller Textur wird in den schweizerischen Patentschriften 294 397, 299 223 und 300 260 beschrieben. Es hat sich nun gezeigt, daß, wenn man Federbänder gemäß den schweizerischen Patentschriften 294 397, 299 223 und 300 260 einem vorsichtigen Glühprozeß unterwirft und hierauf verhältnismäßig langsam abkühlen läßt, diese Textur aufweisenden Federbänder eine überstrukturbildung eingehen, wodurch die Temperaturabhängigkeit des E-Moduls eine Anomalie erlangt, dank welcher ein sehr kleiner thermoelastischer Koeffizient erreicht wird.The production of springs suitable for clocks or apparatus with special texture is described in Swiss patents 294 397, 299 223 and 300 260 described. It has now been shown that if you spring strips according to the Swiss patents 294 397, 299 223 and 300 260 a cautious Subjects this texture to the annealing process and then lets it cool down relatively slowly having spring strips enter into a superstructure formation, whereby the temperature dependence of the modulus of elasticity acquires an anomaly, thanks to which a very small thermoelastic Coefficient is achieved.

Die erfindungsgemäßen Federn besitzen somit weitgehend thermoelastische Anisotropie.The springs according to the invention thus have largely thermoelastic ones Anisotropy.

Auf Grund von Versuchen gelang es unter anderem die thermoelastische Anomalie des Einkristalls von f-Messing am Kristallhaufwerk, d. h. an technisch hergestelltem ß-Messing in Form eines anisotropen, polykristallinen Stabes, dadurch weitgehend zu reproduzieren, indem Drähte und Bänder hergestellt wurden, die eine Ziehtextur bzw. eine Walztextur und außerdem eine weitgehende Ausrichtung der Minimalwerte des thermoelastischen Koeffizienten in der Ziehrichtung bzw. Walzrichtung dank einem Glühen bei etwa 450° C und anschließendem Abkühlen aufwiesen. Es wurde auch festgestellt, daß dank dieser Ziehtextur bzw. Walztextur eine Herabsetzung des thermoelastischen Koeffizienten erreicht worden ist, die den Kompensationsanforderungen von Schwingsystemen für Uhren vollauf genügt. Auch wurde festgestellt, daß durch Kaltstrecken des so thermisch behandelten Materials eine ausgesprochene Zieh- oder Walztextur erreicht wurde, welche die (110)-Richtung vorzugsweise in der Längsrichtung der Drähte oder Bänder aufwies. Auch wurde festgestellt, daß durch Rekristallisation bei etwa 500° C die Textur noch verbessert werden kann. So gelang es nach dem obigen erläuterten Verfahren, die Vorzugslagen der (110)- bzw. (100)-Richtung möglichst parallel zur Draht- oder Bandlängsachse auszubilden und überdies dank dem sich anschließenden Ordnungsvorgang dem so behandelten Federmaterial einen niedrigen thermoelastischen Koeffizienten zu verleihen.On the basis of tests, the thermoelastic, among other things, was successful Anomaly of the single crystal of f-brass on the crystal pile, d. H. on technically manufactured ß-brass in the form of an anisotropic, polycrystalline rod, thereby largely reproduced by making wires and ribbons that have a Drawing texture or a rolling texture and also an extensive alignment of the minimum values of the thermoelastic coefficient in the drawing direction or rolling direction thanks to a glow at about 450 ° C and subsequent cooling. It was also found that, thanks to this drawing texture or rolling texture, a reduction in the thermoelastic Coefficients have been achieved that meet the compensation requirements of oscillating systems fully sufficient for watches. It was also found that by cold stretching the so thermally treated material achieves a pronounced drawing or rolling texture which the (110) direction is preferably in the longitudinal direction of the wires or Had ribbons. It was also found that by recrystallization at about 500 ° C the texture can still be improved. So it succeeded according to the above Method, the preferred positions of the (110) or (100) direction as parallel as possible to the To train wire or strip longitudinal axis and, moreover, thanks to the subsequent Ordering process the spring material treated in this way has a low thermoelastic Give coefficients.

Selbstverständlich soll das an Hand von ß-Messing erläuterte Beispiel nicht einschränkend wirken, da an Stelle von ß-Messing auch andere amagnetische Werkstoffe in Frage kommen, mit denen die gleichen Erfolge erreicht werden, d. h. welche thermoelastisch anisotrop sind und eine Texturwalzung zulassen, die in der Längsachse des Drahtes oder Bandes minimale Werte des thermoelastischen Koeffizienten ergeben.Of course, the example explained on the basis of ß-brass is intended do not have a restrictive effect, since instead of ß-brass there are also other amagnetic ones Materials come into question with which the same successes can be achieved, d. H. which are thermoelastically anisotropic and allow texture rolling that occurs in the Longitudinal axis of the wire or tape minimum values of the thermoelastic coefficient result.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Amagnetische, thermokompensierte Feder für statische und Schwingsysteme, z. B. Schwingfeder, insbesondere Spiralfeder für Uhren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem amagnetischen metallischen Werkstoff mit kubisch flächenzentriertem bzw. kubisch raumzentriertem Kristallgitter besteht, dessen Einkristalle eine ausgeprägte Anisotropie des ihermoelastischen Koeffizienten aufweisen und welche eine Textur mit Minimalwerten des thermoelastischen l#oeffr ziepten in der Ziehrichtung bzw. in der" Walzrichtung des Federdrahtes oder Federbandes bildet. PATENT CLAIMS: 1. Non-magnetic, thermocompensated spring for static and oscillating systems, e.g. B. oscillating spring, in particular spiral spring for watches, thereby characterized in that they are made of a non-magnetic metallic material with cubic face-centered or body-centered cubic crystal lattice consists of single crystals have a pronounced anisotropy of the thermoelastic coefficient and which a texture with minimum values of the thermoelastic l # oeffr tugged in the pulling direction or forms in the "rolling direction of the spring wire or spring strip. 2. Verfahren zur Herstellung einer amagnetischen, thermokompensierten Feder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen amagnetischen metallischen Werkstoff, welcher ein kubisch flächenzentriertes bzw. kubisch raumzentriertes Kristallgitter aufweist, in Draht- oder Bandform in beliebiger Reihenfolge und gegebenenfalls wiederholt einerseits bei einer 1200° C nicht übersteigenden Temperatur homogenisiert, hierauf abschreckt, herunterzieht und flachwalzt, wobei die durch Kaltverformung insgesamt bewirkte Querschnittsverminderung bis zu etwa 95,1/o, beträgt, und andererseits durch Erhitzen auf Glühtemperatur derart einem Ordnungsvorgang unterwirft, daß die Kristallite des Werkstoffes eine ausgeprägte Anisotropie des thermoelastischen Koeffizienten aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 504 864.2. Procedure for the production of an amagnetic, thermocompensated spring according to claim 1, characterized in that one is an amagnetic metallic material which has a face-centered or body-centered cubic crystal lattice, in wire or tape form in any order and, if necessary, repeated on the one hand, homogenized at a temperature not exceeding 1200 ° C, then quenching, pulling down and flattening, being the total by cold deformation caused area reduction up to about 95.1 / o, and on the other hand subjected to such an ordering process by heating to the annealing temperature that the Crystallites of the material have a pronounced anisotropy of the thermoelastic coefficient exhibit. References considered: British Patent No. 504 864
DEI10684A 1954-10-02 1955-09-22 Amagnetic, thermo-compensated spring, especially spiral spring for watches Pending DE1154949B (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1291906B (en) * 1965-10-23 1969-04-03 Vacuumschmelze Gmbh Use of binary niobium-zirconium alloys for non-magnetic springs and non-magnetic mechanical vibrating elements and processes for producing the alloys to be used according to the invention
US3524636A (en) * 1968-03-20 1970-08-18 United Aircraft Corp Cast single crystal spring element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB504864A (en) * 1937-06-01 1939-05-02 Fabriques De Spiraux Reunies S Process for the manufacture of compensating spiral springs for watches, chronometersand the like

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