DE202014005288U1

DE202014005288U1 - Uhrfeder aus austenitischem Edelstahl

Info

Publication number: DE202014005288U1
Application number: DE202014005288.3U
Authority: DE
Original assignee: Nivarox Far SA; Nivarox SA
Current assignee: Nivarox Far SA; Nivarox SA
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2014-07-11
Anticipated expiration: 2024-06-27
Also published as: WO2014206582A3; CH708231B1; RU2016102576A; CH708232A2; WO2014206582A2; JP2016528377A; CN105392910B; RU2635979C2; HK1222419A1; JP6951300B2; CN105392910A; CH708231A2; FR3007853A1; FR3007853B1; EP3014362A2; CN204848989U; CH708232B1; US10048649B2; JP2018204112A; US20160147195A1

Abstract

Uhr- oder Schmuckfeder (1), die aus einer Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, und mit Mangan und Stickstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) zumindest in ihrer Zone mit geringster Dicke eine Dicke von weniger als 0,20 mm aufweist, und außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Massenzusammensetzung der Legierung Folgende ist: – Chrom: Minimalwert 15%, Maximalwert 25%; – Mangan: Minimalwert 5%, Maximalwert 25%; – Stickstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 0,90%; – Kohlenstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 1,00%; – wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,40% und 1,50% liegt; – wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,125 und 0,550 liegt; – Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 12,0%; – Eisen: der Rest auf 100%.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Uhrfeder, die aus einer Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, und mit Mangan und Stickstoff hergestellt ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Uhrfedergehäuse mit mindestens einer derartigen Feder.
Die Erfindung betrifft auch ein Zeitmessgerät, insbesondere eine Uhr, das mindestens ein derartiges Uhrfedergehäuse und/oder eine derartige Feder enthält.
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Uhrwerke und insbesondere der Zugfedern eines Federgehäuses, eines Schlagwerks oder dergleichen und der Federscheiben wie Sperrkegel, Stoßdämpfer oder dergleichen.
Das Verhalten und die Lebensdauer der Uhrfedern, insbesondere eines Federgehäuses, ist ein altes Problem. Die Hersteller von Uhrfedern sind immer auf der Suche nach Materialien, die eine Lebensdauerverlängerung, im Wesentlichen mit einem verbesserten Ermüdungsverhalten und einer Gangreservezunahme insbesondere für die Speicherfedern, Federn eines Federgehäuses oder Schlagwerkfedern ermöglichen.
Die Verwendung von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt hat es sehr bald ermöglicht, die gewünschten Elastizitätseigenschaften zu erhalten, aber ihre Empfindlichkeit gegen Korrosion in Verbindung mit einer dauerhaften Verwendung unter Kräften nahe ihrer Reißlast hat häufig zu einem Bruch ab den ersten Korrosionspunkten geführt. Außerdem neigen diese Stähle dazu, dauerhafte Verformungen anzunehmen, die die Gangreserve verändern, da ihre proportionale Dehngrenze viel geringer als ihre Elastizitätsgrenze ist.
Zahlreiche Legierungen wurden in den verschiedensten Zusammensetzungen und mit unterschiedlichen Behandlungen getestet. Die Dokumente BE 475 783 , CH 279 670 , US 647 783 und US 2 524 660 im Namen von Elgin schlagen Lösungen unter Verwendung einer Legierung auf der Basis von Kobalt, einer Kombination aus Chrom und Molybdän und einer Kombination aus Nickel, Eisen und Mangan mit komplexen Bearbeitungsverfahren, die die Kosten des Produkts verteuern, vor.
Das Dokument WO 2005/045532 im Namen von Seiko schlägt eine Legierung auf der Basis von Titan vor, wobei Elemente der Vanadiumgruppe beigemengt sind.
Bestimmte Hersteller haben Federn mit Oberflächenschichten, die vom Kernmaterial verschieden sind, entwickelt, wie im Dokument WO 02/04836 im Namen von Seiko, oder im Dokument CH 383 886 im Namen von Sandvik oder im Dokument CH 330 555 im Namen von Fabrique Suisse des Ressorts d'Horlogerie, oder im Dokument EP 2 511 229 im Namen von GFD-Diamaze oder auch im Dokument EP 1 442 436 im Namen von CSEM.
Amorphe Legierungen sind auch aus dem Dokument WO2012/01941 im Namen von Rolex mit einem hohen Boranteil oder auch EP 2 133 756 im Namen von Rolex (metallisches Glas) oder auch aus dem Dokument DE 10 2011 001 783 im Namen von Vacuumschmelze bekannt.
Alle diese Materialien sind äußerst kostspielig und kein Produkt, das für die betrachtete Anwendung real wirksamer ist als andere, ist auf dem Markt erschienen.
Zahlreiche Legierungen im Handel könnten rein theoretisch für die Herstellung von Uhrfedern geeignet sein, aber ihre Erprobung unter realen Produktionsbedingungen trifft auf zahlreiche Begrenzungen, was die sehr schwache Entwicklung in Bezug auf die in der Uhrmacherei verwendeten Materialien für die Herstellung von Federn, vor allem Spiralfedern, erklärt.
Und tatsächlich erweisen sich sehr zahlreiche Legierungen, die auf dem Papier geeignet wären und die vielleicht in der Makromechanik, in der Elektrotechnik, in Schwermaschinen oder dergleichen geeignet sind, als absolut unbrauchbar, sobald der Versuch unternommen wird, sie in Uhrdimensionen zu transformieren.
Aus dem Dokument CH 703 796 im Namen von Générale Ressorts ist eine stickstoffhaltige Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Legierung weist eine starke Konzentration an Stickstoff in Lösung (0,75 bis 1% Stickstoff) auf. Bei der Herstellung der Legierung ist die Konzentration an Stickstoff in Lösung schwierig genau zu steuern. Eine geringe Zunahme des Gehalts an Stickstoff in Lösung in der Legierung kann zu einem Verlust der Dehnbarkeit der Legierung führen, was zu dem Effekt, der für ein Material angestrebt wird, das als Feder dienen muss, im Gegensatz steht.
Außerdem hat der Stickstoffgehalt einen starken Einfluss auf die Kinetik der Ausfällung von Chromnitriden, und wenn der Stickstoffgehalt in der Größenordnung von 1% liegt, ist die Härtungsgeschwindigkeit der Legierung, die es ermöglicht, das Auftreten von Nitriden zu vermeiden, erhöht, was die Industrialisierung der Behandlungsverfahren dieser Legierungen schwierig und kostspielig macht.
Außerdem ist die Herstellung von Federn aus derartigen Legierungen sehr problematisch. Das klassische Programm zur Bearbeitung besteht darin, einen gegossenen Barren aus einer Legierung durch Schmieden, Walzen zu transformieren, vor der Bearbeitung durch Ziehen oder Drahtziehen eines Walzdrahts mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 6 mm, der anschließend geschält und gebeizt wird, vor einer Reihe von Drahtziehvorgängen und Kaltwalzen: insbesondere erweisen sich der Vorgang des Schälens und die Vorgänge des Drahtziehens als besonders schwierig, sogar unmöglich, wenn versucht wird, Federn mit sehr kleiner Abmessung zu erhalten, insbesondere Spiralfedern eines Uhrfedergehäuses mit einer Dicke von weniger als 0,200 mm, oder auch Spiralfedern eines Hemmmechanismus, die eine Dicke in der Größenordnung von 0,050 mm aufweisen können.
Tatsächlich äußern sich diese Vorgänge, die notwendigerweise am Material durchgeführt werden, in bedeutenden Temperaturerhöhungen von mehreren zehn oder hundert Grad Celsius. Die Stickstoffstähle mit einem Prozentsatz nahe 1% Stickstoff oder mehr sind nun sehr empfindlich gegen derartige Temperaturerhöhungen, da ab ungefähr 200°C Ausfällungen von Nitriden oder anderen versprödenden Verbindungen entstehen können, was jegliche Anwendung auf Uhren für Legierungen verbietet, deren theoretische Zusammensetzung zufriedenstellend sein müsste, um die angestrebten Elastizitätseigenschaften zu erreichen. Die Versprödung äußert sich in Rissen im drahtgezogenen Draht, was ihn für die Vollendung ungeeignet macht.
Eine Verringerung der Vorschubgeschwindigkeiten beim Drahtziehen und Walzen kann diese Temperaturerhöhungen verringern, jedoch ohne sie zu beseitigen; aber dieser Vorschub ist folglich so gering, dass die Kosten des Materials für eine industrielle Verwendung unerschwinglich werden. Um von einem Durchmesser von 6 mm auf einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,6 mm überzugehen (das heißt in einem Querschnittsverhältnis von 100 zu 1), müssen nämlich zwischen 30 und 50 aufeinander folgende Drahtziehvorgänge durchgeführt werden (es ist zulässig, den Querschnitt bei jedem Durchgang um 9 bis 15% zu verringern), und eher ungefähr 50 Vorgänge nur zum Begrenzen der Erhitzungspunkte, ohne zu vergessen, dass Zwischenwärmebehandlungsvorgänge auch erforderlich sind.
Die Stickstoffstähle sind schwierig herzustellen, ihre Ausführung ist schwierig und kostspielig, deshalb haben sie wenig Begeisterung auf dem Gebiet der allgemeinen oder Präzisionsmechanik angetroffen, wobei die einzigen bekannten Anwendungsgebiete die Kieferorthopädie, Prothesen, und die Elektrotechnik (Halteringe von Motoren oder Wechselstromgeneratoren) sind, folglich im Wesentlichen makroskopische oder Schwermaschinen-Anwendungen. Die Theorie, die ihnen spezielle Eigenschaften zuschreibt, eckt folglich an der Ausführungspraxis an.
Folglich ist es aufgrund dieser Nachteile nicht möglich, irgendeine Stickstofflegierung für die Herstellung von Uhrfedern zu verwenden, und es ist wichtig, eine sehr spezielle Auswahl zu treffen, um die Herstellung eines Materials zu ermöglichen, das als Rohmaterial vom Drahttyp typischerweise mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,60 bis 1,00 mm verwendet wird, das anschließend insbesondere durch Kaltwalzen transformiert wird, um eine Feder mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt zu erhalten.
Die Problematik des Herstellers von Uhrfedern besteht folglich darin, eine Legierung mit zweckmäßigen Stickstoff- und Kohlenstoffzusammensetzungen zu bestimmen, um die Bearbeitung zuerst eines derartigen Rohmaterials vom Drahttyp mit einem Durchmesser von einigen zehntel mm, anschließend einer Profilfeder mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt mit einer Dicke von einigen hundertstel mm möglich zu machen.
Wenn eine offensichtliche Besonderheit der Uhrfedern ihre spezielle Dimensionierung ist, besteht eine andere Eigenschaft in ihrer Verwendung unter sehr speziellen metallurgischen Ermüdungsbedingungen: diese Federn werden nämlich ständig Kräften nahe ihrer Bruchgrenze ausgesetzt, was einer zyklisch-plastischen Ermüdung entspricht. Ein so unter zyklisch-plastischer Ermüdung arbeitendes Material muss besonders vollkommen sein, um jeglichen vorzeitigen Bruch nach einer verringerten Anzahl von Zyklen zu vermeiden.
Wenn die Legierungen untersucht werden, die in der Theorie für die Herstellung von Uhrfedern geeignet sein könnten, besteht logischerweise ein Interesse an den Legierungen vom austenitischen Typ mit kubisch flächenzentrierter Struktur.
Das Dokument US 6682 582 B1 im Namen von Speidel BASF beschreibt verschiedene Legierungen mit einem hohen Anteil an Chrom (16 bis 22%), 0,08 bis 0,30 Massen-% Kohlenstoff und 0,30 bis 0,70 Massen-% Stickstoff und weniger als 9% Mangan und weniger als 2% Molybdän.
Das Dokument KR 2009 0092144 im Namen von Korea Mach. & Materials INST offenbart eine Mangan-Chrom-Nickel-Molybdän-Legierung, wobei der Gesamtbetrag des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0,60% und 0,90% liegt, insbesondere in bestimmten Legierungen der Familie mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45% und einem Stickstoffgehalt von weniger als 0,45%.
Das Dokument JP H02 156047 im Namen von Nippon Steel Corp beschreibt eine Legierung mit 5 bis 25% Mangan, 15 bis 22% Chrom, 0,10% bis 0,30% Kohlenstoff und 0,3% bis 0,6% Stickstoff.
Die Auswahl einer Legierung, die tatsächlich transformiert werden kann, um eine Uhrfeder herzustellen, ist angesichts der Fülle der Literatur schwierig. Sehr zahlreiche Dokumente beschreiben tatsächlich Legierungen, die nur in der Theorie geeignet sein könnten, da sie austenitische Legierungen sind, die die angestrebten Besonderheiten aufzuweisen scheinen, wie das Dokument JP 2004 137 600 A im Namen von Nano Gijustu Kenkyusho, das Dokument JP 2009 249 658 A im Namen von Daido Steel Co., Ltd., das Dokument FR 2 776 306 A1 im Namen von Ugine Savoie SA oder auch das Dokument DE 196 07 828 A1 im Namen von VSG EN & Schmiedetechnik GmbH.
Es ist nun gut zu verstehen, dass, wenn alle in diesen Dokumenten beschriebenen Legierungen in der Theorie geeignet sein könnten, sehr wenige die Formgebungsanforderungen des Fachmanns auf dem Gebiet erfüllen, der deshalb einer ausführlichen Erprobung nachgehen muss, um eine Auswahl zu treffen, und jede ausgewählte Legierung unter reellen Herstellungsbedingungen testen muss, was nicht im Bereich des einfachen Lesers dieser Dokumente liegt.
Insbesondere wird eine Feder eines Federgehäuses, ein Aufziehelement einer mechanischen Uhr, aus einem Metallband hergestellt und wird um eine Achse aufgewickelt und in einer Federgehäusetrommel aufgenommen. Das von Auréle MAIRE unterzeichnete Dokument im Journal Suisse d'horlogerie, Band 5/6 vom 1. Januar 1968, Seiten 213–219, XP001441388, legt eine Theorie von Federgehäusen mit schneller Rotation dar, das die freie Form eines Violinschlüssels einer Spiralfeder und die Optimierung der Geometrie für eine maximale verfügbare Energie beschreibt.
Die klassische Herstellung einer Spiralfeder, insbesondere eines Federgehäuses, aus einem Rohmaterial vom Drahttyp mit einem Durchmesser von einigen zehntel mm (das tatsächlich bereits ein Produkt ist, das im Verlauf eines äußerst komplexen und langen Prozesses transformiert wurde, wie weiter oben beschrieben) wird in mehreren Schritten ausgeführt:

– Walzen eines Metalldrahts, um ein Band zu erhalten,
– Schneiden des Bandes auf eine definierte Länge, wahlweise einschließlich des Schneidens eines Fensters an einem der Enden,
– Herstellung einer Schnecke am Ende des Bandes, das das Fenster enthält, um die Befestigung des Bandes an der Welle zu ermöglichen (entweder durch ein im Band hergestelltes Fenster, wenn die Welle einen Haken enthält, oder auch durch Reibung des Bandes an der Welle. Dieser Schritt wird in zwei Teilen ausgeführt:
– Herstellung der ersten Schnecke, die einem Kreis mit einem Umlauf mit einem Durchmesser von weniger als der Achse entspricht, um das Einhängen des Hakens in das Fenster sicherzustellen, oder gegebenenfalls dieses Halten durch Reibung;
– Herstellung einer zweiten Schnecke, die in der Praxis einer Spirale mit zunehmendem Radius auf ungefähr 0,75 Umläufen entspricht, um die Zentrierung der Schnecke in der Trommel sicherzustellen, wenn die Feder entspannt wird,
– Glätten des Rests des Bandes in der umgekehrten Richtung der Schnecke,
– Befestigung des Flanschs,
– Einsetzen in die Trommel.

Die Besonderheit der Feder des Federgehäuses besteht darin, dass das Material durch die beim ersten Spannen auferlegte Verformung mit seiner maximalen Spannung entlang der ganzen Bogenlänge arbeitet. Wenn die Feder aus der Trommel entnommen wird, ergibt sich eine Violinschlüsselgleichgewichtsform aus diesem ersten Spannen.
Der Uhrengestalter versucht, Federn mit einem guten Verhalten und einer zufriedenstellenden Lebensdauer herzustellen, die er zuverlässig und vor allem reproduzierbar herstellen kann. Die Schwierigkeit ist die Auswahl oder die Ausarbeitung einer Legierung, die es ermöglicht, die erforderlichen Leistungen zu erhalten, und die Herstellung von Spiralfedern mit mindestens einer Zone mit einer Dicke von weniger als 0,200 mm und/oder mit mindestens einer Zone mit einem Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm und insbesondere weniger als 0,75 mm, sogar weniger als 0,60 mm. Der Uhrengestalter kann folglich nicht aus dem Katalog eine Legierung nur wegen ihrer theoretischen physikalischen Eigenschaften auswählen, sondern muss spezielle Vollendungsbandbreiten erproben, einerseits für den Draht, der als Rohmaterial dient, und andererseits für die endgültige Feder, und für die Zusammensetzung und Behandlung der Legierung geeignete Parameter bestimmen, die die Herstellung derartiger Rohdrähte und derartiger Federn möglich machen können.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Uhr- oder Schmuckfeder, insbesondere eine Spiralfeder wie eine Zugfeder eines Federgehäuses oder eines Schlagwerks oder dergleichen oder auch eine Federscheibe wie ein Sperrkegel, Stoßdämpfer oder dergleichen zu verwirklichen, die eine verbesserte Dehnbarkeit aufweist, weniger kostspielig und in industrieller Weise leichter herzustellen ist in Bezug auf die gewöhnlichen Legierungen für die Herstellung von derartigen Federn.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Feder nach Anspruch 1, ein Federgehäuse nach Anspruch 32 und ein Zeitmessgerät nach Anspruch 33 gelöst.
Tatsächlich führen die bekannten sogenannten Legierungen mit hohem Stickstoffanteil (höher als 1 Massen-%) zu verbesserten mechanischen Eigenschaften, sind jedoch schwieriger zu transformieren, da eine Legierung mit hohem Stickstoffanteil spröde ist und die Kinetik der Ausfällung von Chromnitriden sehr schnell ist, was die Ausführung einer derartigen Legierung schwierig macht.
Dazu hat die Erfindung als Gegenstand eine Uhr- oder Schmuckfeder, die aus einer Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, und vom superaustenitischen Typ mit Mangan und Stickstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder zumindest in ihrer Zone mit der geringsten Dicke eine Dicke von weniger als 0,20 mm aufweist,
und auch dadurch gekennzeichnet, dass die Massenzusammensetzung der Legierung Folgende ist:

– Chrom: Minimalwert 15%, Maximalwert 25%;
– Mangan: Minimalwert 5%, Maximalwert 25%;
– Stickstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 0,90%;
– Kohlenstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 1,00%;
– wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts an Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,40% und 1,50% liegt;
– wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts an Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,125 und 0,550 liegt;
– Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 12,0%;
– Eisen: der Rest auf 100%.

Die Erfindung betrifft auch ein Uhrfedergehäuse mit mindestens einer derartigen Feder.
Die Erfindung betrifft auch ein Zeitmessgerät, insbesondere eine Uhr, mit mindestens einem derartigen Uhrfedergehäuse und/oder einer derartigen Feder.
Durch einen geringen Stickstoffgehalt können durch Hinzufügen von Kohlenstoff verbesserte mechanische Eigenschaften aufrechterhalten werden, während die industrielle Ausführung der Legierung verbessert wird. Der geringe Stickstoffgehalt ermöglicht es insbesondere, die Dehnbarkeit der Legierung zu verbessern. Außerdem kann die Anwesenheit von zusätzlichem Stickstoff die Bildung von Karbiden ermöglichen, die die mechanischen Eigenschaften der Legierung verbessern.
Wenn diese Legierung für die Herstellung eines Federgehäuses verwendet wird, das als Energiequelle in einem mechanischen Uhrwerk verwendet wird, ermöglicht ihre verbesserte Dehnbarkeit, den Durchmesser der Schnecke zu verringern und gleichzeitig für einen gegebenen Federgehäusetrommeldurchmesser die Gangreserve des Uhrwerks zu erhöhen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen hervor, in denen:
1 schematisch und in der Perspektive eine Feder eines Federgehäuses gemäß der Erfindung darstellt, wobei die internen Zonen der Schnecke und externen Zonen zur eventuellen Flanschbefestigung nicht detailliert dargestellt sind;
2 eine Feder eines Federgehäuses gemäß der Erfindung in ihrer freien Violinschlüsselform mit einem im Wesentlichen linearen Teil in einer Richtungsumkehrzone der Konkavität darstellt;
3 schematisch ein Zeitmessgerät mit einem Federgehäuse darstellt, das mit einer erfindungsgemäßen Feder ausgestattet ist.
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Uhrwerke und insbesondere Energiespeicherfedern, Rückstellfedern oder Dämpfungsfedern: eine Spiralfeder wie eine Zugfeder eines Federgehäuses oder eines Schlagwerks oder dergleichen, oder auch eine Federscheibe wie ein Sperrkegel, Stoßdämpfer oder dergleichen.
Die Erfindung muss sich dem Problem der Herstellung von Uhrfedern mit sehr großer Lebensdauer, mit kleinen Abmessungen und insbesondere Spiralfedern mit einer Dicke von weniger als 0,200 mm stellen.
Nur eine sehr lange Versuchsarbeit ermöglicht es, theoretisch geeignete Legierungen zu testen und den oder die Parameter zu bestimmen, die die Brauchbarkeit mit den erforderlichen Leistungen und Abmessungen gestatten.
Ganz besonders wird das Problem verstärkt, wenn es darum geht, eine Spiralfeder 1 mit einer angepassten inneren Windung 11 herzustellen, im Fall eines Federgehäuses an einem Spund oder einer Welle 50 mit sehr kleinem Durchmesser, geringer als 4,3 mm, und insbesondere geringer als 1,5 mm, sogar geringer als 1,2 mm, in den sogenannten Federgehäusen ”mit verringertem Spunddurchmesser”, oder im Fall einer Spiralfeder eines Hemmmechanismus mit einer Spiralrolle auch mit einem sehr kleinen Durchmesser insbesondere von weniger als 1,5 mm. Die metallurgischen Versuche sind insbesondere speziell auf die maximalen Dehnungswerte konzentriert.
Die Erprobungsarbeit zeigt, dass die Eignung für die Herstellung einer derartigen Spiralfeder direkt mit dem Verhältnis C/N zwischen den Massenprozentsätzen von Kohlenstoff und Stickstoff in der Legierung, das in einer spezifischen Bandbreite eingeschränkt werden muss, sowie mit den absoluten und relativen Grenzen der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte verbunden ist. Diese Herstellung umfasst klassisch ein Entwurfsprogramm mit einer Transformation eines gegossenen Barrens aus einer Legierung durch Schmieden, Walzen und eventuell durch Ziehen oder Drahtziehen für das Erhalten eines Walzdrahts mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 6 mm, der anschließend geschält und gebeizt wird, vor einer Reihe von weiteren Drahtziehvorgängen, die durch Wärmebehandlungen zur Umkristallisation getrennt sind. Ein Endbearbeitungsprogramm folgt, das mindestens ein weiteres Drahtziehen und mindestens ein Kaltwalzen, dann Endbearbeitungsvorgänge umfassen kann, die für das Herstellen der Geometrie der Spirale geeignet sind, insbesondere gemäß dem freien Profil des sogenannten Violinschlüsseltyps.
Der Fall der Herstellung einer Uhrspiralfeder 1 umfasst die innewohnende Schwierigkeit bei der Herstellung mindestens einer Zone mit sehr geringem Krümmungsradius, insbesondere einem Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm.
Ein Spezialfall ist jener eines Federgehäuses mit sogenanntem verkleinertem Spund, das heißt, das einen K-Faktor unterhalb 9 aufweist: bei der gewöhnlichen Herstellung einer Feder eines Federgehäuses liegt der K-Faktor (Quotient des Radius der Achse des Federgehäuses durch die Dicke des Bandes der Feder) erfahrungsgemäß zwischen 9 und 16, um sicherzustellen, dass das Produkt nicht spröde ist, und um seine Herstellung zu ermöglichen. Die Theorie der Uhrmacherei empfiehlt einen K-Faktor zwischen 10 und 16, wobei der Wert 11 der am häufigsten verwendete ist. Jegliche Verringerung des K-Faktors ermöglicht es, die Anzahl von Umläufen der Feder des Federgehäuses bei gleichem Außenvolumen wesentlich zu steigern und folglich die Gangreserve der Uhr zu erhöhen. Diese Verringerung ist mit der Minimierung des Durchmessers des Spunds verbunden, der weit unterhalb des Werts von 2,15 mm, und insbesondere unter dem Wert von 1,5 mm liegt, was auferlegt, dass die ausgewählte Legierung sowie ihre Behandlung die Herstellung von Krümmungsradien, die so gering wie 2,15 mm oder weniger sind, ohne Bruch und ohne letztendliche Schwächung der Feder ermöglichen. Die Problematik ist für eine Spiralfeder eines Hemmmechanismus ähnlich, deren innere Windung sich an einer Spiralrolle mit Abmessungen abstützt, die zu jenen des Spunds einer Feder eines Federgehäuses vergleichbar sind.
Die Erfindung ermöglicht es, eine Stahllegierung zu definieren, die für die Herstellung von Uhrfedern, insbesondere für eine Spiralfeder eines Federgehäuses oder eines Hemmmechanismus, geeignet ist, die eine verbesserte Dehnbarkeit in Bezug auf die Legierungen des Standes der Technik aufweist und leichter in industrieller Weise herzustellen ist als diese letzteren.
Die Erfindung betrifft eine Uhr- oder Schmuckfeder, die aus einer Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, und mit Mangan und Stickstoff besteht.
Gemäß der Erfindung weist die Feder 1 zumindest in ihrer Zone mit geringster Dicke eine Dicke von weniger als 0,20 mm auf.
Gemäß der Erfindung ist die Massenzusammensetzung der Legierung dieser Feder 1 Folgende:

– Chrom: Minimalwert 15%, Maximalwert 25%;
– Mangan: Minimalwert 5%, Maximalwert 25%;
– Stickstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 0,90%;
– Kohlenstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 1,00%;
– wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,40% und 1,50% liegt;
– wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts an Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,125 und 0,550 liegt;
– Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 12,0%;
– Eisen: der Rest auf 100%.

Insbesondere liegt die Gesamtmenge an Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0,4% und 1,5% und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff liegt zwischen 0,125 und 0,5.
In einer speziellen Ausführung liegt der Massengehalt von Stickstoff zwischen 0,40% und 0,75%.
In einer spezielleren Ausführung liegt der Massengehalt von Stickstoff zwischen 0,45% und 0,55%.
In einer speziellen Ausführung liegt der Massengehalt von Kohlenstoff zwischen 0,15% und 0,30%.
In einer spezielleren Ausführung liegt der Massengehalt von Kohlenstoff zwischen 0,15% und 0,25%.
In einer speziellen Ausführung liegt der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 1,00%.
In einer spezielleren Ausführung liegt der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 0,80%.
In einer speziellen Ausführung liegt das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,250 und 0,550.
In einer spezielleren Ausführung liegt das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,270 und 0,550.
Spezieller liegt die Gesamtmenge an Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0,4% und 1,5% und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff liegt zwischen 0,125 und 0,5.
Die Wahl des Bereichs, in dem sowohl:

– der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts an Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 0,80% liegt, als auch
– das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,270 und 0,550 liegt,

Gemäß einer vorteilhaften Variante liegt die Gesamtmasse an Kohlenstoff und Stickstoff der Legierung zwischen 0,6% und 1% und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff der Legierung liegt zwischen 0,35 und 0,5.
Gemäß einer bevorzugten Variante liegt die Gesamtmenge an Kohlenstoff und Stickstoff der Legierung zwischen 0,75% und 1% und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff der Legierung liegt zwischen 0,4 und 0,5.
In einer speziellen Ausführung liegt der Massengehalt an Chrom, das vorhanden ist, um die Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen (die historisch ein Hauptproblem für das Verhalten der Uhrfedern, insbesondere eines Federgehäuses, ist) zwischen 16,0% und 20,0%.
In einer speziellen Ausführung liegt der Massengehalt an Chrom zwischen 16,0% und 17,0%.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der Chromgehalt der Legierung zwischen 16 und 20 Massen-% der Gesamtmasse und der Kohlenstoffgehalt liegt zwischen 0,15 und 0,3 Massen-% der Gesamtmasse.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform liegt der Mangangehalt der Legierung zwischen 10 und 16 Massen-% der Gesamtmasse und vorzugsweise zwischen 11 und 13 Massen-% der Gesamtmasse und vorzugsweise ist ihr Niobgehalt geringer als 0,25 Massen-% der Gesamtmasse.
Gemäß einer speziellen Zusammensetzung ist mindestens eines der Zusatzmetalle ein Karbid bildendes Element aus einer Gruppe, die Molybdän, Wolfram, Vanadium, Niob, Zirkonium und Titan umfasst, durch Ersetzen einer äquivalenten Masse von Eisen in der Legierung mit einem Massengehalt zwischen 0,5% und 10,0%. Die Verunreinigungen und andere Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen werden folglich auf 3% und insbesondere auf 2% begrenzt.
In einer speziellen Ausführung ist dieses mindestens eine Karbid bildende Element Molybdän mit einem Massengehalt zwischen 2,5% und 4,2%. Das Molybdän ermöglicht es, die Korrosionsbeständigkeit und die Lochfraßbeständigkeit zu verbessern; es ermöglicht die Ausfällung von Molybdänkarbiden. In einer spezielleren Ausführung liegt der Massengehalt von Molybdän zwischen 2,6% und 2,8%.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform umfasst die Legierung auch in der Grenze von 0,5 Massen-% der Gesamtmasse mindestens ein anderes Karbid bildendes Element als Molybdän aus einer Gruppe, die Wolfram, Vanadium, Niob, Zirkonium und Titan umfasst, durch Ersetzen einer äquivalenten Masse von Eisen in der Legierung, und die Legierung umfasst vorzugsweise weniger als 0,5 Massen-% Nickel.
In einer speziellen Ausführung liegt der Gesamtbetrag des Massengehalts der Verunreinigungen und der Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen zwischen 0 und 6,0%.
In einer speziellen Ausführung liegt der Gesamtbetrag des Massengehalts der Verunreinigungen und der Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen zwischen 0 und 3,0%.
In einer speziellen Ausführung ist eines der Zusatzmetalle Nickel. Das Nickel fördert wie das Mangan die Bildung einer austenitischen Phase und verbessert die Löslichkeit. Für eine Anwendung auf eine Feder, die in einem Uhrwerk eingeschlossen ist, ohne Hautkontakt mit dem Benutzer ist es möglich, einige Prozent Nickel ohne negative Folge für den Benutzer in die Legierung aufzunehmen. In einer speziellen Ausführung liegt der Massengehalt von Nickel zwischen 0 und 0,10%.
In einer speziellen Ausführung ist eines der Zusatzmetalle Niob mit einem Massengehalt zwischen 0 und 0,25%.
Die austenitische Struktur einer derartigen Legierung ist aufgrund der guten Kaltverformbarkeit, die sie ermöglicht, tatsächlich für eine Feder erforderlich. Sie weist einen weiteren Vorteil auf, der im Inneren eines Uhrwerks keineswegs vernachlässigbar ist, der mit dem amagnetischen Charakter des Austenits im Gegensatz zu Ferrit oder Martensit verbunden ist.
Wiederum genügt die Wahl eines relativ niedrigen C/N-Prozentsatzes, insbesondere geringer als 0,550, um von den Vorteilen zu profitieren, die mit der Anwesenheit des Kohlenstoffs verbunden sind, und zeigt im Vergleich zu einem höheren C/N-Prozentsatz für einen gleichen Gesamtbetrag von C + N eine überlegene Fähigkeit der Legierung, eine austenitische Struktur anzunehmen, wie es in den Gleichgewichtsdiagrammen der Literatur zu sehen ist. Ebenso ermöglicht ein nicht zu niedriger Stickstoffprozentsatz, sich vom Ferritbereich fern zu halten.
Die Erfindung ermöglicht eine Herstellung von Uhrfedern, die wirtschaftlicher ist als jene der bekannten Federn des Standes der Technik, die einen erhöhten Stickstoffprozentsatz aufweisen, der ihre Transformation schwierig und kostspielig macht. In diesem Fall müssen nämlich die Bearbeitungsverfahren unter einem erhöhten Druck (mehrere Atmosphären) und/oder mit Additiven durchgeführt werden.
Deshalb ist es vorteilhaft, einen Teil des Stickstoffs durch Kohlenstoff zu ersetzen. Es ist bekannt, dass die spröde-dehnbare Übergangstemperatur TT einer rostfreien Legierung, wie betrachtet, ungefähr einer Regel folgt, gemäß der der Wert von TT in Kelvin zum Gesamtbetrag eines ersten Terms gleich 300-mal der Stickstoffgehalt und eines zweiten Terms gleich 100-mal der Kohlenstoffgehalt proportional ist.
Jeglicher Austausch von Stickstoff gegen Kohlenstoff hat folglich einen direkten Einfluss mit einer Verringerung dieser spröde-dehnbaren Übergangstemperatur. Tatsächlich ermöglicht es die Verwendung eines geringen Stickstoffgehalts auf der Höhe des geringsten Stickstoffgehalts der bekannten Legierungen des Standes der Technik, durch Hinzufügen von Kohlenstoff durch die Bildung von Karbiden verbesserte mechanische Eigenschaften aufrechtzuerhalten, während die industrielle Ausführung der Legierung verbessert wird. Der geringe Stickstoffgehalt ermöglicht es insbesondere, die Dehnbarkeit der Legierung zu verbessern. Die Verringerung des Stickstoffprozentsatzes ist auch vorteilhaft, was die Ausfällung von Nitriden betrifft.
Wenn eine erfindungsgemäße Legierung für die Herstellung einer Feder eines Federgehäuses verwendet wird, die als Energiequelle in einem mechanischen Uhrwerk verwendet wird, wird ein Nutzen aus ihrer verbesserten Dehnbarkeit gezogen, die es ermöglicht, für einen gegebenen Trommeldurchmesser des Federgehäuses den Durchmesser der Schnecke zu verringern und ebenso die Gangreserve des Uhrwerks zu erhöhen.
Was die industrielle Herstellung betrifft, kann die Bearbeitung einer Legierung mit sowohl Kohlenstoff als auch Stickstoff in diesen Mengen und Verhältnissen bei Atmosphärendruck durchgeführt werden, was einen gewissen wirtschaftlichen Vorteil darstellt. Die speziellen Prozentsätze von Kohlenstoff und Stickstoff, die für die Erfindung ausgewählt werden, stellen einen guten Kompromiss dar, wobei die Legierung genügend Stickstoff zum Stabilisieren der austenitischen Struktur umfasst und diese speziellen Zusammensetzungen die stabilsten Legierungen ergeben.
Durch Auswählen von speziellen Ausführungen der Legierung wird eine nachstehende spezielle Zusammensetzung, die besonders gut für die Uhrfedern und insbesondere jene eines Federgehäuses geeignet ist, mit einer Bearbeitung mit annehmbaren Kosten, einer Ausführung ohne besondere Komplikation mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, einer guten Korrosionsbeständigkeit, geringen plastischen Verformungen und einer langen Lebensdauer erhalten. Diese spezielle Zusammensetzung ist auf Masse bezogen Folgende:

– Chrom: Minimalwert 16,0%, Maximalwert 17,0%;
– Mangan: Minimalwert 9,5%, Maximalwert 12,5%;
– Stickstoff: Minimalwert 0,45%, Maximalwert 0,55%;
– Kohlenstoff: Minimalwert 0,15%, Maximalwert 0,25%;
– wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 0,80% liegt;
– wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,27 und 0,55 liegt;
– Molybdän: Minimalwert 2,6%, Maximalwert 2,8%;
– Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 3,0%;
– Eisen: der Rest auf 100%.

Die so hergestellte Feder 1 weist eine austenitische Struktur mit hoher mechanischer Beständigkeit auf und weist eine hohe Ermüdungsbeständigkeit, eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und ist amagnetisch.
In einer Anwendung des Typs Uhrspiralfeder, Federgehäuse oder Hemmmechanismus umfasst diese Feder 1 mindestens eine Zone mit einem Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm.
In einer vorteilhaften Anwendung ist die erfindungsgemäße Feder 1 eine Spiralfeder und insbesondere eine Spiralfeder eines Federgehäuses oder eine Spiralfeder eines Hemmmechanismus.
Insbesondere umfasst diese Feder 1 eine innere Windung 11, die einen Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm, insbesondere weniger als 0,75 mm aufweist.
Insbesondere weist diese Feder 1 zumindest in ihrer Zone mit geringster Dicke und insbesondere auf der Höhe dieser inneren Windung 11 eine Dicke von weniger als 0,20 mm, insbesondere weniger als 0,06 mm auf.
Die 1 stellt den Spezialfall dar, in dem die Feder 1 eine Spiralfeder 10 eines Federgehäuses ist.
2 stellt eine Feder 10 eines Uhrfedergehäuses für das spiralförmige Wickeln um eine Welle 50 und mit einer Lamelle mit einer ersten inneren Windung 11, die eine erste Schnecke bildet, mit einer ersten Länge L1 zwischen ihrem inneren Ende und einem Punkt A, der in 2 sichtbar ist, und die an eine derartige Welle 50 mit einem gegebenen theoretischen Radius RT angepasst ist, dar.
In der Fortsetzung der Darstellung wird unterschiedslos benannt:

– erste Windung 1 oder erste Schnecke zum Bezeichnen der innersten Windung der Feder des Federgehäuses, die die Welle des Federgehäuses auf einem Umlauf umspannen soll, und
– zweite Windung 2 oder zweite Schnecke, der Teil der Feder, der direkt nach dieser ersten Windung kommt, mit derselben Richtung der Konkavität wie diese erste Windung 1, in einem anfänglichen Zustand bei der Ausgabe aus der Fertigung und vor jeglicher Montage an einer derartigen Welle und vor jeglichem Spannen, im freien und flachen Zustand der Feder des Federgehäuses gemäß der Erfindung.

Als Vorderseite der Feder wird jene ihrer inneren Windung 11 auf der Seite ihrer Befestigung an der Federgehäusewelle bezeichnet und als Rückseite wird jene ihrer äußeren Windung 4, die sich an der Trommel des Federgehäuses festklemmt, bezeichnet.
Gemäß der Erfindung umfasst in einem anfänglichen Zustand bei der Ausgabe aus der Fertigung und vor jeglicher Montage an einer derartigen Welle 50 und vor jeglichem Spannen, im freien und flachen Zustand diese Feder 10 von innen nach außen im Anschluss an die erste innere Windung 11 eine zweite Windung 2 mit einer zweiten Länge L2 (zwischen dem Punkt A und einem Wendepunkt B, der in 2 sichtbar ist), mit derselben Richtung der Konkavität wie die erste innere Windung 11.
Auf diese zweite Windung 2 folgt über eine Wendezone 3 eine Wicklung 4 mit einer Richtung der Konkavität entgegengesetzt zu jener der inneren Windung 11.
Und die Form der Feder 10 gemäß der Erfindung umfasst an jedem Punkt außerhalb dieser Wendezone 3 einen lokalen Krümmungsradius RC, der zwischen einem lokalen minimalen Krümmungsradius RCMIN und einem lokalen maximalen Krümmungsradius RCMAX liegt.
Dieser lokale Krümmungsradius RC ist größer als der lokale minimale Krümmungsradius RCMIN, um sicherzustellen, dass die Lamelle der Feder 10 mit ihrer maximalen Spannung an jedem Punkt ihrer Bogenlänge bei ihrem ersten Spannen belastet wird.
Und dieser lokale Krümmungsradius RC ist geringer als der lokale maximale Krümmungsradius RCMAX, um sicherzustellen, dass diese Feder 10 bei ihrem Einsetzen in die Trommel nicht bricht.
Im bevorzugten Fall eines K-Faktors unterhalb 9 wird die zweite Länge L2 der zweiten Windung 2 für das Erhalten eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen dem theoretischen Radius RT einerseits und der mittleren Dicke EM der Feder 10 auf der Höhe der ersten inneren Windung 11 andererseits berechnet, wobei dieses vorbestimmte Verhältnis geringer ist als 9.
Um eine Feder eines Federgehäuses mit verkleinertem Spund (K-Faktor weit unterhalb 9) herstellen zu können, muss eine erste Standardschnecke hergestellt werden, gefolgt von einer zweiten Schnecke mit mehr als 0,75 Umläufen, um die Bruchgrenze des Materials beim Einsetzen in die Trommel nicht zu überschreiten.
Insbesondere entspricht in einer speziellen Anwendung auf eine Feder 10, die aus einer derartigen erfindungsgemäßen Legierung besteht, die abgewickelte zweite Länge L2 der zweiten Windung 2 einer Spirale mit mindestens einem Umlauf der Feder 10, um die Belastung dieser Feder 10 bei ihrem ersten Spannen zur Inbetriebnahme, damit sie in einen sogenannten Betriebszustand gesetzt wird, zu verringern und um die lokale Differenz der Krümmung an jedem Punkt zwischen dem anfänglichen Zustand und dem Betriebszustand möglichst zu verringern.
Als Variante ist es möglich, andere Parameter zu beeinflussen, insbesondere und ohne Begrenzung:

– die Verdünnung der Lamelle nahe der Schnecke;
– die Anwendung einer speziellen Wärmebehandlung nahe der Schnecke, um die Dehnbarkeit des Materials zu verbessern;
– den Aufbau der die Feder bildenden Legierung.

Die Erfindung ermöglicht es, für eine Feder, die aus einem gegebenen Material hergestellt ist, über den gewöhnlichen Verwendungsbereich hinauszugehen.
Die Erfindung ermöglicht es, einen noch niedrigeren K-Faktor als die bekannten Faktoren für ein gegebenes Material einzusetzen.
In der speziellen Anwendung der Erfindung auf ein Federgehäuse mit verkleinertem Spund ist dieses vorbestimmte K-Verhältnis geringer als 9 und liegt vorzugsweise nahe 5 oder 6.
Ein sehr niedriger K-Faktor ist sehr vorteilhaft, da er es ermöglicht, die Gangreserve des entsprechenden Federgehäuses zu erhöhen. Tatsächlich äußert sich das gewonnene Volumen in einer Erhöhung der Anzahl von Entwicklungsumläufen der Feder des Federgehäuses.
In spezieller Weise entspricht die zweite abgewickelte Länge L2 der zweiten Windung 2 mindestens zwei Umläufen der Feder 10, um die Belastung der Feder 10 bei ihrem ersten Spannen zur Inbetriebnahme, damit sie in einen sogenannten Betriebszustand gesetzt wird, zu verringern und um die lokale Differenz der Krümmung an jedem Punkt zwischen dem anfänglichen Zustand und dem Betriebszustand möglichst zu verringern.
Die Erfindung betrifft auch ein Uhrfedergehäuse 100 mit einer Welle 50 mit einem gegebenen theoretischen Radius RT und mindestens einer derartigen Feder 10.
Die Erfindung betrifft auch ein Zeitmessgerät 200 mit mindestens einem derartigen Federgehäuse 100 und/oder mindestens einer derartigen Feder 1 oder einer derartigen Spiralfeder 10 gemäß der Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

BE 475783 [0007]
CH 279670 [0007]
US 647783 [0007]
US 2524660 [0007]
WO 2005/045532 [0008]
WO 02/04836 [0009]
CH 383886 [0009]
CH 330555 [0009]
EP 2511229 [0009]
EP 1442436 [0009]
WO 2012/01941 [0010]
EP 2133756 [0010]
DE 102011001783 [0010]
CH 703796 [0014]
US 6682582 B1 [0024]
KR 20090092144 [0025]
JP 02156047 [0026]
JP 2004137600 A [0027]
JP 2009249658 A [0027]
FR 2776306 A1 [0027]
DE 19607828 A1 [0027]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Auréle MAIRE unterzeichnete Dokument im Journal Suisse d'horlogerie, Band 5/6 vom 1. Januar 1968, Seiten 213–219, XP001441388 [0029]

Claims

Uhr- oder Schmuckfeder (1), die aus einer Edelstahllegierung mit einer Basis, die aus Eisen und Chrom gebildet ist, die gemäß einer kubisch flächenzentrierten austenitischen Struktur angeordnet ist, und mit Mangan und Stickstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) zumindest in ihrer Zone mit geringster Dicke eine Dicke von weniger als 0,20 mm aufweist, und außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Massenzusammensetzung der Legierung Folgende ist: – Chrom: Minimalwert 15%, Maximalwert 25%; – Mangan: Minimalwert 5%, Maximalwert 25%; – Stickstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 0,90%; – Kohlenstoff: Minimalwert 0,10%, Maximalwert 1,00%; – wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,40% und 1,50% liegt; – wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,125 und 0,550 liegt; – Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 12,0%; – Eisen: der Rest auf 100%.
Feder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Stickstoff zwischen 0,40% und 0,75% liegt.
Feder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Stickstoff zwischen 0,45% und 0,55% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Kohlenstoff zwischen 0,15% und 0,30% liegt.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Kohlenstoff zwischen 0,15% und 0,25% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 1,00% liegt.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 0,80% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,250 und 0,550 liegt.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,270 und 0,550 liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Mangan zwischen 9,5% und 12,5% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Chrom zwischen 16,0% und 20,0% liegt.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Chrom zwischen 16,0% und 17,0% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Zusatzmetalle ein Karbid bildendes Element aus einer Gruppe, die Molybdän, Wolfram, Vanadium, Niob, Zirkonium und Titan umfasst, mit einem Massengehalt zwischen 0,5% und 10,0% ist.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Zusatzmetalle Molybdän mit einem Massengehalt zwischen 2,5% und 4,2% ist.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Molybdän zwischen 2,6% und 2,8% liegt.
Feder (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung auch in der Grenze von 0,5 Massen-% der Gesamtmasse der Legierung mindestens ein anderes Karbid bildendes Element als Molybdän aus einer Gruppe umfasst, die Wolfram, Vanadium, Niob, Zirkonium und Titan umfasst.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtbetrag des Massengehalts der Verunreinigungen und der Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen zwischen 0 und 6,0% liegt.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtbetrag des Massengehalts der Verunreinigungen und der Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen zwischen 0 und 3,0% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Zusatzmetalle Nickel ist.
Feder (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Massengehalt von Nickel zwischen 0 und 0,10% liegt.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Zusatzmetalle Niob mit einem Massengehalt zwischen 0 und 0,25% ist.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Massenzusammensetzung Folgende ist: – Chrom: Minimalwert 16,0%, Maximalwert 17,0%; – Mangan: Minimalwert 9,5%, Maximalwert 12,5%; – Stickstoff: Minimalwert 0,45%, Maximalwert 0,55%; – Kohlenstoff: Minimalwert 0,15%, Maximalwert 0,25%; – wobei der Gesamtbetrag (C + N) des Massengehalts von Kohlenstoff und Stickstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse zwischen 0,60% und 0,80% liegt; – wobei das Verhältnis (C/N) des Massengehalts von Kohlenstoff im Verhältnis zur Gesamtmasse in Bezug auf jenen von Stickstoff zwischen 0,27 und 0,55 liegt; – Molybdän: Minimalwert 2,6%, Maximalwert 2,8%; – Verunreinigungen und Zusatzmetalle mit Ausnahme von Eisen: Minimalwert 0%, Maximalwert 3,0%; – Eisen: der Rest auf 100%.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) mindestens eine Zone mit einem Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm umfasst.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) eine Spiralfeder ist, die eine innere Windung (11) mit einem Krümmungsradius von weniger als 2,15 mm umfasst.
Feder (1) nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) mindestens eine Zone mit einem Krümmungsradius von weniger als 0,75 mm umfasst.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spiralfeder ist, die zumindest in ihrer Zone mit der geringsten Dicke auf der Höhe ihrer inneren Windung (11) eine Dicke von weniger als 0,20 mm aufweist.
Feder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Feder (10) eines Federgehäuses ist.
Feder (10) eines Uhrfedergehäuses nach Anspruch 27 für das spiralförmige Aufwickeln um eine Welle (50) und mit einer Lamelle mit einer ersten inneren Windung (11), die eine erste Schnecke bildet, mit einer ersten Länge (L1), die an eine Welle (50) mit gegebenem theoretischem Radius (RT) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem anfänglichen Zustand bei der Ausgabe aus der Fertigung und vor jeglicher Montage an einer derartigen Welle (50) und vor jeglichem Spannen, im freien und flachen Zustand die Feder (10) von innen nach außen im Anschluss an die erste innere Windung (11) eine zweite Windung (2) mit einer zweiten Länge (L2) in der gleichen Richtung der Konkavität wie die erste innere Windung (11) umfasst, auf die über eine Wendezone (3) eine Wicklung (4) mit einer Richtung der Konkavität entgegengesetzt zu jener der inneren Windung (11) folgt, und dass die Form der Feder (10) an jedem Punkt außerhalb der Wendezone einen lokalen Krümmungsradius (RC) umfasst, der zwischen einem lokalen minimalen Krümmungsradius (RCMIN) und einem lokalen maximalen Krümmungsradius (RCMAX) liegt, wobei der lokale Krümmungsradius (RC) größer ist als der lokale minimale Krümmungsradius (RCMIN), um sicherzustellen, dass die Lamelle der Feder (10) mit ihrer maximalen Spannung an jedem Punkt ihrer Bogenlänge ab ihrem ersten Spannen belastet wird, und der lokale Krümmungsradius (RC) geringer ist als der lokale maximale Krümmungsradius (RCMAX), um sicherzustellen, dass die Feder (10) bei ihrem Einsetzen in die Trommel nicht bricht.
Feder (10) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewickelte zweite Länge (L2) der zweiten Windung (2) einer Spirale von mindestens einem Umlauf der Feder (10) entspricht, um die Belastung der Feder (10) bei ihrem ersten Spannen zur Inbetriebnahme, damit sie in einen sogenannten Betriebszustand gesetzt wird, zu verringern und um die lokale Differenz der Krümmung an jedem Punkt zwischen dem anfänglichen Zustand und dem Betriebszustand möglichst zu verringern.
Feder (10) nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der lokale Krümmungsradius (RC) größer ist als der lokale minimale Krümmungsradius (RCMIN), um sicherzustellen, dass die Lamelle der Feder (10) mit ihrer maximalen Spannung an jedem Punkt ihrer Bogenlinie ab ihrem ersten Spannen belastet wird.
Feder (10) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der lokale Krümmungsradius (RC) geringer ist als der lokale maximale Krümmungsradius (RCMAX), um sicherzustellen, dass die Feder (10) bei ihrem Einsetzen in die Trommel nicht bricht.
Uhrfedergehäuse (100) mit einer Welle (50) mit einem gegebenen theoretischen Radius (RT) und mindestens einer Feder (10) nach einem der Ansprüche 28 bis 31.
Zeitmessgerät (200), insbesondere eine Uhr, mit mindestens einem Federgehäuse (100) nach dem vorangehenden Anspruch und/oder einer Feder (1, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 31.