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Uhrfeder Eine der häufigsten Ursachen für das Stehenbleiben der Taschenuhren
und der Pendeluhren ist der Bruch der Antriebsfeder oder Gehäusefeder. Dieses Zerspringen
bzw. Zerbrechen wird hervorgerufen entweder durch die sogenannte Ermüdung des Metalls
oder durch lokale Korrosionen.
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Man hat bis jetzt für die Herstellung von Uhrfedern fast ausschließlich
gehärteten und angelassenen Kohlenstoffstahl verwendet, der bisher das Metall zu
sein schien, welches es gestattet, die größte Arbeitsmenge in dem verfügbaren kleinen
Raum des Federgehäuses zu speichern.
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Indessen besitzt der Kohlenstoffstahl, so wie er gegenwärtig benutzt
wird, eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung und ist der interkristallinen
Korrosion und dem Rosten unterworfen.
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Die Uhrfeder nach der Erfindung, deren Form und Dimensionen die gleichen
sein können wie diejenigen der normalen Federn, besteht aus einer nicht oxydierenden
Legierung, die bei gleichem Raumbedarf die gleiche Arbeitsmenge speichert und das
gleiche Drehmoment liefert wie eine Stahlfeder, aber eine viel größere Widerstandsfähigkeit
gegen Ermüdung und unter den normalen Bedingungen eine vollkommene Beständigkeit
gegen Korrosion und Oxydation aufweist.
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Diese Vorteile werden durch die Verwendung einer nicht oxydierenden
Legierung erhalten, die aus Kobalt,
Nickel und Eisen, mit oder ohne
einem'oder mehreren der Metalle Chrom, Wolfrarn, Molybdän oder Tantal, besteht und
durch einen Zusatz von Niob und Titan gekennzeichnet ist, die zusammen als härtende
Elemente wirken.
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Nachdem im Laufe der Herstellung der Legierung durch eine oder mehrere
thermische Behandlungen bei Temperaturen von iioo bis 1250' dieser härtende
Bestandteil, Niob und Titan, in Lösung gebracht wurde, verleiht derselbe der Legierung,
beispielsweise durch das später noch beschriebene endgültige Anlassen, eine sehr
erhöhte Elastizitätsgrenze und eine Ermüdungsfestigkeit, welche beiden Eigenschaften
viel größer sind als- diejenigen, die man erhält durch die Verwendung eines der
beiden Elemente allein.
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Der Curie-Punkt dieser Legierung kann unter die Umgebungstemperatur
durch einen ausreichenden Zusatz von Chrom herabgedrückt werden, der die vorstehend
erwähnten Eigenschaften nicht merklich ändert und die Legierung so unmagnetisch
macht. Der Kohlenstoff, der als Verunreinigung anwesend. sein kann, schadet als
solcher nicht.
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Eine solche Feder bereitet keine HersteHungsschwierigkeiten; jede
thermische Behandlung von 5 Minuten bis zu 2 Stunden bei 5oo bis,7oo' härtet
die Feder beträchtlich und erhöht die Vickers-Anfangshärte der Legierung über 150
kg/mm2.
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Die Temperatur und die Dauer der thermischen Behandlung können in
diesen weiten Grenzen variieren, und man kann letztere so wählen, daß sie es bei
der Erzielung der optimalen Härtung gestattet, die Feder in der gewünschten Form
zu fixieren. Zahlreiche Versuche haben es gestattet, die Grenzen det Zusammensetzung
der Legierung folgendermaßen festzulegen: 2o bis 35 0/0 Nickel io
- 250/0 Eisen 1 - 50/0 Titan I - 50/() Niob 0 - 200/,
Chrom o - io 0/() Wolfram o - io ()/, Molybdän 0 - 5()/o Tantal
Rest qm - 45-11/0 Kobalt, wobei die Gesamtmenge von Titan und Niob zwischen
3 und -7 l)/, zu verstehen ist.
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Variationen der Zusammensetzung der Legierung in den angegebenen Grenzen
gestatten es, die Elastizität oder die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern, ohne die
Korrosionsfestigkeit zu verringern. Ein kleiner Zusatz von Mangan erleichtert die
Herstellung der Legierung, wie es bei allen Eisenlegierungen der Fall ist.
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Federn aus einer Legierung mit 9,1 11/0 Nickel, 34 0/, Kobalt,
ig l)/, Eisen, 14/o Chrom, 6 (l/, Molybdän, 2,5 0/, Titan, 9-,5 0/0
Niob, o,5 11/0 Tantal, o,5 ()/, Mangan, die durch einstündige Behandlung bei 52o'
gehärtet sind, liefern ein Drehmoment und eine Federarbeit, die denjenigen einer
Feder aus Stahl bester Qualität von den gleichen Dimensionen gleich sind, jedoch
zeigen diese Federn eine Ermüdungsfestigkeit, die vier- bis siebenmal größer ist
und eine sehr gute Korrosionsfestigkeit.
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Eine solche Feder erleidet keine bleibende Verformung während der
Arbeit und behält ihre Form in freier Lage nach dem ersten Aufziehen praktisch bei,
bis sie bricht.
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Die große Korrosionsfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit dieser Feder
ist einerseits auf die Zusammensetzung der Legierung und andererseits auf die Tatsache
zurückzuführen, daß im Gegensatz zur Kohlenstoffstahlhärtung die härtende therinische
Behandlung die Bestandteile der Legierung zu einem gewissen strukturellen Gleichgewicht
führt, indem im Innern des Metalls die Spannungen ausgeglichen werden, denen es
notwendigetweise unterworfen ist.
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Wenn auch die Feder, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist,
ihre hauptsächliche Anwendung in den Triebwerken von Taschenuhren und Pendeluhren
findet, kann sie ohne weiteres mit allen ihren Vorzügen in jedem anderen Uhrwerk
verwendet werden, dessen Aufziehen mechanisch oder von Hand geschieht, sowie in
den Triebwerken von Meß-, Kontroll- und Zeitschaltapparaten.
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Diese neue Feder zeigt also eine Haltbarkeit, die viel größer ist
als die der besten Stahlfedern; sie vermeidet die durch Rost und Korrosion verursachten
Brüche, ohne daß diese Eigenschaften mit einer Verringerung der entwickelten Kraft
oder der gespeicherten Arbeit in einem bestimmten Volumen und einer erforderlichen
Änderung der Dimensionen des Gehäuses verbunden wären.