DE1783139B1

DE1783139B1 - Verwendung einer eisen-nickel-legierung fuer federn mit sehr kleinen temperaturkoeffizienten

Info

Publication number: DE1783139B1
Application number: DE19591783139
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr H C Straumann
Original assignee: Institut Straumann AG
Current assignee: Institut Straumann AG
Priority date: 1958-09-04
Filing date: 1959-08-31
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1237328B; DE1783139C2

Description

enthält, wurde ein Draht von 0,6 mm Durchmesser hergestellt. Dieser Draht wurde 10 Minuten bei 1150° C geglüht, in Wasser abgeschreckt und ohne Zwischenglühung auf einen Durchmesser von 0,33 mm heruntergezogen. Aus diesem Material wurden schraubenförmige Federn gewickelt und 1 Stunde lang bei 500⁰C wärmebehandelt. Die Federn wurden zu Eigenschwingungen angeregt und die Schwingungszahl mit einer Normaluhr, die mit einem Quarzschwinger gesteuert war, verglichen. Die Tabelle und die F i g. 2 geben den Gang eines mit diesen Federn ausgerüsteten chwingsystems als Funktion der Temperatur an.

	t	-30	4	emper +7	itur, ° +28	C +50	+67
	-6	T -13	+ 1	+ 1	-6	-16
5 Gang, Sek./Tag	-1

Man sieht, daß die Feder im Temperaturbereich von + 4 bis + 32° C nicht nur einen niedrigen Sekundärfehler von etwa 0,5 Sek./Tag aufweist, sondern ίο daß sie einen gegenüber den bekannten Legierungen bedeutend erweiterten Kompensationsbereich besitzt.

Dieses Beispiel einer Feder zeigt den Fortschritt der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COF^V

Claims

1 2

Nickel, 0,3 bis 3% Beryllium, 0 bis 5% Titan, das

Patentanspruch: ganz oder zum Teil durch Vanadium ersetzt sein kann,

0 bis 3%) vorzugsweise 0 bis 2% Mangan, 0 bis 1%

Verwendung einer Eisen-Nickel-Legierung, be- Silizium, 0 bis 5°/₀ Aluminium, insgesamt höchstens stehend aus 40% Nickel, 9% Molybdän, 0,5% 5 20% an Chrom mit einem Einzelgehalt von 0 bis Beryllium, 0,87% Mangan und 0,21 % Silicium, 15%, Molybdän mit 0 bis 15%, Wolfram mit 0 bis Rest Eisen, die nach einer Homogenisierungs- 15%, Uran mit 0 bis 15%, Tantal mit 0 bis 15% und glühung bei 1150⁰C und Abschrecken in Wasser Kohlenstoffgehalt mit 0 bis 0,1%, Rest Eisen, einer und Kaltverformen bei 500⁰C angelassen ist, als Wärmebehandlung unterworfen, bei welcher der Werkstoff für solche Federn von Federwaagen io Temperaturkoeffizient sich ändert, ohne einen mög- oder Präzisionsinstrumenten sowie für solche liehst kleinen Temperaturkoeffizienten anzustreben Unruhfedern von Uhren, die höchstens schwach oder zu erzielen. In dieser Druckschrift wird noch magnetisch sein dürfen und bei denen der Elastizi- folgendes Legierungsbeispiel erwähnt: 36 % Nickel, tätsmodul im Bereich von+4 bis+32⁰C um nicht 1% Beryllium, 2% Titan, 0,8% Mangan, 0,1% mehr als 0,015% von dem Wert, der bei 20⁰C 15 Silizium und 60,1% Eisen.

gemessen wird, abweichen darf. Für Federn für empfindliche Federwaagen oder

Präzisionsinstrumente sind Legierungen erwünscht,

. deren Elastizitätsmodul bei 20⁰C nicht mehr als

0,015%, vorzugsweise nicht mehr als 0,01% ^von dem 20 bei 4°C gemessenen Wert abweicht. Eine solche Feder

Es ist bereits eine Reihe von Legierungen bekannt- muß, um allen Anforderungen gerecht zu werden, geworden, aus denen thermokompensierende Federn aushärtbar sein, eine kleine Dämpfung besitzen und hergestellt werden können. Als »thermokompensierend« darf höchstens schwach magnetisch sein,
wird dabei eine Feder bezeichnet, deren Elastizitäts- Erfindungsgemäß werden die vorstehenden hohen

modul über einen gewissen Temperaturbereich nicht 25 Anforderungen durch die Verwendung einer Eisenoder nur wenig von der Temperatur abhängt. Dies hat Nickel-Legierung erfüllt, bestehend aus:
zur Folge, daß bei statischen Federn, wie sie z. B. für

Federwaagen verwendet werden, die Federkonstante, 00/ tut 1 ua··

und bei Schwingfedern, wie z. B. in Uhren, die Fre- ^ /0.^M° ¹^^b°^an'

quenz des Schwingsystems über einen gewissen Tem- 30 η 87 ο/μ

peraturbereich konstant oder annähernd konstant ist. J:'^ _o'° ^:^an.^gan'

So werden z. B. in den schweizerischen Patentschriften or/·^{0 lum}'

160 798, 166 535 und 196 408 aushärtbare Ni-Fe-Le- ^{Kest tIsen}'

gierungen mit Be-Zusatz angegeben, aus denen sich die nach einer Homogenisierungsglühung bei 115O⁰C Spiralfedern für Uhren herstellen lassen, welche einen 35 und Abschrecken in Wasser und Kaltverformen bei fast beliebig kleinen thermoelastischen Koeffizienten 500⁰C angelassen ist, als Werkstoff für solche Federn aufweisen. Der thermoelastische Koeffizient ist dabei von Federwaagen oder Präzisionsinstrumenten sowie

durch den Ausdruck für solche Unruhfedern von Uhren, die höchstens

_ 1 E₂-E₁ schwach magnetisch sein dürfen und bei denen der

⁷I ⁼ ~f τ —T ⁴° Elastizitätsmodul im Bereich von +4 bis +32⁰C

^{2 α} nicht mehr als 0,015% von dem Wert, der bei 20⁰C

definiert, wobei E₁ den Elastizitätsmodul bei der gemessen wird, abweichen darf. Hierdurch wird Temperatur T₁ und E₂ den Elastizitätsmodul bei der erreicht, daß Federwaagen, Präzisionsinstrumente oder Temperatur T₂ bedeuten. Die Meßtemperaturen T₁ Uhren, die mit Federn aus der vorstehend erwähnten und T₂ sind bei Messungen in Uhren üblicherweise 45 Eisen-Nickel-Legierung ausgerüstet sind, ihre hohe + 4 und +36⁰C. Präzision auch dann beibehalten, wenn die Instru-

F i g. 1 zeigt den Gang G einer Uhr, die mit einer mente der Einwirkung von Magnetfeldern ausgesetzt Spiralfeder aus bisher üblichem Material versehen ist, sind. Um die geringen Abweichungen des Elastizitätsin Abhängigkeit von der Temperatur T über den moduls durch Wärmeeinwirkung in dem angeführten erwähnten Temperaturbereich. Diese Uhr geht bei 5° Bereich zu erlangen, wären Nickel- und Molybdän- + 4⁰C um 7 Sekunden pro Tag nach, bei 20⁰C um zusätze in größerem Bereich zulässig. Der Erfindung 4 Sekunden pro Tag vor und bei 36° C um 3 Sekunden liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in dem sehr kleinen pro Tag nach. Der mittlere thermoelastische Koeffi- Bereich, der durch einen Anteil von 9% Molybdän zient beträgt also nur 1,4 · 10~⁶ Grad"¹, während der und 40 % Nickel umschrieben ist, thermokompensiethermoelastische Koeffizient von Stahl etwa 200 · 10~⁶ 55 rende Federn geschaffen werden können, die infolge Grad"¹ beträgt. Der Sekundärfehler / jedoch, d. h. ihrer höchstens schwach magnetischen Eigenschaften die Abweichung des Ganges bei der mittleren Tempe- eine hohe Konstanz des Elastizitätsmoduls auch unter ratur 2O⁰C von dem Wert, der sich ergeben würde, Einwirkung von Magnetfeldern gewährleisten,
wenn sich der Gang zwischen +4 und +36⁰C linear

ändern würde, beträgt 10 Sekunden pro Tag. Eine 60 Beispiel

solche Spiralfeder galt bisher bei den Uhrenherstellern .

als gut, obwohl stets eine Feder mit kleinerem oder ^{Aus emer Le}S^ierung> ^die

möglichst ohne Sekundärfehler gewünscht wurde. 40% Ni,

Zum weiteren Stand der Technik gehört nach der 9,0% Mo,

französischen Patentschrift 867 163 ein Verfahren zur 65 0,5% Be,

Veränderung des Temperaturkoeffizienten. Dabei wird 0,87 % Mn,

eine Nickel-Eisen-Legierung, bestehend aus 32 bis 0,21 % Si,

50%, vorzugsweise 32 bis 38 %> insbesondere 36% Rest Fe