EP4177676A1 - Axe horloger amagnetique - Google Patents

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EP4177676A1
EP4177676A1 EP21206294.7A EP21206294A EP4177676A1 EP 4177676 A1 EP4177676 A1 EP 4177676A1 EP 21206294 A EP21206294 A EP 21206294A EP 4177676 A1 EP4177676 A1 EP 4177676A1
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EP
European Patent Office
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axis
less
preferably substantially
molybdenum
manganese
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21206294.7A
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German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien Jeanneret
Nicolas Golay
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Atokalpa Succursale De Alle De Sff Composants Horlogers SA
Original Assignee
Atokalpa Succursale De Alle De Sff Composants Horlogers SA
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Filing date
Publication date
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    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B43/00Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/007Antimagnetic alloys
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • 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
    • G04B17/04Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063Balance construction

Definitions

  • the present invention relates to the field of watchmaking. It relates, more particularly, to a non-magnetic horological axis intended to equip a wheel, a pinion, a balance, an anchor, a mobile or the like of a horological movement.
  • the materials chosen must have adequate hardness to resist friction and wear when the movement is running, particularly in the case of a balance wheel. This implies a high hardness, but the material must also be machinable in order to be able to shape the axis without difficulty, which implies a lower hardness and often insufficient at the level of the wear of the axis.
  • a classic solution to overcome this drawback is to manufacture the axle in a material which is relatively easy to machine, whether it is a steel, a copper alloy or another alloy, and then to carry out a heat treatment in order to harden it to the minus its surface.
  • Another known solution consists in the deposition of a hard outer layer, such as diamond-like carbon ("DLC", according to the English “diamond-like carbon”), sapphire or the like, or else a surface modification by ion implantation or similar.
  • a hard outer layer such as diamond-like carbon ("DLC”, according to the English “diamond-like carbon"), sapphire or the like, or else a surface modification by ion implantation or similar.
  • the invention relates to a timepiece spindle made of a material incorporating one of the definitions mentioned in the claims.
  • Each of the alloys defined therein is non-magnetic and is sufficiently hard for its role as a watch axis, while being sufficiently easily machinable. Therefore, no subsequent hardening treatment step is required, and the pin can be fabricated simply by machining from a bar of the alloy, thus minimizing the number of steps required. The manufacture of the pin is thus made very economical, while guaranteeing good tribological properties and resistance to wear of the pin.
  • the invention also relates to methods of manufacture and corresponding uses.
  • FIG. 1 illustrates a horological spindle 1 according to the invention, the shape of which shown is provided by way of non-limiting example.
  • the axle 1 illustrated comprises a cylindrical shaft 1a, each end of which comprises a pivot 1b with a diameter smaller than that of the shaft 1a.
  • other forms known from the prior art are also possible, having for example one or more shoulder(s), flange(s), a section having a reduced or similar diameter, or else being simply formed of a cylindrical shaft of constant section.
  • This axis 1 can be intended to equip any rotating or pivoting watchmaking member, in particular a wheel of any type, a pinion, a pendulum, a mobile, an anchor, a rake, a cam or any other appropriate member.
  • Shaft 1 is preferably one-piece, and is made of a material with one of the following definitions, any percentage being by weight:
  • the alloys defined above are substantially non-magnetic, are of the austenitic type, and have a hardness of between 500 and 650HV
  • an alloy bar as defined above, to machine it in order to shape the axle 1, and then possibly to perform a polishing and/or a rolling operation, if necessary.
  • axle 1 No hardening treatment of the axle, in particular of its surface, is thus necessary, and said axle 1 can be machined to substantially resume directly its final dimensions (with the exception of the trivial microlayer removed during the possible polishing and/or rolling).
  • the manufacturing process is thus advantageously free of surface hardening steps, whether by heat treatment, ion implantation, deposition of a hard coating or the like.

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Abstract

Axe horloger (1) composé d'un matériau consistant essentiellement de, par poids :- Carbone inférieur ou égal à 0.15% ;- Manganèse compris entre 12 et 16% ;- Chrome compris entre 16 et 20% ;- Azote compris entre 0.75 et 1% ;- Molybdène compris entre 2.5 et 4.2% ;- Niobium inférieur ou égal à 0.25% ;- Balance en fer,ou :- Carbone compris entre 0.10% et 0.30% ;- Silicium compris entre 0.30% et 0.50% ;- Manganèse compris entre 10% et 14%, de préférence entre 11% et 13% ;- Chrome compris entre 15% et 19%, de préférence entre 16% et 18% ;- Azote compris entre 0.4% et 0.6% ;- Molybdène compris entre 2% et 4% ;- Nickel inférieur à 0.2% ;- Balance en fer.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie. Elle concerne, plus particulièrement, un axe horloger amagnétique destiné à équiper une roue, un pignon, un balancier, une ancre, un mobile ou similaire d'un mouvement d'horlogerie.
  • Etat de la technique
  • Divers alliages ont été proposés pour la fabrication d'axes horlogers dans le passé. Au vu de l'influence des champs magnétiques sur les éléments d'un mouvement d'horlogerie, des matériaux, qui sont peu ou pas sensibles aux champs magnétiques, sont préférés afin que ces derniers n'influencent pas de manière néfaste la marche du mouvement, lorsque la pièce y est exposée.
  • Les matériaux choisis doivent présenter une dureté adéquate pour résister aux frottements et à l'usure lorsque le mouvement est en marche, notamment dans le cas d'un axe de balancier. Cela implique une dureté élevée, mais le matériau doit également être usinable afin de pouvoir mettre l'axe en forme sans difficulté, ce qui implique une dureté moins élevée et souvent insuffisante au niveau de l'usure de l'axe. Une solution classique pour surmonter cet inconvénient est de fabriquer l'axe dans un matériau qui est relativement facile à usiner, que ce soit un acier, un alliage du cuivre ou un autre alliage, et puis d'effectuer un traitement thermique afin de durcir au moins sa surface. Une autre solution connue consiste au dépôt d'une couche extérieure dure, telle que du carbone adamantin (« DLC », selon l'anglais « diamond-like carbon »), du saphir ou similaire, ou bien une modification de surface par implantation ionique ou similaire. Par ces moyens, la dureté de la surface de l'axe peut être améliorée sans nécessiter d'usiner un matériau dur.
  • Ces étapes de procédure supplémentaires sont compliquées à mettre en œuvre, et sont par conséquent couteuses.
  • Le but de l'invention est par conséquent de proposer un axe horloger dans lequel les défauts susmentionnés sont au moins partiellement surmontés.
  • Divulguation de l'invention
  • De façon plus précise, l'invention concerne un axe horloger composé d'un matériau reprenant l'une des définitions mentionnées dans les revendications.
  • Chacun des alliages y définis est amagnétique et est suffisamment dur pour son rôle en tant qu'axe horloger, tout en étant suffisamment facilement usinable. Par conséquent, aucune étape de traitement de durcissement ultérieure n'est nécessaire, et l'axe peut être fabriqué simplement par usinage depuis un barreau de l'alliage, le nombre d'étapes nécessaires étant ainsi au minimum. La fabrication de l'axe est ainsi rendue très économique, tout en garantissant des bonnes propriétés tribologiques et de résistance à l'usure de l'axe.
  • L'invention concerne également des procédés de fabrication ainsi que des utilisations correspondantes.
  • Brève description des dessins
  • D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel :
    • Fig. 1 est une illustration schématique d'un axe horloger selon l'invention.
    Modes de réalisation de l'invention
  • La figure 1 illustre un axe horloger 1 selon l'invention, dont la forme représentée est fournie à titre d'exemple non limitatif. L'axe 1 illustré comprend un arbre cylindrique 1a dont chaque extrémité comporte un pivot 1b à diamètre inférieur à celui de l'arbre 1a. Cependant, d'autres formes connues de l'art antérieur sont également possibles, présentant par exemple un ou plusieurs épaulement(s), flasque(s), un tronçon présentant un diamètre réduit ou similaire, ou bien étant formé simplement d'un arbre cylindrique à section constante.
  • Cet axe 1 peut être destiné à équiper n'importe quel organe horloger rotatif ou pivotant, notamment une roue de n'importe quel type, un pignon, un balancier, un mobile une ancre, un râteau, une came ou tout autre organe approprié.
  • L'axe 1 est de préférence monobloc, et est fait dans un matériau reprenant l'une des définitions suivantes, tout pourcentage étant par poids :
  • Définition 1 :
    • Carbone inférieur ou égal à 0.15% ;
    • Manganèse compris entre 12 et 16% ;
    • Chrome compris entre 16 et 20% ;
    • Azote compris entre 0.75 et 1% ;
    • Molybdène compris entre 2.5 et 4.2% ;
    • Niobium inférieur ou égal à 0.25% ;
    • Balance en fer.
  • Définition 2 :
    • carbone compris entre 0.10% et 0.30%, de préférence substantiellement 0.20% ;
    • Silicium compris entre 0.30% et 0.50%, de préférence substantiellement 0.40% ;
    • Manganèse compris entre 10% et 14%, de préférence entre 11% et 13%, encore de préférence substantiellement 12% ;
    • Chrome compris entre 15% et 19%, de préférence entre 16% et 18%, encore de préférence substantiellement 17% ;
    • Azote compris entre 0.4% et 0.6%, de préférence substantiellement 0.5% ;
    • Molybdène compris entre 2% et 4%, de préférence substantiellement 3% ;
    • Nickel inférieur à 0.2% ;
    • Balance en fer.
  • Dans chaque cas, la présence d'impuretés n'exerçant substantiellement aucune influence sur les propriétés mécaniques du matériau sont également admises.
  • Les alliages définis ci-dessus sont substantiellement amagnétiques, sont de type austénitique, et présentent une dureté comprise entre 500 et 650HV
  • Les propriétés ainsi obtenues permettent un usinage facile de l'axe 1 depuis un barreau de l'alliage concerné, la dureté de l'alliage en tant que tel étant suffisante pour une bonne résistance à l'usure ainsi que pour des bonnes propriétés tribologiques de l'axe 1. Une telle combinaison de propriétés est rarement rencontrée ; il est surprenant et inattendu que les alliages définis ci-dessus remplissent pleinement ces conditions.
  • Pour la fabrication d'un axe 1 selon l'invention, il suffit donc de se munir d'une barre en alliage tel que défini ci-dessus, de l'usiner afin de mettre en forme l'axe 1, et puis éventuellement d'effectuer un polissage et/ou une opération de roulage, le cas échéant.
  • Aucun traitement de durcissement de l'axe, notamment de sa surface, n'est ainsi nécessaire, et ledit axe 1 peut être usiné pour reprendre directement substantiellement ses dimensions finales (à l'exception de la microcouche triviale enlevée lors de l'éventuel polissage et/ou roulage). Le procédé de fabrication est ainsi avantageusement exempt d'étapes de durcissement de la surface, que ce soit par traitement thermique, implantation ionique, dépôt d'un revêtement dur ou similaire.
  • Bien que l'invention ait été précédemment décrite en lien avec des modes de réalisations spécifiques, d'autres variantes supplémentaires sont également envisageables sans sortir de la portée de l'invention comme définie par les revendications.

Claims (11)

  1. Axe horloger (1) composé d'un matériau consistant essentiellement de, par poids :
    - Carbone inférieur ou égal à 0.15% ;
    - Manganèse compris entre 12 et 16% ;
    - Chrome compris entre 16 et 20% ;
    - Azote compris entre 0.75 et 1% ;
    - Molybdène compris entre 2.5 et 4.2% ;
    - Niobium inférieur ou égal à 0.25% ;
    - Balance en fer.
  2. Axe horloger (1) composé d'un matériau consistant essentiellement de, par poids :
    - Carbone compris entre 0.10% et 0.30% ;
    - Silicium compris entre 0.30% et 0.50% ;
    - Manganèse compris entre 10% et 14%, de préférence entre 11% et 13% ;
    - Chrome compris entre 15% et 19%, de préférence entre 16% et 18% ;
    - Azote compris entre 0.4% et 0.6% ;
    - Molybdène compris entre 2% et 4% ;
    - Nickel inférieur à 0.2% ;
    - Balance en fer.
  3. Axe horloger (1) selon la revendication précédente, composé d'un matériau consistant essentiellement de, par poids :
    - Carbone substantiellement 0.20% ;
    - Silicium substantiellement 0.40% ;
    - Manganèse substantiellement 12% ;
    - Chrome substantiellement 17% ;
    - Azote substantiellement 0.5% ;
    - Molybdène substantiellement 3% ;
    - Nickel inférieur à 0.2% ;
    - Balance en fer.
  4. Organe horloger comprenant un axe (1) selon l'une des revendications précédentes, ledit organe horloger étant choisi parmi :
    - une roue ;
    - un pignon ;
    - un mobile ;
    - un balancier ;
    - une ancre ;
    - un râteau ;
    - une came.
  5. Mouvement d'horlogerie comprenant au moins un organe horloger selon la revendication précédente.
  6. Pièce d'horlogerie comprenant un mouvement d'horlogerie selon la revendication précédente.
  7. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    - se munir d'une barre en alliage consistant essentiellement en, par poids :
    - Carbone inférieur ou égal à 0.15% ;
    - Manganèse compris entre 12 et 16% ;
    - Chrome compris entre 16 et 20% ;
    - Azote compris entre 0.75 et 1% ;
    - Molybdène compris entre 2.5 et 4.2% ;
    - Niobium inférieur ou égal à 0.25% ;
    - Balance en fer ;
    - usiner ladite barre afin d'obtenir ledit axe horloger ;
    - éventuellement polir ledit axe horloger.
  8. Procédé de fabrication d'un axe horloger (1), ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    - se munir d'une barre en alliage consistant essentiellement en, par poids :
    - carbone compris entre 0.10% et 0.30%, de préférence substantiellement 0.20% ;
    - Silicium compris entre 0.30% et 0.50%, de préférence substantiellement 0.40% ;
    - Manganèse compris entre 10% et 14%, de préférence entre 11% et 13%, encore de préférence substantiellement 12% ;
    - Chrome compris entre 15% et 19%, de préférence entre 16% et 18%, encore de préférence substantiellement 17% ;
    - Azote compris entre 0.4% et 0.6%, de préférence substantiellement 0.5% ;
    - Molybdène compris entre 2% et 4%, de préférence substantiellement 3% ;
    - Nickel inférieur à 0.2% ;
    - Balance en fer ;
    - usiner ladite barre afin d'obtenir ledit axe horloger ;
    - éventuellement polir ledit axe horloger.
  9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, ledit procédé étant exempt d'étapes de durcissement de la surface dudit axe (1).
  10. Utilisation, pour un axe horloger (1), d'un matériau consistant essentiellement en, par poids :
    - Carbone inférieur ou égal à 0.15% ;
    - Manganèse compris entre 12 et 16% ;
    - Chrome compris entre 16 et 20% ;
    - Azote compris entre 0.75 et 1% ;
    - Molybdène compris entre 2.5 et 4.2% ;
    - Niobium inférieur ou égal à 0.25% ;
    - Balance en fer.
  11. Utilisation, pour un axe horloger (1), d'un matériau consistant essentiellement en, par poids :
    - carbone compris entre 0.10% et 0.30%, de préférence substantiellement 0.20% ;
    - Silicium compris entre 0.30% et 0.50%, de préférence substantiellement 0.40% ;
    - Manganèse compris entre 10% et 14%, de préférence entre 11% et 13%, encore de préférence substantiellement 12% ;
    - Chrome compris entre 15% et 19%, de préférence entre 16% et 18%, encore de préférence substantiellement 17% ;
    - Azote compris entre 0.4% et 0.6%, de préférence substantiellement 0.5% ;
    - Molybdène compris entre 2% et 4%, de préférence substantiellement 3% ;
    - Nickel inférieur à 0.2% ;
    - Balance en fer.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2617839A1 (fr) * 2012-01-18 2013-07-24 MeKo Laserstrahl-Materialbearbeitungen e.K. Alliage de fer sans nickel pour stents
EP3008525A2 (fr) 2013-06-12 2016-04-20 Nivarox-FAR S.A. Pièce pour mouvement d'horlogerie
CH715726A1 (fr) * 2019-01-11 2020-07-15 Richemont Int Sa Procédé d'obtention d'un composant fonctionnel pour mouvement horloger.

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