DE899507C - Anwendung des Verfahrens zur Verbesserung des thermoelastischen Koeffizienten mit geringem Sekundaerfehler bei der Herstellung von Kompensationsspiralfedern fuer Uhren auf Eisenlegierungen - Google Patents

Description

• Anwendung des Verfahrens zur Verbesserung des thermoelastischen Koeffizienten mit geringem Sekundärfehler bei der Herstellung von Kompensationsspiralfedern für Uhren auf Eisenlegierungen Bei der Herstellung von Kompensationsspiralfedern für Uhren, Chronometer u. dgl. wurden zur Kompensation des thermoelastischen Koeffizienten mit geringem Sekundärfehler bei gleichzeitiger Härtung, Formfixierung und Stabilisierung sowie Schaffung einer geringen inneren Reibung der Uhrfeder schon folgende Maßnahmen und Arbeitsgänge vorgeschlagen: a) Verwendung einer an sich bekannten austenitischen, aushärtbaren Chrom-Nickel-Eisen-Legierung mit 0,3 bis. i % KohlenstOff, 0,5 bis a% Mangan, o,2 bis i% Silizium, 32 bis 42% Nickel, q. bis 8% Chrom, 0,5 bis 4% Wolfram, o,5 bis q.0/0 Molybdän, Rest Eisen, mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor; b) Verarbeitung dieser Legierung zu Draht in bekannter Weise durch Ziehen mit Zwischenglühungen; c) Erhitzung des Drahtes auf eine Temperatur, bei der feste übersättigte Lösung der Legierungselemente vorliegt, mit nachfolgender beschleunigter Abkühlung; d) Weiterverarbeitung des Drahtes durch Kaltziehen mit anschließender Kaltauswalzung in Bandform; e) Richten des Bandes und Wicklung der Spiralfeder und, f) Erhitzen der Spiralfeder auf eine solche Temperatur und mit einer derartigen Behandlungsdauer, daß eine Aushärtung und eine Fixierung stattfindet. Die Ausscheidungshärtung wird hierbei :durch Ausfällen von Carbiden bewirkt, die Härtebehandlung erfordert hohe Glühtemperaturen in der Nähe von 115o° C und die Nickel-Eisen-Legierungen sind carbidhaltige, austenitische Legierungen, die außer dem Eisen, Nickel, Chrom, Mangan auch noch andere Elemente enthalten, die mit dem Austenit eine feste Lösung zu bilden imstande sind. Der Kohlenstoff ist unbedingt erforderlich, da er eines der Elemente ist, welches durch seine Ausscheidung die Aushärtung bewirkt.
• Hierbei besteht die Gefahr, daß, die als Härtungsmittel dienenden Carbde bei der hohen Aushärtungstemperatur wieder in Lösung gehen, so daß -die Legierungen nach dem Fixieren unstabil sind, Diese Gefahr wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß man eine Nickel-Aluminium-Eisen-Legierung mit der Zusammensetzung o bis o,lo-% Kohlenstoff, 0,5 bis 2°/o Mangan, o,2 bis 1% Silizium, 35 bis 46.% Nickel, i bis 511o Aluminium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphorbenutzt. Die Ausscheidungshärtung wird dabei durch Ausfällen eines Härtungsbestandteils hervorgerufen, der aufs Nickel und Aluminium gebildet wird. Die Legierung wird bei Temperaturen in der Nähe von 60o° C dem Fixieren unterworfen, bei welchen Temperaturen gleichzeitig auch die Härtesteigerung und die thermoelastische Kompensation erzielt "wird. Die Aushärtung bei Temperaturen in der Nähe von 60o° C bewirkt die Ausfällung der härtenden Bestandteile, wobei jedoch nicht die Gefahr besteht, daß dieselben wieder in Lösung gebracht werden. Bei den Legierungen besteht daher auch nicht die Gefahr, daß, sie nach dem Fixieren unstabil sind.
• Das Aluminium kann zum Teil durch Titan bis zu 4°/0 oder durch Bor bis zu 40/0 ersetzt werden, wobei diese beiden Zusätze übrigens auch nebeneinander zugegen sein können. Der .Gehalt an einem der Elemente Titan .oder Bor beträgt wenigstens o,lo"/o, und die Gesamtmenge von Aluminium -I- Titan + Bor soll unter 5@/0 liegen.
• Schließlich kann der Legierung zur Bildung von Carbiden Kohlenstoff von o,lo bis 1% und kohlenstoffbindende Elemente, wie Chrom, bis zu 4%, Molybdän bis zu 4%, Wolfram bis zu 4°/a zugesetzt werden, unter der Bedingung, daß mindestens eines dieser Elemente zugegen ist, sein Gehalt mindestens 0,5% beträgt und die Gesamtmenge von Kohlenstoff -I- Chrom -E- Molybdän -I- Wolfram unter 6% liegt.
• Es ist anderseits zu beachten, daß, die Gesamtmenge der in der austenitischen Grundmaisse nach der Behandlung in fester Lösung verbleibenden Zusätze auf die thermoelastische Anomalie derart zur Auswirkung kommt, daS der thermische Koeffizient des Elastizitätsmoduls Null wird und der sogenannte Sekundärfehler gering ausfällt.
• Die Behandlung einer solchen Legierung kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden: a) Während des Ziehens Einschaltung beliebig vieler Zwischenglühungen. Erzielung eines gewünschten Drahtdurchmessers, der im allgemeinen zwischen 0,4 und i mm schwankt.
• Solche Zwischenglühungen bedingen einerseits eine Erhitzung auf 975 bis iiooo° C für eine Legierung, die weniger als o,lo°/o Kohlenstoff enthält, und auf 1,25 bis 1175° C, wenn der Gehalt der Legierung an Kohlenstoff zwischen o,lo und 1% liegt, und anderseits eine rasche Abkühlung in Luft, Wasser, Öl oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit. Sie bezwecken, die Legierung im Sinne einer Warmbehandlung für das nachfolgende Weiterziehen geeignet zu machen und, wenn der Kohlenstoffgehalt höher als o,lo-% ist, die nachherige Ausfällung der Carbide in genau bestimmter Gefügeform vorzubereiten.
• b) Eine verhältnismäßig rasche Schlußabkühlung des im Ziehvorgang nach a) erhaltenen. Drahtes. Diese Behandlung umfaßt eine langsame Erhitzung bei 975 bis looo° C, wenn die Legierung mehr als o,loo/o Kohlenstoff: enthält, um das Inlösungbringen der Carbide zu veranlassen, dann eine rasche Abkühlung in Luft, Wasser, Öl od. dgl.
• c) Ein Fertigziehen, Breitwalzen des Drahtes und Kalibrieren des Bandes, lauter Vorgänge, die kalt ohne Zwischenglühungen erfolgen.
• d) Das Aufwinden des Federbandes in Spiralform.
• e) Die Fixierung der Form der Spirale durch Erhitzen derselben während einer bestimmten Zeit und auf eine bestimmte Temperatur, die zueinander derart abgestimmt sein müssen, daß die fünf Bedingungen der Härtung, Stabilisierung, Formfixierung, Regelung der inneren Reibung und Ein-Stellung des thermaelastischen Koeffizienten der Spirale erfüllt werden. Beispielsweise wird diese Fixierung in normalen Fällen 1/2 bis 7 Stunden und Temperaturen von 575 bis 65o° C beanspruchen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung des thermoelastischernKoeffizienten mit geringenLSekundärfehler bei der Herstellung von. Kompensationsspiralfedern für Uhren, Chronometer u. dgl., austenitischen, aushärtbaren Nickel- und Eisenlegierungen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor, gekennzeichnet durch folgende `-Ausnahmen: a) Verwendung einer Nickel-Aluminium Ensen-Legierung mit der Zusammensetzung: o bis o;l0% Kohlenstoff, 0,5 bis 20/0 Mangan, o,2 bis i-0/0 Silizium, 35 bis 46°/o Nickel, i bis 5 % Aluminium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor; b) Verarbeitung dieser Legierung- zu Draht in bekannter Weise durch Ziehen mit Zwischenglühungen; c) Erhitzen des Drahtes auf eine Temperatur, bei der eine feste übersättigte Lösung der Legierungselemente vorliegt, mit anschließender beschleunigter Abkühlung; d) Weiterverarbeitung des Drahtes durch Kaltziehen mit anschließender Kaltauswalzung in Bandform; e) Richten des Bandes und Wicklung der Spiralfeder; f) Erhitzen der Spiralfeder auf eine solche Temperatur und mit einer derartigen Behandlungsdauer, daß eine Aushärtung und Fixierung stattfindet.
2. 2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i auf eine Legierung der Zusammensetzung: o bis. o,ioa/o Kohlenstoff, o,5 bis 2% Mangan, o,2 bis I '/ü Silizium, 35 bis 46% Nickel, i bis 4% Aluminium, o bis: 4% Titan, o bis 4% Bor, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß wenigstens eines der Elemente Titan oder Bor zugegen ist, sein Gehalt mindestens o,ioa/o beträgt und die Gesamtmenge Aluminium -f- Titan + Bor geringer als 5 % ist.
3. 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i auf eine Legierung der Zusammensetzung: o,io bis i % Kohlenstoff, 0,5 bis 2.0/0 Mangan, o,2 bis 10/0 Silizium, 35 bis 46% Nickel, i bis 5 % Aluminium, o@ bis 4°/o- Chrom, o bis 4% Wolfram, o bis 4°/o Molybdän, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß wenigstens eines der Elemente Chrom, Molybdän oder Wolfram- zugegen. ist, sein Gehalt wenigstens 0,5% beträgt und die Gesamtmenge an Kohlenstoff + Chrom -I- Molybdän + Wolfram unter 6% liegt.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i auf eine Legierung der Zusammensetzung: o,i,o bis i % Kohlenstoff, o,5 bis 2% Mangan, o,2 bis 10/0 Silizium, 35 bis 46% Nickel, i bis 4% Aluminium, o bis 4°/o Chrom, o bis 4% Wolfram, o bis 4% Molybdän, o bis 4% Titan, o bis 4% Bor, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß wenigstens eines der Elemente Titan oder Bor zugegen ist, sein Gehalt wenigstens o,io% beträgt und die Gesamtmenge an. Aluminium + Titan -I- Bor unter 51/o liegt, und wobei ferner wenigstens eines der Elemente Chrom, Molybdän oder Wolfram zugegen ist, sein Gehalt wenigstens o,5 % beträgt und die Gesamtmenge an Kohlenstoff + Chrom -I- Molybdän + Wolfram unter 6,1/o liegt.